浅谈柔性填埋场与刚性填埋场的建设现状和发展

李婷，朱卫平，柳春辉，张皓

(1.青海省生态环境监测中心，青海 西宁 810007；2.青海省固体废物污染防治中心，青海 西宁 810007)

前言

危险废物的产生和处置不仅是我国，也是亚太地区的一个重大问题[1]。 发展中国家的快速工业化，导致危险废物的产生量不断增加[2]。目前，焚烧、填埋、物化和综合利用是危险废物处置的常见方法，其中填埋处置一直是亚太国家学者研究的方向。很多学者和研究机构利用GIS地理信息系统和AHP层次分析法等， 为危险废物填埋场选址、建设等工作的推进做了大量努力和思考[3-4]。对于危险废物填埋场而言，其安全功能就是隔断危废中重金属等有害组分向环境和人体迁移的途径，从而达到危废安全处置的目的[5]。安全填埋是最终处置危废的一种方法，适用于不能回收利用其组分和能量的危废，包括焚烧过程的残渣和飞灰等[6]。

危险废物综合处置场是经济社会发展不可缺少的配套设施，其中安全填埋场对环境影响最为深远，安全填埋场的设计、建设和运行具有自身的特点，备受关注，如何使其稳定有效运行，需要不断地总结经验。从20世纪90年代中期开始，我国的多个省市建设了危险废物填埋场。随着我国经济的发展，填埋场设计水平和施工技术的不断提高，越来越多的标准化危险废物填埋场已在我国建设，由危险废物不妥善处置而造成的环境污染事故将越来越少。危险固体废物安全填埋是一种包容和隔离的手段，填埋场需要长期维护和监测。危险废物填埋场环境风险控制主要通过三重屏障实现：①地质屏障，通过选址进行保障；②防渗屏障，这道屏障与设计建设、运行、日常监管关系密切；③预处理屏障，需要通过加强运行管理来实现。

本研究主要是依据新标准的实施，对危险废物柔性填埋场和刚性填埋场的建设现状、存在的优缺点及未来发展进行分析研讨。

1 柔性填埋场的建设现状及优缺点

2019年9月30日生态环境部发布了新版GB18598-2019危险废物填埋污染控制标准(以下简称“新标准”)，标准中规定了危险废物安全填埋场有柔性与刚性两种形式。其中，柔性填埋场指传统的采用双人工复合衬层作为防渗层的填埋处置设施；而刚性填埋场指采用钢筋混凝土作为防渗阻隔的填埋处置设施。我国的危险废物填埋场防渗系统以柔性结构为主，柔性结构的防渗系统必须采用双人工衬层[7]。柔性填埋场的底部一般是由黏土等天然材料和HDPE膜等人工合成材料组成的防渗层。柔性安全填埋场是一般采用双人工衬层设计，由防渗系统、渗滤液导排系统和地下水导排系统等部分组成，由下至上分别是：基础层、粘土层、膨润土防水毯、高密度聚乙烯(HDPE)防渗膜、土工无纺布、HDPE排水网格、土工无纺布、HDPE防渗膜、土工无纺布、渗滤液排水层、土工无纺布，填埋废物堆放在最上一层土工无纺布之上。

1.1 柔性填埋场的建设现状

《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》(环发〔2004〕16号)要求用3年时间建设综合性危险废物集中处置设施31座。根据2019年固废年报，截止2018年底全国已颁发危险废物 (含医疗废物)经营许可证3 220份。北极星环保设备网2018年12月的统计数据表明：全国共有28个省份配置有危险废物填埋场(共计80个)，总规模达到1.995×106t/a。危险废物产生量与产生种类是与产业结构和经济发展水平相匹配的。由于我国危险废物处置行业发展和经济发展不同步，面对产生的大量危险废物和安全填埋技术的不成熟，就会出现处置技术标准和规范不完善的局面。目前已建成的危险废物填埋场中，绝大多数属于柔性填埋场，市场对填埋技术存在廉价、“一填了之”等误区，不愿在填埋场建设上多投入成本，就存在与标准要求符合度不高的问题，容易造成环境污染，带来环境安全隐患。

2019年9月30日发布的《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2019)，其中新增了“柔性填埋场”和“刚性填埋场”的定义，并针对柔性填埋场提出了更为严格的危险废物入场要求以及保障堆体稳定性的运行管理要求，同时严格了废水排放控制要求。但目前大多数柔性填埋场的设计、建设及运营管理与新标准的要求还有一定的差距。

1.2 柔性填埋场存在的优缺点

柔性填埋场存在有建设成本较低、填埋场库容利用率高、技术相对成熟、操作简便的优点，全国各地填埋场大多以柔性填埋场为主。例如：青海省危险废物经营单位45家，危险废物年产废量10t以上的工业企业约83家。全省工业危险废物产生量最大的5个危险废物类别为石棉废物(HW36)、无机氰化物废物(HW33)、有色金属冶炼废物(HW48)、精(蒸)馏残渣(HW11)、废矿物油与含矿物油废物(HW08)，2020年产生量分别为146.84万t、128.21万t、21.59万t、10.05万t、8.99万t，累计占全省工业危险废物总产生量的98.76%。全省危险废物安全填埋处置主要以柔性填埋场为主，分别位于海西州格尔木市、西宁市甘河工业园区、西宁市城中区、西宁市大通县，全年处置能力35.054万t。青海省柔性填埋场共5座，技术相对成熟，填埋场建设成本比较低，因此产废单位需支付的处置费用也相应比较低。

