淺談柔性填埋場與剛性填埋場的建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展

李婷，朱衛(wèi)平，柳春輝，張皓

(1.青海省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，青海 西寧 810007；2.青海省固體廢物污染防治中心，青海 西寧 810007)

前言

危險廢物的產(chǎn)生和處置不僅是我國，也是亞太地區(qū)的一個重大問題[1]。 發(fā)展中國家的快速工業(yè)化，導(dǎo)致危險廢物的產(chǎn)生量不斷增加[2]。目前，焚燒、填埋、物化和綜合利用是危險廢物處置的常見方法，其中填埋處置一直是亞太國家學(xué)者研究的方向。很多學(xué)者和研究機構(gòu)利用GIS地理信息系統(tǒng)和AHP層次分析法等， 為危險廢物填埋場選址、建設(shè)等工作的推進(jìn)做了大量努力和思考[3-4]。對于危險廢物填埋場而言，其安全功能就是隔斷危廢中重金屬等有害組分向環(huán)境和人體遷移的途徑，從而達(dá)到危廢安全處置的目的[5]。安全填埋是最終處置危廢的一種方法，適用于不能回收利用其組分和能量的危廢，包括焚燒過程的殘渣和飛灰等[6]。

危險廢物綜合處置場是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展不可缺少的配套設(shè)施，其中安全填埋場對環(huán)境影響最為深遠(yuǎn)，安全填埋場的設(shè)計、建設(shè)和運行具有自身的特點，備受關(guān)注，如何使其穩(wěn)定有效運行，需要不斷地總結(jié)經(jīng)驗。從20世紀(jì)90年代中期開始，我國的多個省市建設(shè)了危險廢物填埋場。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，填埋場設(shè)計水平和施工技術(shù)的不斷提高，越來越多的標(biāo)準(zhǔn)化危險廢物填埋場已在我國建設(shè)，由危險廢物不妥善處置而造成的環(huán)境污染事故將越來越少。危險固體廢物安全填埋是一種包容和隔離的手段，填埋場需要長期維護(hù)和監(jiān)測。危險廢物填埋場環(huán)境風(fēng)險控制主要通過三重屏障實現(xiàn)：①地質(zhì)屏障，通過選址進(jìn)行保障；②防滲屏障，這道屏障與設(shè)計建設(shè)、運行、日常監(jiān)管關(guān)系密切；③預(yù)處理屏障，需要通過加強運行管理來實現(xiàn)。

本研究主要是依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)的實施，對危險廢物柔性填埋場和剛性填埋場的建設(shè)現(xiàn)狀、存在的優(yōu)缺點及未來發(fā)展進(jìn)行分析研討。

1 柔性填埋場的建設(shè)現(xiàn)狀及優(yōu)缺點

2019年9月30日生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了新版GB18598-2019危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱“新標(biāo)準(zhǔn)”)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了危險廢物安全填埋場有柔性與剛性兩種形式。其中，柔性填埋場指傳統(tǒng)的采用雙人工復(fù)合襯層作為防滲層的填埋處置設(shè)施；而剛性填埋場指采用鋼筋混凝土作為防滲阻隔的填埋處置設(shè)施。我國的危險廢物填埋場防滲系統(tǒng)以柔性結(jié)構(gòu)為主，柔性結(jié)構(gòu)的防滲系統(tǒng)必須采用雙人工襯層[7]。柔性填埋場的底部一般是由黏土等天然材料和HDPE膜等人工合成材料組成的防滲層。柔性安全填埋場是一般采用雙人工襯層設(shè)計，由防滲系統(tǒng)、滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)和地下水導(dǎo)排系統(tǒng)等部分組成，由下至上分別是：基礎(chǔ)層、粘土層、膨潤土防水毯、高密度聚乙烯(HDPE)防滲膜、土工無紡布、HDPE排水網(wǎng)格、土工無紡布、HDPE防滲膜、土工無紡布、滲濾液排水層、土工無紡布，填埋廢物堆放在最上一層土工無紡布之上。

