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土壤污染防治背景下的非正规垃圾填埋场治理

2019-10-09 16:35:46 《环境卫生工程》 作者:缪周伟

【摘要】 对近年来非正规垃圾填埋场治理的市场概况和技术发展趋势进行分析,通过数宗大型填埋场治理案例的研究,分析了技术模式的选择及特征对治理效果的影响。从统计数据来看,随着土壤污染防治法实施,“十三五” 收官阶段,非正规垃圾填埋场的存量治理和新增市场将进一步释放。治理技术将向精细化、多元化方向转变,好氧加速稳定化、生态化封场及筛分综合利用技术将成为主流技术。随着土壤污染防治工作的强化,非正规垃圾填埋场的治理工作中将更加重视对场地土壤及地下水污染的调查评估及修复工作。

【关键词】 非正规垃圾填埋场;治理技术;发展趋势;案例研究

非正规垃圾填埋场是指未经土地用地、规划、 立项、环境保护等方面审批,并未按垃圾卫生填埋场建设的规范标准进行设计和建设的。其主要的危害包括土地资源浪费、有机物、 重金属、病原微生物多重污染、填埋气体污染、 甲烷燃烧爆炸风险以及土壤、地下水污染风险。 据统计,“十二五”期间,全国实施非正规填埋场或堆场治理项目 1 882 个,其中改造项目 503 个,原位封场项目 802 个[1 ]。在已治理的非正规垃圾填埋场中,规模小于 1.0×105 t 的占治理总 数的 59%,规模在 1.0×105 ~2.0×105 t 的占治理总 数的 13%,规模超过 1.0×106 t的仅占治理总数的 6%。各地非正规垃圾填埋场存在规模小、数量多、分布分散、管理难度大和治理成本高等特点。

随着环保督查工作的展开及近年来土壤污染问题的频发,2016 年国务院发布的 《土壤污染防 治行动计划》 将治理非正规垃圾填埋场纳入了计划范围,随后各省相继发布了各自的工作方案, 将非正规垃圾填埋场的调查、治理纳入了土壤污染防治工作范畴,并明确了工作目标。

非正规垃圾填埋场作为土壤污染主要来源之 一,对其进行治理修复不仅可以改善城市环境, 为城市发展提供更多的土地资源和环境容量,更重要的是通过治理消除土壤及地下水污染风险。

1 市场需求现状

1.1 存量治理市场规模大

根据 《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处 理设施建设规划》,“十三五”期间,全国预计实施存量治理项目 803 个,工程投资 241.4 亿元[2 ], 存量治理市场规模大,需求迫切,见表 1。

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从项目数量上而言,“十三五”期间存量项目主要集中于安徽、江西、河南、湖南、广东、甘肃和海南等省份,但投资强度较大的则为北京、 辽宁、山东等,其中尤其以北京的投资总额及单个项目平均投资额最高,这可能是由于北京垃圾产生量大,存量非正规垃圾填埋场 / 堆场体量大, 且采用处理成本较高的筛分综合利用技术,也不排除规划中各地对项目统计方法存在的差异。

此外,根据各地制定的土壤污染防治工作方案,非正规垃圾填埋场治理工作也将作为土壤污染防治的重要环节全面展开。例如广东要求截至 到 2018 年底,完成全省 66 个重点生活垃圾简易处理场的治理工作[3 ];安徽、广西和海南 3 省区 则要求全面治理非正规垃圾填埋场,并明确了 2020 年前需完成的具体清单[4-6 ];浙 江要求到 2020 年底,全面完成乡镇、村庄的非正规垃圾填埋 (堆放) 场的治理和生态修复[7 ]。

总体而言,在“十三五”收官阶段,非正规垃圾填埋场治理的存量市场将持续保持,甚至迎来高速增长。

1.2 新增市场可持续

根据 《城乡建设统计年鉴》(2013—2016 年) 的数据统计,全国城市及城镇卫生填埋场总数从 2013 年底的 1 522 座增长到了 2016 年底的 1 840 座[8-11 ],平均每年有 106 座新建卫生填埋场投入使用,其中现有填埋场数量较多的包括河北、河南、 湖南、四川、云南、陕西等省份 (图 1)。在全部的卫生填埋场中,有超过 80%的填埋场在 2006 年后投入运行,随着使用年限的逐步接近,未来数年将有一定规模的垃圾填埋场进入封场治理阶段, 其中也有部分建设较早的因无法满足新形势新要求而需要进一步治理,因此未来几年垃圾填埋场治理的市场依然可持续。

