我国粉煤灰生态环境标准体系现状及建议

2023-02-07李琴徐舒顾闫悦郭敏杨岳斌和雄伟赵路佳王宗爽

环境工程技术学报 2023年1期

李琴，徐舒，顾闫悦，郭敏，杨岳斌，和雄伟，赵路佳，王宗爽*

1.中国环境科学研究院环境标准研究所

2.山西漳山发电有限责任公司

粉煤灰是指从燃煤过程产生的烟气中收捕下来的细微固体颗粒物，不包括从燃煤设施炉膛排出的灰渣，又称飞灰或烟道灰[1]。粉煤灰主要来自电力、热力的生产和供应行业以及其他使用燃煤设施的行业，是我国年产生量居于第二位的大宗工业固体废物。虽然，国内外学者根据粉煤灰的特性在很多领域都对其综合利用技术开展了研究，包括用于建材生产、筑路、充填、土壤改良、金属成分提取、吸附剂[2-8]等多个方面，并且已经实现了粉煤灰在建材生产、筑路等领域的实际应用，但是由于粉煤灰每年产生量很大，仍有大量粉煤灰不能完全被利用，目前堆存量巨大。粉煤灰堆存不仅会带来空气、地下水和土壤污染的风险，同时还可能由于溃坝而造成巨大的环境损害。如2008年美国田纳西金斯顿灰场溃坝事故泄漏的煤灰覆盖了附近160 hm2的土地和道路，现场的清理花费了6周时间才完成，影响面积大于1989年艾克森美孚石油公司瓦尔狄兹号漏油事件[9]。大量的粉煤灰持续堆存给生态环境保护带来巨大压力。健全的生态环境标准体系有利于促进粉煤灰综合利用和防控环境风险，笔者在对粉煤灰相关的生态环境标准进行梳理的基础上，结合环境管理需求，提出了粉煤灰的生态环境标准体系完善建议，以期促进粉煤灰的综合利用和环境风险防控。

1 我国粉煤灰产生和利用情况

根据《全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》[1,10]，重点工业企业的粉煤灰产生和利用情况见图1。从图1可以看出，2013——2019年，除2015年和2016年粉煤灰产生量略微下降外，其余年份粉煤灰产生量均呈逐年增加的趋势。2018年和2019年，我国重点工业企业粉煤灰的产生量连续突破5亿t，分别达到5.3亿和5.4亿t。电力行业是我国粉煤灰的主要来源。2017——2019年，电力、热力生产和供应业产生粉煤灰的量均占全国粉煤灰产生量的85%以上。2013——2019年，粉煤灰的综合利用量相对变化不大，在4亿t左右，相对于逐渐增长的粉煤灰产生量来说，综合利用率呈下降趋势，2013——2015年，粉煤灰综合利用率都在86%以上，2018——2019年，综合利用率已经降至75%以下。综上，粉煤灰的综合利用量在近些年呈现出饱和趋势，有待于通过新的措施促进和加强粉煤灰的综合利用。

图1 2013——2019年我国粉煤灰产生和利用情况Fig.1 Production and utilization of fly ash in China from 2013 to 2019

2 我国粉煤灰环境管理相关的法律法规

我国现行的法律法规中，明确了固体废物管理的减量化、资源化、无害化原则。涉及粉煤灰环境管理的有关法律主要有《中华人民共和国环境保护法》[11]、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》[12]（简称《固废法》）、《中华人民共和国循环经济促进法》[13]和《中华人民共和国清洁生产促进法》[14]等。虽然国务院没有针对粉煤灰的管理制定发布专门的行政法规，但是为了推进粉煤灰的综合利用，在20世纪90年代，相关部委就联合发布了《粉煤灰综合利用管理办法》，并随着形势的变化对其进行了修订。工业和信息化部与原环境保护部制订的相关文件中也有涉及促进粉煤灰综合利用和环境管理的文件。上述这些法律、规章和文件等在粉煤灰的管理中都发挥着重要作用。