1.1 柔性填埋場的建設(shè)現(xiàn)狀

《全國危險廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》(環(huán)發(fā)〔2004〕16號)要求用3年時間建設(shè)綜合性危險廢物集中處置設(shè)施31座。根據(jù)2019年固廢年報，截止2018年底全國已頒發(fā)危險廢物 (含醫(yī)療廢物)經(jīng)營許可證3 220份。北極星環(huán)保設(shè)備網(wǎng)2018年12月的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：全國共有28個省份配置有危險廢物填埋場(共計80個)，總規(guī)模達(dá)到1.995×106t/a。危險廢物產(chǎn)生量與產(chǎn)生種類是與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相匹配的。由于我國危險廢物處置行業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同步，面對產(chǎn)生的大量危險廢物和安全填埋技術(shù)的不成熟，就會出現(xiàn)處置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不完善的局面。目前已建成的危險廢物填埋場中，絕大多數(shù)屬于柔性填埋場，市場對填埋技術(shù)存在廉價、“一填了之”等誤區(qū)，不愿在填埋場建設(shè)上多投入成本，就存在與標(biāo)準(zhǔn)要求符合度不高的問題，容易造成環(huán)境污染，帶來環(huán)境安全隱患。

2019年9月30日發(fā)布的《危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18598-2019)，其中新增了“柔性填埋場”和“剛性填埋場”的定義，并針對柔性填埋場提出了更為嚴(yán)格的危險廢物入場要求以及保障堆體穩(wěn)定性的運行管理要求，同時嚴(yán)格了廢水排放控制要求。但目前大多數(shù)柔性填埋場的設(shè)計、建設(shè)及運營管理與新標(biāo)準(zhǔn)的要求還有一定的差距。

1.2 柔性填埋場存在的優(yōu)缺點

柔性填埋場存在有建設(shè)成本較低、填埋場庫容利用率高、技術(shù)相對成熟、操作簡便的優(yōu)點，全國各地填埋場大多以柔性填埋場為主。例如：青海省危險廢物經(jīng)營單位45家，危險廢物年產(chǎn)廢量10t以上的工業(yè)企業(yè)約83家。全省工業(yè)危險廢物產(chǎn)生量最大的5個危險廢物類別為石棉廢物(HW36)、無機氰化物廢物(HW33)、有色金屬冶煉廢物(HW48)、精(蒸)餾殘渣(HW11)、廢礦物油與含礦物油廢物(HW08)，2020年產(chǎn)生量分別為146.84萬t、128.21萬t、21.59萬t、10.05萬t、8.99萬t，累計占全省工業(yè)危險廢物總產(chǎn)生量的98.76%。全省危險廢物安全填埋處置主要以柔性填埋場為主，分別位于海西州格爾木市、西寧市甘河工業(yè)園區(qū)、西寧市城中區(qū)、西寧市大通縣，全年處置能力35.054萬t。青海省柔性填埋場共5座，技術(shù)相對成熟，填埋場建設(shè)成本比較低，因此產(chǎn)廢單位需支付的處置費用也相應(yīng)比較低。