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2 技术发展趋势

目前,非正规垃圾填埋场的治理技术主要可分为筛分综合利用、异地搬迁填埋、原位封场生态化治理、好氧加速稳定化技术等,技术概述见表 2。

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2.1 由粗放向精细转变

据统计,“十二五”期间我国非正规垃圾填埋场治理技术主要以原地封场为主 (56%),异地 搬迁填埋 (35%) 为辅[1 ],少量的采用筛分综合 利用,这主要是由于“十二五”期间非正规垃圾填埋场治理刚刚起步,缺乏足量财政资金支持。

近年来,随着环保要求的不断提高、垃圾焚烧发电项目的发展以及土壤污染修复工作的逐步展开,可彻底去除污染源、充分释放土地资源的垃圾筛分综合利用技术逐步推广,例如北京周边大量地理位置优越且敏感的非正规垃圾填埋场普遍使用筛分综合利用技术进行治理,既改善了生态环境,又充分盘活了有限的土地资源。

通过对近 5 a 来公开招标的投资额达到千万元的垃圾填埋场治理项目的统计,从数量上而言,垃圾筛分综合利用技术使用率达到了 64%;其次为好氧加速稳定化及原位封场,各占约 16%和 14%,均 以大型非正规垃圾填埋场为主;异地搬迁填埋仅占 约 6%。总体而言,随着技术的不断提高和政策的 引导,非正规垃圾填埋场治理技术正从简单封场、 搬迁等粗放式处理向筛分综合利用、加速稳定化及 生态封场等精细化处理方向转变 (图 2)。

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2.2 更加注重调查与评估

由于非正规垃圾填埋场在使用过程中管理不完善,污染防护设施建设不到位,有的场地甚至存在工业固废混入的情况。在雨水、垃圾渗沥液的淋滤作用下,垃圾堆体中的有害化学成分被浸出,并随着渗沥液在堆体内发生迁移,造成垃圾堆体污染。垃圾渗沥液水质复杂,含有高浓度的有机物、无机盐、金属和重金属离子、细菌等微生物,以及少量异性生物有机化合物,具有持久和较高的毒性。对于没有防渗结构的非正规垃圾填埋场,渗沥液渗漏后,会造成不同程度的土壤及地下水污染,造成更为严重的生态危害。

随着 《土壤污染防治行动计划》的发布,非正规垃圾填埋场的治理不再是简单的处理处置工程,逐步要求开展相应的调查评估及土壤修复工作,例如河南要求按照土壤环境调查相关技术规定 对垃圾填埋场周边土壤环境状况进行调查评估[12 ], 山西要求由垃圾填埋场或其主管部门对封场后土 壤和地下水环境影响进行评估监测[13 ],江苏则要求开展规范化封场整治,全面治理积存垃圾,对造成土壤和地下水污染的采取管控措施[14 ]。已于 2019 年 1 月 1 日实施的 《中华人民共和国土壤污 染防治法》 要求政府相关部门对用于固体废物堆放、填埋的农用地及建设用地地块进行重点监测。

随着场地调查、评估及治理相关规范的进一步完善,非正规垃圾填埋场的全过程管理也将得到逐步规范。深圳 2017 年发布了 SZDB/Z 224— 2017 生活垃圾填埋场环境风险等级划分技术规范, 成为我国首个有关生活垃圾填埋场风险评价的政府指导性文件。但是,由于现行污染场地的调查评估规范并不完全适用于水文地质、污染介质等情况更为复杂的非正规垃圾填埋场,需要针对垃圾填埋场地调查和风险评估、垃圾堆体治理方法、 土壤和地下水修复方法、环境监管、封场和后监 测计划以及填埋场地开发和再利用等方面制定技 术规范。