2.1 粉煤灰环境管理的相关法律

1989年颁布并在2014年修订的《中华人民共和国环境保护法》是我国环境保护的基础性、综合性法律，主要规定环境保护的基本原则和基本制度，明确了环境保护坚持保护优先、预防为主、综合治理、公众参与、污染者承担责任的原则。《固废法》是固体废物管理的单行法，在该法中对固体废物污染环境防治的总则、监督管理、污染防治、保障措施、法律责任和附则进行了规定，确立了固体废物污染环境防治坚持减量化、资源化和无害化的原则以及坚持污染担责的原则，建立了污染环境防治责任制度、工业固体废物申报登记制度、推广先进淘汰落后制度、污染环境防治监督制度等核心制度；明确了以产生、收集、贮存、运输、利用、处置设施和场所管理为抓手；规定了工业固体废物污染防控措施原则，以及产生者、收集者、贮存者、运输者、利用者、处置者和管理者的责任或具体要求。

《中华人民共和国循环经济促进法》和《中华人民共和国清洁生产促进法》是生态环境管理的相关法律，前者以减量化优先、保障再利用和资源化过程中的生产和产品安全为原则，明确了工业固体废物产生者、循环利用者、销售者、监督管理者等的责任和发展工业固体废物循环利用的措施要求；后者以源头削减污染、提高资源利用效率为原则，明确了产生者、循环利用者、销售者、第三方评估验收者、监督管理者的责任和清洁生产的措施要求，推动全社会从源头削减控制污染，提高资源利用效率，减少或避免生产、服务及产品使用过程中污染物的产生和排放，保护和改善生态环境，促进经济与社会的可持续发展[15-16]。

2.2 法规、部门规章及部门文件

为规范和引导对粉煤灰的综合利用行为，促进粉煤灰综合利用健康发展，原国家经济贸易委员会等六部门在1994年联合发布了《粉煤灰综合利用管理办法》（国经贸节〔1994〕14 号），2013 年国家发展和改革委员会等十部门以联合令形式发布了修订的《粉煤灰综合利用管理办法》[17]，进一步界定了粉煤灰和粉煤灰综合利用的概念，规定了粉煤灰的综合利用应遵循“谁产生、谁治理，谁利用、谁受益”的原则，提出了综合管理的要求和鼓励扶持重点，并明确了相关管理部门的职责。

2018年5 月，为推动工业固体废物资源综合利用，促进工业绿色发展，工业和信息化部制定发布了《工业固体废物资源综合利用评价管理暂行办法》和《国家工业固体废物资源综合利用产品目录》（中华人民共和国工业和信息化部公告2018年第26号）[18]，前者旨在建立科学规范的工业固体废物资源综合利用评价机制，引导企业积极主动开展工业固体废物资源综合利用，后者规定了煤矸石、尾矿、冶炼渣、粉煤灰、炉渣和部分其他固体废物等6类工业固体废物（不包括危险废物）的综合利用产品，并在综合利用技术条件和要求部分规定了综合利用产品应符合的国家、行业标准，对于没有国家、行业标准的，应当符合相应的地方标准或团体标准，其中，对于粉煤灰列出了15种综合利用产品类型。

在原环境保护部2017年制定发布的《火电厂污染防治技术政策》（环境保护部公告2017年第1号）[19]中也对火电厂粉煤灰提出了应遵循优先综合利用的原则，要求使用专门的存放场地，规定贮存设施应参照GB 18599——2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》的相关要求进行管理。在该文件中还提出粉煤灰综合利用应优先生产普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥及混凝土等，其指标应满足GB/T 1596——2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求。

3 我国粉煤灰生态环境标准体系现状及存在问题

标准是一种统一的技术要求，国家标准、行业标准和地方标准对于相关领域的发展和管理都具有重要的影响。目前关于粉煤灰，不仅有国家标准，各相关部委也纷纷制定发布了行业标准，还有17个地方(省、自治区、直辖市)标准化主管机构或专业主管部门制定发布了粉煤灰相关的地方标准。这些标准共同组成了现行粉煤灰标准体系的主体，国家标准、行业标准、地方标准各自的定位和适用范围不同，对这些标准进行系统的梳理有利于为粉煤灰生态环境标准体系建设提供思路。

3.1 粉煤灰有关标准体系现状

对国家、部委和地方发布的标准情况查询统计后显示，我国现行与粉煤灰有关标准共计58项，其中国家标准13项（表1），行业标准21项（表2），地方标准24项（表3）。

表1 粉煤灰现行相关国家标准Table 1 Current national standards related to fly ash

表2 粉煤灰现行相关行业标准Table 2 Current industrial standards related to fly ash

表3 粉煤灰现行相关地方标准Table 3 Current local standards related to fly ash

在13项国家标准中，强制性标准5项，其中包括与鉴别和贮存处置有关的生态环境保护领域的强制性标准3项，与建材产品要求有关的质量标准2项（部分条款强制）；推荐性标准8项，其中包括从高铝粉煤灰中提取氧化铝的综合利用标准1项，与建材产品要求有关的质量标准5项，分析方法标准2项。