柔性填埋场存在的缺点：①渗滤液导排堵塞问题，危废处置场在运行初期容易出现底部渗滤液导出管堵塞情况，无法正常导排，造成渗滤液积存在安全填埋场内，造成该问题主要原因是细小的填埋废物将渗滤液导出管上的小孔堵塞。此外，渗滤液收集坑是整个填埋场的最低位置，若该处堵塞，将会使一部分渗滤液永久性地停留在填埋场内，无法导出。②易出现渗滤液渗漏问题，渗滤液渗漏是造成危险废物填埋场环境风险的主要原因，而填埋场防渗功能的实现应通过各系统，包括防雨、防洪、地下水导排、渗滤液导排、渗滤液处理等多个环节来保障，仅依靠防渗层无法实现防渗[8]。同时，填埋场填埋的废物也会对主防渗膜造成破坏，出现渗滤液渗漏问题。③缺乏渗漏液在线检测技术，现有安全填埋技术研究与开发起步较晚，缺乏渗滤液收集管道堵塞清淤技术和渗滤液在线检测技术，因此有研究表明，危险废物填埋场渗滤液风险的不确定性会随时间的推移而增加[9]。并且旧标准中的监测井很难及时、准确地发现渗滤液的渗漏问题。与旧标准相比，新标准针对柔性填埋场，特别明确了堆体的稳定性验算，细化了渗滤液收集和导排系统的要求，要求设置两层人工复合衬层之间的渗漏检测层，并取消了旧标准中“可采用天然黏土衬层作为防渗层”这一条款。为了确保填埋场长期运行过程的环境安全，新标准要求柔性填埋场增加检漏层渗漏速率监测。④对地质条件要求较高，缺乏针对特殊地质条件下填埋场的设计要求，且入场废物受限。⑤柔性填埋场大部分废物需要做预处理，因此预处理成本较高。⑥对建设质量和运行管理要求极高，发现渗漏困难，修复难度极大，回取利用困难。后期费用(包括维护费用、修复费用、退役后管理费用等)极高。危险废物填埋场是危险废物管理的重要方式，是有毒有害物质的最终去向，填埋场到达封场高程后需进行退役管理。截止2016年底，全国共有60家危险废物填埋场，按照各填埋场2015年危险废物实际填埋量测算，北京、天津、海南、四川和宁夏填埋场剩余年限不足5年，广东、辽宁、黑龙江、吉林、安徽和江西填埋设施剩余年限也不足10年，在“十四五”期间，多个省份的危险废物填埋场将面临退役管理问题。因此，危险废物填埋场退役需要大量经费[10]。

2 刚性填埋场的建设现状及优缺点

2.1 刚性填埋场的建设现状

刚性填埋场采用钢筋混凝土作为防渗阻隔结构的填埋处置设施。新标准中填埋废物的入场要求，增加了“不具有反应性、易燃性或经预处理不再具有反应性、易燃性的废物”和“砷含量大于5%的废物，应进入刚性填埋场处置”这两条款。作为首次出现在标准中的填埋形式，刚性填埋场概念源于日本《废弃物处理及清扫法》[11]与《确定一般废弃物最终处置场与产业废弃物最终处置场技术标准的命令》[12]。为区分柔性和刚性填埋场的适用范围，新标准从填埋场选址条件和填埋场入场废物要求两个方面做了规定，主要区别如下：①新标准较之老版标准，柔性填埋场部分选址条件和入场废物要求有了明显的提高和量化要求，但刚性填埋场除外；②新标准提出的部分特定选址地质条件只能建设刚性填埋场，部分特定入场废物只能进入刚性填埋场。由此看出，随着新标准的全面实施刚性填埋场的适用范围明显较柔性填埋场广，刚性填埋场的市场将会迎来快速增长。

2.2 刚性填埋场存在的优缺点

从新标准的填埋场设计技术和入场要求可以看出，刚性填埋场的适用范围明显较柔性填埋场广。刚性填埋场地质条件限制较小，渗漏污染控制难度较小，入场废物指标要求较少，后期管理难度较小，有利于回收利用，且预处理要求低，建设难度和运行管理要求低。新颁布的GB18598-2019中，刚性填埋场采取了双重防漏措施，并且可对其渗漏现象做到提前检测及时修补；刚性填埋场由独立的封闭运营单位组成，各独立单元池容较小，填埋场上方设置有雨棚，停止使用后进行封场，作业前后都能有效防止雨水进入，且危废品本身不产生滤液，因此渗滤液产生有限，从而保证填埋场的安全运行；刚性填埋场不仅具有分类贮存、安全稳定及方便回取的特点，而且采用了可视化的渗漏监测设施，可保障废盐类危废的环保安全处理。