2.3 地域特征愈加显著

通过对近年来垃圾填埋场治理项目 的统计 (图 3),近 5 a 北京开展的垃圾填埋场治理项目数量占比达到 40%,呈爆发式增长,这与北京人口集中、垃圾产生量大、城市建设强度大有关。其次为浙江、江苏、湖北及安徽等,占比 6%~14%, 且其单项项目投资较大,表明长三角地区开展的非正规垃圾填埋场治理项目较多,这与人口密度大、经济发达程度有直接的联系。

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主要地区非正规垃圾填埋场治理技术模式数 量统计如表 3 所示,在治理模式选择上,北京以异位筛分综合利用为主,而长三角地区的治理模式则以原位、异位相结合,这主要与地区经济、 城市体量及垃圾分布特征有关。北京一度有非正规垃圾填埋场围城之困,随着城市的不断发展外延,土地资源价值高,非正规垃圾填埋场场地势必面临再开发的需求,因此以异位治理为主,从而释放土地资源以满足开发需求。而江浙地区拥有广大的远郊地区,省会城市与下辖地级市的城市化水平、城市体量存在差异,对土地再开发需求不同,因此对非正规垃圾填埋场治理模式的选择也呈现原位、异位相结合的特征。

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总体而言,近年来治理模式的选择主要取决于城市开发需求,土地再开发价值高的通常选择 异位治理模式,技术主要为垃圾筛分综合利用。 而对于开发需求不高的地区,通常选择原位治理模式,技术主要为好氧加速稳定化及原位生态封场,适度开发为生态公园等公用绿化用地。

3 典型案例分析

选取近年来公开招标的 8 宗总投资大于 1 亿元的非正规垃圾填埋场治理项目进行研究 (表 4), 并对技术选择模式及技术经济性进行分析。

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从技术模式的选择角度来看,除了城市开发需求的决定性因素,垃圾治理体量也是影响技术选择的核心因素。从表 4 可以看出,治理体量相对较大的均选择了原位治理模式,而治理体量相对较小的则最终选择了异位治理模式,治理技术的成本显著影响了修复技术的最终选择。在原位治理模式下,组合工艺的应用则越来越得到青睐, 通过原位阻隔、好氧加速稳定化、原位封场等工艺组合,可最大程度降低远期污染风险、缩短治理周期、降低长期运行维护成本。而异位治理模式下,近年来主要采用异位筛分综合利用技术,该技术可实现固废的减量化、无害化及资源化, 符合国家发展循环经济的政策导向,是建设资源节约型和环境友好型城市的重要举措。

治理技术的经济性也是影响技术选择的重要因素。从项目的综合成本角度分析,包括好氧加速稳定化、原位封场、污染物阻隔及其组合工艺在内的原位处理方式治理成本较低,平均成本在 38~69 元 /m3,其中以单一的原位好氧加速稳定化治理成本最低。另一方面,以筛分综合利用为主体的异位治理方式,其成本达到了 223~533 元/m3, 尤其当轻质筛上物达不到燃烧要求需要外运填埋时成本最高,这也表明筛上物的物理化学特征也是影响技术成本的重要因素,例如从项目实践来看,含水率高的垃圾筛分难度大,相应治理周期和成本都将会增加。

4 总结

随着《土壤污染防治行动计划》及《土壤污 染防治法》 的相继发布,非正规垃圾填埋场的治理已成为防治土壤及地下水污染的重要工作。从统计数据来看,“十三五”期间,非正规垃圾填埋场的存量治理和新增市场将持续释放,特别是在2020 年前将迎来快速增长。随着垃圾填埋场治理技术的进一步发展,垃圾填埋场治理将向精细化、 多元化方向转变,特别是出于发展循环经济、减少固废、提高资源利用率、释放土地资源的迫切需要,垃圾筛分综合利用在综合发展水平较高的地区将越来越受到青睐。随着土壤污染修复工作的逐步规范,管理层面将更加重视对非正规垃圾填埋场地土壤及地下水污染的调查评估及修复工 作。这也为非正规垃圾填埋场治理市场提供了新的机遇和挑战,由于现行污染场地的调查评估规范并不完全适用于水文地质、污染介质等情况更为复杂的非正规垃圾填埋场,需要针对垃圾填埋场地调查和风险评估、垃圾堆体治理方法、土壤和地下水修复方法、环境监管、封场和后监测计划以及填埋场地开发和再利用等方面制定技术规范。

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