在21项行业标准中，有4项生态环境保护相关标准（包括生态环境保护部门发布的3项生态环境保护标准以及国家能源部门发布的1项与燃煤电厂固体废物污染控制相关技术规范），1项能源部门制定的石油企业粉煤灰综合利用技术要求，10项与粉煤灰用于建材或道路有关的标准，5项分析方法标准，1项与粉煤灰分选系统有关的标准。

在24项地方标准中，除上海市制订的1项与产品单位能源消耗有关的标准为地方强制性标准外，其余均为与粉煤灰制砖、路基、建筑工程等相关的推荐性标准，包括技术规程（规范）类标准14项，产品质量要求有关的标准8项，分析方法标准1项。

目前生态环境部发布的适用于粉煤灰的与一般工业固体废物管理有关的国家固体废物污染环境防治技术标准有GB 15562.2——1995《环境保护图形标志固体废物堆放（填埋）场》、GB 18599——2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》、GB 34330——2017《固体废物鉴别标准通则》、HJ 1091——2020《固体废物再生利用污染防治技术导则》、HJ 2035——2013《固体废物处理处置工程技术导则》、HJ/T 20——1998《工业固体废物采样制样技术规范》共计6项。此外，与粉煤灰环境管理有关的还有1项国家能源局在2013年发布的电力行业标准DL/T 1281——2013《燃煤电厂固体废物贮存处置场污染控制技术规范》[20]，该标准规定了燃煤电厂固体废物贮存场和处置场的选址、设计、运行和监测的基本要求，适用于燃煤电厂固体废物贮存场和处置场的选址、设计、运行和污染控制。

3.2 粉煤灰生态环境标准体系存在的问题

法律法规确立管理的原则和制度，标准是落实管理原则和制度的重要技术手段。在管理中，固体废物分别按照危险废物、工业固体废物、生活垃圾、建筑垃圾、农业固体废物等进行管理。根据现行环境统计制度要求，目前纳入统计的一般工业固体废物名录中包括粉煤灰。目前粉煤灰的生态环境标准体系还不完善，不利于粉煤灰的综合利用发展和污染防治。

（1）现有粉煤灰的综合利用标准涉及利用类型较少，不利于拓展粉煤灰的综合利用途径。《固废法》规定：“综合利用固体废物应当遵守生态环境法律法规，符合固体废物污染环境防治技术标准。使用固体废物综合利用产物应当符合国家规定的用途、标准。”固体废物污染环境防治技术标准由国务院生态环境主管部门会同国务院有关部门根据国家环境质量标准和国家经济、技术条件制定。固体废物综合利用标准由国务院标准化主管部门会同国务院发展改革、工业和信息化、生态环境、农业农村等主管部门制定。

在粉煤灰相关的58项标准中，粉煤灰综合利用相关的标准主要是粉煤灰用于建材的一些相关标准，所涉及的利用类型较少，但是在《国家工业固体废物资源综合利用产品目录》（工业和信息化部公告2018年第26号）[18]中列出了粉煤灰的15种综合利用产品类型以及产品应符合的标准要求，在该目录中所列的粉煤灰利用产品类型几乎包括了目前粉煤灰可能利用的所有途径。为了更好地拓展粉煤灰的综合利用途径和规范粉煤灰的综合利用过程，有必要针对粉煤灰各种成熟的利用技术制订相关综合利用标准。

（2）粉煤灰污染环境防治技术标准体系不完善，无法有效支撑粉煤灰各类综合利用技术的实践推广。按照《固废法》的要求，在粉煤灰综合利用时要符合固体废物污染环境防治技术标准，但是目前国家还没有针对粉煤灰的这些利用途径出台专门的污染环境防治技术标准，不利于粉煤灰综合利用的开展。此外，目前生态环境部发布的6项适用于粉煤灰等一般工业固体废物的国家固体废物污染环境防治技术标准主要涉及固体废物鉴别、标志、贮存、处置场、利用和监测采样等，从涉及的管理环节上看，产生、收集、运输环节还缺乏污染防治技术标准。