刚性填埋场存在的缺点：①刚性填埋场的单位库容工程费用远高于柔性填埋场。根据新标准中填埋单元面积和体积的要求，相同的总用地面积条件下，单个填埋单元高度越高其单元面积越小，可布置的填埋单元数量越多，即设计总库容越大，设计难度加大后单位库容的工程量投入也会有所增大。②规范不成熟。由于新标准发布不久且缺乏实际工程案例，绝大多数都无法满足新标准中独立对称填埋单元、填埋单元尺寸和目视检漏层的设计要求。

3 柔性填埋场和刚性填埋场的发展

3.1 柔性填埋场的发展

旧标准颁布已经接近20年,逐渐不适用于目前危废填埋行业，其对危废管理单位的要求不高。很多危废处理单位普遍运行管理水平不高，对危废组分及特性分析难以做到全面准确，导致处理过程中污染防治措施不到位，次生污染难以彻底消除[13]。鉴于此，新颁布的GB18598-2019危险废物填埋污染控制标准，对GB18598-2001进行了修编。主要修订了选址、入场标准、废水排放及运行监测4个方面的内容，为提高柔性填埋场选址要求，柔性填埋场不得建设在软土区域，防渗层需高于常年地下水位3m以上且废除了危险废物安全填埋处置建设技术要求(环发〔2004〕75号)中对软土场地及高地下水位场地可通过提高技术措施建设柔性填埋场的条款，柔性填埋场选址将更加困难；提高了柔性填埋场的入场标准，提高了污染物控制限值，水溶性盐总量需小于10%，有机质含量需小于5%，这些规定造成大量的危废无法进入柔性填埋场填埋。

随着GB 18598-2019、 HJ 1033-2019排污许可证申请与核发技术规范工业固体废物和危险废物治理标准，新修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，以及《国务院办公厅关于印发强化危险废物监管和利用处置能力改革实施方案的通知》(国办函〔2021〕47号)的陆续颁布，危险废物柔性填埋场经营单位在执行新标准、新法律时，将会面临市场增长空间变狭窄、管理要求不符合标准、防渗层质量不达标、入场门槛高等问题，遭遇到增加业务开拓成本、管理成本、经营成本等等更多的挑战，预计增加的经营成本包括业务拓展费用、入场标准提高后的预处理费用、防渗层完整性检测整改费用、各项监测费用、封场维护费用等。因此，经营单位一方面要拓展业务渠道以保证填埋场的运营，另一方面要做好技改(包括入场危险废物检测筛选、防渗工作的管理、预处理技术、综合利用技术研发等)以满足新标准的要求。

3.2 刚性填埋场的发展

随着新标准的全面实施，刚性填埋场的市场将会迎来快速增长。从选址条件考虑，很多地质条件不满足柔性填埋场的要求，比如我国某沿海工业园区的场址为高压缩性淤泥及软土区域且场址地下水位距离地面局部不足1m，均不满足柔性填埋场的选址要求；从入场标准考虑，我国某沿海工业园区内存在大量废盐类危废，年产生量为1.25×104t，由于其水溶性大，不能进入柔性填埋场，因此考虑采用《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2019)刚性填埋场的建设[14]，渗漏监测做到可视化、安全环保，采取了双重防漏措施，且独立单元做到渗漏现象时不影响其他单元的使用，并可及时修补，从而保障填埋场的安全运行。另外，《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2019)刚性填埋场的填埋单元独立，便于分类填埋及将来的综合利用。

目前我国已建成的刚性填埋场多参照《危险废物安全填埋处置工程建设技术要求》 (环发〔2004〕75号) 和HJ 2042-2014危险废物处置工程技术导则中的刚性填埋处置设施，与新标准的要求符合度不高，例如目视检测和填埋单元的要求：(1)应设计成若干独立对称的填埋单元，且每个填埋单元面积不得超过50m2且容积不得超过250m3；(2)在人工目视条件下能观察到填埋单元的破损和渗漏情况，并能及时进行修补。经营单位在填埋单元和目视检测这两方面要完善技术标准和规范，优化结构设计方案，以保证新标准的要求。因此，既能满足新标准的设计要求，又能实现简便、科学作业的标准化刚性填埋场设计方案亟待研究。

除此之外，刚性填埋场在保障安全填埋功能的前提下，进一步降低工程费用，有效地提高刚性填埋场经济可行性，是值得思考的问题。例如：①刚性填埋场设计需要考虑填埋废物的可回取性[15-17]。 随着科技水平的不断进步，当填埋的废物具备资源化利用条件后，这部分废物可以随时取出再利用，填埋库容重新释放，单位库容工程费用会随之下降。②存在多个填埋库区的项目中，钢结构雨棚可采用移动式，一个库区封场后可将雨棚移动至其他库区使用，可有效降低土建工程费用。 ③在工艺工程中，可以考虑选用聚脲喷涂防腐系统(2.0mm聚脲涂层)代替传统的防渗膜系统(2.0mmHDPE防渗膜+2层800g/m2土工布)[18]。刚性填埋场在设计运行过程中，充分考虑新标准的要求，提高经济可行性，更将有利于其推广应用，相应地也减少了环境污染的隐患，具有重要的现实和战略意义。