柔性填埋場存在的缺點：①滲濾液導(dǎo)排堵塞問題，危廢處置場在運行初期容易出現(xiàn)底部滲濾液導(dǎo)出管堵塞情況，無法正常導(dǎo)排，造成滲濾液積存在安全填埋場內(nèi)，造成該問題主要原因是細(xì)小的填埋廢物將滲濾液導(dǎo)出管上的小孔堵塞。此外，滲濾液收集坑是整個填埋場的最低位置，若該處堵塞，將會使一部分滲濾液永久性地停留在填埋場內(nèi)，無法導(dǎo)出。②易出現(xiàn)滲濾液滲漏問題，滲濾液滲漏是造成危險廢物填埋場環(huán)境風(fēng)險的主要原因，而填埋場防滲功能的實現(xiàn)應(yīng)通過各系統(tǒng)，包括防雨、防洪、地下水導(dǎo)排、滲濾液導(dǎo)排、滲濾液處理等多個環(huán)節(jié)來保障，僅依靠防滲層無法實現(xiàn)防滲[8]。同時，填埋場填埋的廢物也會對主防滲膜造成破壞，出現(xiàn)滲濾液滲漏問題。③缺乏滲漏液在線檢測技術(shù)，現(xiàn)有安全填埋技術(shù)研究與開發(fā)起步較晚，缺乏滲濾液收集管道堵塞清淤技術(shù)和滲濾液在線檢測技術(shù)，因此有研究表明，危險廢物填埋場滲濾液風(fēng)險的不確定性會隨時間的推移而增加[9]。并且舊標(biāo)準(zhǔn)中的監(jiān)測井很難及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)滲濾液的滲漏問題。與舊標(biāo)準(zhǔn)相比，新標(biāo)準(zhǔn)針對柔性填埋場，特別明確了堆體的穩(wěn)定性驗算，細(xì)化了滲濾液收集和導(dǎo)排系統(tǒng)的要求，要求設(shè)置兩層人工復(fù)合襯層之間的滲漏檢測層，并取消了舊標(biāo)準(zhǔn)中“可采用天然黏土襯層作為防滲層”這一條款。為了確保填埋場長期運行過程的環(huán)境安全，新標(biāo)準(zhǔn)要求柔性填埋場增加檢漏層滲漏速率監(jiān)測。④對地質(zhì)條件要求較高，缺乏針對特殊地質(zhì)條件下填埋場的設(shè)計要求，且入場廢物受限。⑤柔性填埋場大部分廢物需要做預(yù)處理，因此預(yù)處理成本較高。⑥對建設(shè)質(zhì)量和運行管理要求極高，發(fā)現(xiàn)滲漏困難，修復(fù)難度極大，回取利用困難。后期費用(包括維護(hù)費用、修復(fù)費用、退役后管理費用等)極高。危險廢物填埋場是危險廢物管理的重要方式，是有毒有害物質(zhì)的最終去向，填埋場到達(dá)封場高程后需進(jìn)行退役管理。截止2016年底，全國共有60家危險廢物填埋場，按照各填埋場2015年危險廢物實際填埋量測算，北京、天津、海南、四川和寧夏填埋場剩余年限不足5年，廣東、遼寧、黑龍江、吉林、安徽和江西填埋設(shè)施剩余年限也不足10年，在“十四五”期間，多個省份的危險廢物填埋場將面臨退役管理問題。因此，危險廢物填埋場退役需要大量經(jīng)費[10]。

2 剛性填埋場的建設(shè)現(xiàn)狀及優(yōu)缺點

2.1 剛性填埋場的建設(shè)現(xiàn)狀

剛性填埋場采用鋼筋混凝土作為防滲阻隔結(jié)構(gòu)的填埋處置設(shè)施。新標(biāo)準(zhǔn)中填埋廢物的入場要求，增加了“不具有反應(yīng)性、易燃性或經(jīng)預(yù)處理不再具有反應(yīng)性、易燃性的廢物”和“砷含量大于5%的廢物，應(yīng)進(jìn)入剛性填埋場處置”這兩條款。作為首次出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)中的填埋形式，剛性填埋場概念源于日本《廢棄物處理及清掃法》[11]與《確定一般廢棄物最終處置場與產(chǎn)業(yè)廢棄物最終處置場技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的命令》[12]。為區(qū)分柔性和剛性填埋場的適用范圍，新標(biāo)準(zhǔn)從填埋場選址條件和填埋場入場廢物要求兩個方面做了規(guī)定，主要區(qū)別如下：①新標(biāo)準(zhǔn)較之老版標(biāo)準(zhǔn)，柔性填埋場部分選址條件和入場廢物要求有了明顯的提高和量化要求，但剛性填埋場除外；②新標(biāo)準(zhǔn)提出的部分特定選址地質(zhì)條件只能建設(shè)剛性填埋場，部分特定入場廢物只能進(jìn)入剛性填埋場。由此看出，隨著新標(biāo)準(zhǔn)的全面實施剛性填埋場的適用范圍明顯較柔性填埋場廣，剛性填埋場的市場將會迎來快速增長。