综上，粉煤灰的标准体系无论是在污染环境防治技术标准方面还是在综合利用标准方面都不完善。在环境污染防治技术标准方面，缺乏专门针对粉煤灰各种利用途径的环境污染防治技术标准；综合利用标准方面，目前发布的标准大多为利用粉煤灰生产砖、砌块、混凝土等有关的产品质量标准和工程技术规范，缺乏粉煤灰其他利用方式的综合利用标准。

4 我国粉煤灰生态环境标准体系建设建议

《固废法》中明确了固体废物污染环境防治坚持减量化、资源化和无害化的原则，要求对固体废物的产生、收集、运输、利用、贮存、处理和处置的全过程及各个环节都实行管理和开展污染防治，鼓励固体废物污染环境防治的科技研发、先进技术推广和普及，加强固体废物污染环境防治科技支撑。

生态环境标准是环境管理的重要抓手，在体系建设时也要紧紧围绕环境管理需求进行，因此，粉煤灰生态环境标准体系建设也需要围绕《固废法》的要求，按照减量化、资源化和无害化的原则，全过程管理的原则以及促进综合利用和污染防治技术进步的原则完善标准体系建设。

4.1 产生、收集和运输环节

从粉煤灰的产生、收集和运输环节来看，目前国家层面还没有针对包括粉煤灰在内的一般工业固体废物的产生、收集和运输环节出台相关的污染防治技术标准。粉煤灰的主要来源是以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉。从排放方式来讲粉煤灰有湿排和干排之分，湿排指采用较多量的水，直接从喷淋除尘器或静电除尘器中将粉煤灰稀释成流体，用泵和管道打入粉煤灰沉淀池中（利用前需进行脱水处理）；干排指将除尘器收集的粉煤灰，通过气力输送装置输送于储灰仓中。湿排灰和干排灰在产生和收集环节都有各自的特点和不同的生态环境保护要求，有必要制定专门的粉煤灰产生、收集和运输污染控制技术规范，针对粉煤灰湿排灰和干排灰的产生、收集和运输环节提出各自的污染控制技术要求。运输过程要做好防扬散、防渗漏等措施，严防二次污染。

4.2 贮存环节

在贮存方面，目前粉煤灰执行GB 18599——2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》[21]，其规定了一般工业固体废物贮存场、填埋场的选址、建设、运行、封场、土地复垦等过程的生态环境保护要求，以及替代贮存、填埋处置的一般工业固体废物充填及回填利用环境保护要求，以及监测要求和实施与监督等内容。粉煤灰的贮存场、处置场建设、运行和监督管理以及粉煤灰用于煤炭开采矿区的采空区中充填或回填时等需要遵守该标准的规定。虽然GB 18599——2020规定了贮存场、处置场的环境保护技术要求，但是目前还缺乏贮存场、处置场的工程建设技术规范，建议制订《一般工业固体废物贮存场、处置场工程技术规范》或《粉煤灰贮存场、处置场工程技术规范》，对一般工业固体废物或粉煤灰贮存场、处置场工程设计、施工、验收和运行管理等过程中有关技术要求进行规定。

此外，国家能源局在2013年发布的电力行业标准DL/T 1281——2013《燃煤电厂固体废物贮存处置场污染控制技术规范》[20]是对燃煤电厂固体废物贮存处置场执行GB 18599——2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》的细化，有利于燃煤电厂固体废物贮存、处置场更好地开展污染防治。随着GB 18599——2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》的发布，DL/T 1281——2013也应及时进行修订。