2.2 剛性填埋場存在的優(yōu)缺點

從新標(biāo)準(zhǔn)的填埋場設(shè)計技術(shù)和入場要求可以看出，剛性填埋場的適用范圍明顯較柔性填埋場廣。剛性填埋場地質(zhì)條件限制較小，滲漏污染控制難度較小，入場廢物指標(biāo)要求較少，后期管理難度較小，有利于回收利用，且預(yù)處理要求低，建設(shè)難度和運行管理要求低。新頒布的GB18598-2019中，剛性填埋場采取了雙重防漏措施，并且可對其滲漏現(xiàn)象做到提前檢測及時修補；剛性填埋場由獨立的封閉運營單位組成，各獨立單元池容較小，填埋場上方設(shè)置有雨棚，停止使用后進(jìn)行封場，作業(yè)前后都能有效防止雨水進(jìn)入，且危廢品本身不產(chǎn)生濾液，因此滲濾液產(chǎn)生有限，從而保證填埋場的安全運行；剛性填埋場不僅具有分類貯存、安全穩(wěn)定及方便回取的特點，而且采用了可視化的滲漏監(jiān)測設(shè)施，可保障廢鹽類危廢的環(huán)保安全處理。

剛性填埋場存在的缺點：①剛性填埋場的單位庫容工程費用遠(yuǎn)高于柔性填埋場。根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)中填埋單元面積和體積的要求，相同的總用地面積條件下，單個填埋單元高度越高其單元面積越小，可布置的填埋單元數(shù)量越多，即設(shè)計總庫容越大，設(shè)計難度加大后單位庫容的工程量投入也會有所增大。②規(guī)范不成熟。由于新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布不久且缺乏實際工程案例，絕大多數(shù)都無法滿足新標(biāo)準(zhǔn)中獨立對稱填埋單元、填埋單元尺寸和目視檢漏層的設(shè)計要求。

3 柔性填埋場和剛性填埋場的發(fā)展

3.1 柔性填埋場的發(fā)展

舊標(biāo)準(zhǔn)頒布已經(jīng)接近20年,逐漸不適用于目前危廢填埋行業(yè)，其對危廢管理單位的要求不高。很多危廢處理單位普遍運行管理水平不高，對危廢組分及特性分析難以做到全面準(zhǔn)確，導(dǎo)致處理過程中污染防治措施不到位，次生污染難以徹底消除[13]。鑒于此，新頒布的GB18598-2019危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)，對GB18598-2001進(jìn)行了修編。主要修訂了選址、入場標(biāo)準(zhǔn)、廢水排放及運行監(jiān)測4個方面的內(nèi)容，為提高柔性填埋場選址要求，柔性填埋場不得建設(shè)在軟土區(qū)域，防滲層需高于常年地下水位3m以上且廢除了危險廢物安全填埋處置建設(shè)技術(shù)要求(環(huán)發(fā)〔2004〕75號)中對軟土場地及高地下水位場地可通過提高技術(shù)措施建設(shè)柔性填埋場的條款，柔性填埋場選址將更加困難；提高了柔性填埋場的入場標(biāo)準(zhǔn)，提高了污染物控制限值，水溶性鹽總量需小于10%，有機質(zhì)含量需小于5%，這些規(guī)定造成大量的危廢無法進(jìn)入柔性填埋場填埋。

隨著GB 18598-2019、 HJ 1033-2019排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范工業(yè)固體廢物和危險廢物治理標(biāo)準(zhǔn)，新修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》，以及《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)強化危險廢物監(jiān)管和利用處置能力改革實施方案的通知》(國辦函〔2021〕47號)的陸續(xù)頒布，危險廢物柔性填埋場經(jīng)營單位在執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)、新法律時，將會面臨市場增長空間變狹窄、管理要求不符合標(biāo)準(zhǔn)、防滲層質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、入場門檻高等問題，遭遇到增加業(yè)務(wù)開拓成本、管理成本、經(jīng)營成本等等更多的挑戰(zhàn)，預(yù)計增加的經(jīng)營成本包括業(yè)務(wù)拓展費用、入場標(biāo)準(zhǔn)提高后的預(yù)處理費用、防滲層完整性檢測整改費用、各項監(jiān)測費用、封場維護(hù)費用等。因此，經(jīng)營單位一方面要拓展業(yè)務(wù)渠道以保證填埋場的運營，另一方面要做好技改(包括入場危險廢物檢測篩選、防滲工作的管理、預(yù)處理技術(shù)、綜合利用技術(shù)研發(fā)等)以滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 剛性填埋場的發(fā)展

隨著新標(biāo)準(zhǔn)的全面實施，剛性填埋場的市場將會迎來快速增長。從選址條件考慮，很多地質(zhì)條件不滿足柔性填埋場的要求，比如我國某沿海工業(yè)園區(qū)的場址為高壓縮性淤泥及軟土區(qū)域且場址地下水位距離地面局部不足1m，均不滿足柔性填埋場的選址要求；從入場標(biāo)準(zhǔn)考慮，我國某沿海工業(yè)園區(qū)內(nèi)存在大量廢鹽類危廢，年產(chǎn)生量為1.25×104t，由于其水溶性大，不能進(jìn)入柔性填埋場，因此考慮采用《危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18598-2019)剛性填埋場的建設(shè)[14]，滲漏監(jiān)測做到可視化、安全環(huán)保，采取了雙重防漏措施，且獨立單元做到滲漏現(xiàn)象時不影響其他單元的使用，并可及時修補，從而保障填埋場的安全運行。另外，《危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18598-2019)剛性填埋場的填埋單元獨立，便于分類填埋及將來的綜合利用。

目前我國已建成的剛性填埋場多參照《危險廢物安全填埋處置工程建設(shè)技術(shù)要求》 (環(huán)發(fā)〔2004〕75號) 和HJ 2042-2014危險廢物處置工程技術(shù)導(dǎo)則中的剛性填埋處置設(shè)施，與新標(biāo)準(zhǔn)的要求符合度不高，例如目視檢測和填埋單元的要求：(1)應(yīng)設(shè)計成若干獨立對稱的填埋單元，且每個填埋單元面積不得超過50m2且容積不得超過250m3；(2)在人工目視條件下能觀察到填埋單元的破損和滲漏情況，并能及時進(jìn)行修補。經(jīng)營單位在填埋單元和目視檢測這兩方面要完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，以保證新標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，既能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計要求，又能實現(xiàn)簡便、科學(xué)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化剛性填埋場設(shè)計方案亟待研究。

除此之外，剛性填埋場在保障安全填埋功能的前提下，進(jìn)一步降低工程費用，有效地提高剛性填埋場經(jīng)濟(jì)可行性，是值得思考的問題。例如：①剛性填埋場設(shè)計需要考慮填埋廢物的可回取性[15-17]。 隨著科技水平的不斷進(jìn)步，當(dāng)填埋的廢物具備資源化利用條件后，這部分廢物可以隨時取出再利用，填埋庫容重新釋放，單位庫容工程費用會隨之下降。②存在多個填埋庫區(qū)的項目中，鋼結(jié)構(gòu)雨棚可采用移動式，一個庫區(qū)封場后可將雨棚移動至其他庫區(qū)使用，可有效降低土建工程費用。 ③在工藝工程中，可以考慮選用聚脲噴涂防腐系統(tǒng)(2.0mm聚脲涂層)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的防滲膜系統(tǒng)(2.0mmHDPE防滲膜+2層800g/m2土工布)[18]。剛性填埋場在設(shè)計運行過程中，充分考慮新標(biāo)準(zhǔn)的要求，提高經(jīng)濟(jì)可行性，更將有利于其推廣應(yīng)用，相應(yīng)地也減少了環(huán)境污染的隱患，具有重要的現(xiàn)實和戰(zhàn)略意義。