4.3 利用环节

2018年，工业和信息化部发布的《国家工业固体废物资源综合利用产品目录》（工业和信息化部公告2018年第26号）[18]中粉煤灰综合利用产品目录表已将目前粉煤灰所有可能的利用方式列入，包括粉煤灰在建材方面的使用、金属成分的提取（氧化铝、氧化铁、金属、金属氧化物、稀土）以及在白炭黑、合成分子筛、水处理剂和燃煤烟气净化剂、水玻璃（硅酸钠）、氢氧化铝、土壤调理剂制备等方面的利用。按照《固废法》要求，为了推广粉煤灰的利用，需要制定相应利用方式的综合利用标准和与这些利用方式有关的污染环境防治技术标准。目前还缺乏针对上述粉煤灰综合利用有关的固体废物污染环境防治技术标准，为了推动粉煤灰的综合利用，需要制订上述粉煤灰综合利用相关的污染防治技术标准，如粉煤灰建筑材料利用、金属提取、吸附剂利用、化工利用（白炭黑、氢氧化铝、水玻璃等制备）、筑路和回填、农用污染控制技术规范等。同时，在利用粉煤灰的新技术推广前还应对该技术进行环境风险评估以防控由于新技术的使用而带来的环境问题，因此建议制订粉煤灰综合利用技术有关的环境风险评估技术规范，以便能对粉煤灰综合利用新技术及时开展环境风险评估。

此外，粉煤灰所含成分虽基本相同，但每个电厂甚至同一电厂不同时期产生的粉煤灰品质也会有不同，差异取决于使用的煤种及其燃烧、生态环境保护等工艺。因此，有必要建立粉煤灰分类分级标准以规定粉煤灰的等级、类别和检验方法，有利于根据粉煤灰的材料性质开展资源化利用。

4.4 处置环节

不能利用的粉煤灰最终要进入处置场处置，粉煤灰处置场自2021年7月1日起执行GB 18599——2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》。2013年，原环境保护部发布了HJ 2035——2013《固体废物处理处置工程技术导则》[22]，该标准规定了固体废物处理处置工程设计、施工、验收和运行维护的通用技术要求，适用于除危险废物处理处置以及废物再生利用以外的固体废物处理处置工程，其中包括一般工业固体废物处置场。2013年，国家能源局也发布了电力行业标准DL/T 1281——2013《燃煤电厂固体废物贮存处置场污染控制技术规范》[20]，燃煤电厂粉煤灰贮存场与处置场的选址、设计、运行和监测也要考虑该行业标准的要求。

从上述有关粉煤灰处置环节的标准内容来看，目前关于粉煤灰处置的标准已经相对较完善，但是从针对性上来看，上述标准都不是专门针对粉煤灰处置场而制订的。为了便于规范粉煤灰处置场的建设、运行和管理，可以考虑制订粉煤灰处置场相关工程技术规范，对粉煤灰贮存场与处置场的工程设计、施工、验收和运行管理等过程中有关技术要求进行规定。

粉煤灰贮存场、处置场也存在污染土壤和地下水的风险，因此，建议制定粉煤灰贮存场、处置场相关的地下水、土壤和生态环境调查技术规范及风险评估技术规范，以便及时发现可能存在的环境风险，及时开展污染防治。对于发现存在环境污染的粉煤灰贮存场和处置场还应及时开展修复工作，需要制订粉煤灰贮存场和处置场污染修复相关的技术导则，以便指导和规范修复工作过程。

4.5 信息化建设

2020年新修订的《固废法》与之前的相关法律法规以及管理制度相比，具有非常明显的区别，主要是针对固体废物的信息化管理工作提出了更多的要求，明确要求要建立固体废物污染环境防治信息平台，推进固体废物收集、转移、处置等全过程监控和信息化追溯。对于固体废物全过程监控和信息化追溯的推进，有利于保证固体废物从产生到利用处置的各个过程能够实现合理的监督和控制。因此，在粉煤灰的环境污染防治中，还需要建立粉煤灰污染环境防治信息平台，推进粉煤灰产生、收集、转移、利用、处置等全过程监控和信息化追溯，在信息化建设过程中需要制订相关的数据信息平台建设技术规范、基本数据集标准等，对粉煤灰数据信息平台的设计、开发和运行维护及数据填报等进行指导和规范。

综上可见，粉煤灰生态环境标准体系需要在全过程管理环节以及促进综合利用及污染防治、风险防控、信息化建设等方面进一步完善。除了现有的GB 18599——2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》外，建议再制订18项与粉煤灰生态环境管理相关的标准（图2），其中产生、收集、运输环节需要制订1项标准，资源化利用环节需要制订8项标准，无害化贮存、处置环节需要制订7项标准，信息化建设方面需要制订2项标准。加快粉煤灰的生态环境标准体系建设将有利于促进粉煤灰的综合利用和污染防治，促进利用粉煤灰的新技术的推广、提高粉煤灰的利用率和减少粉煤灰的堆存。