一般工业固体废物堆场污染防控技术研究——以某尾矿库污染截渗工程实践为例

苏超 郝萌 康建雄 王伟 马骥

(1.青海煤矿安全监察局安全技术中心 西宁810008； 2.金堆城钼业股份有限公司 西安 710077； 3.西安中地环境科技有限公司 西安 710055)

0 引言

《固体废物污染环境防治法》于2020年4月29日修订通过，对于一般工业固体废物关注依然不多，其环境危害性虽不如危险废物大，但种类多、数量大，若不能及时安全处置或综合利用，潜在环境风险也很大[1]。生态环境部发布的《2019年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》中通报2018年全国200个大、中城市一般工业固体废物产生量为15.5亿t，是生活垃圾的7.3倍，是危险废物的33.4倍；全国一般工业固体废物产生量超过32亿t，其中尾矿占比最大，达到27.4%，而综合利用率仅为27.1%，当年仅尾矿堆存量就达6.4亿t[2]。2017年全国人大《固体废物污染防治法》实施情况报告中通报我国历年堆存的工业固体废物总量达600亿～700亿t[3]，大部分建设及堆存较早，污染防控措施欠账较多。

《一般工业固体废物贮存场、处置场污染控制标准》(GB 18599—2001)将一般工业固体废物分为I类和II类，对应贮存、处置场为I类场和II类场，其中II类场应满足防渗要求[4]。2019年生态环境部组织对该标准进行了修订，征求意见稿中在强调II类场防渗要求的同时，对I类场新提出了防渗要求，这对各地及各企业一般工业固体废物堆场，特别是历史堆存的数百亿吨工业固体废物污染防控管理提出了更大的挑战。2019年生态环境部组织编制的《地下水污染源防渗技术指南(试行)》(征求意见稿)中规定了地面、垂直、内衬3种防渗技术[5]，但上述技术对于历史固体废物堆场并不适用；国内对于历史固体废物堆场综合整治方案分为资源综合利用、封场监控、异地处置3种[6]，但对于资源综合利用不畅、规模宏大的在用尾矿库适用性不强，因此探索一条经济合理的新型污染防控技术则尤为必要。

1 工程简介

某尾矿库于20世纪70年代建设，建库时尚无固体废物贮存场地建设标准与鉴定标准，未进行防渗处理，目前已堆存尾矿约3亿t，属二等尾矿库。企业委托检测单位对尾矿先后进行了多次浸出试验，浸出液氟化物浓度差距较大，其中按照《固体废物 浸出毒性浸出方法 翻转法》(GB 5086.1—1997)[7]规定方法判定尾矿为第Ⅱ类一般工业固体废物，按照《固体废物 浸出毒性浸出方法 水平振荡法》(HJ 557—2010)[8]规定方法判定尾矿为第I类一般工业固体废物，但该尾矿库下游地表水及地下水水质氟化物偶有超标，初步判定应与该尾矿库渗漏有关，尾矿库天然基础层不满足《一般工业固体废物贮存场、处置场污染控制标准》(GB 18599—2001)规定的防渗条件，需进行污染防控与恢复治理。

由于该尾矿库已运行40年，堆存数亿吨尾矿，无法按照《一般工业固体废物贮存场、处置场污染控制标准》(GB 18599—2001)要求进行原地防渗施工或异地搬迁，尚无成熟的资源综合利用途径，对于此类大型固体废物历史堆场污染防控工作没有任何可以依据的政策规范或借鉴的成功案例。企业环保技术人员通过多方求证，并在工程技术人员支持下，结合问题特性及现场条件，最终放弃了防渗施工的方式，而选择在尾矿库下游合适断面进行截渗处理，通过工程实施与跟踪监测，有效控制了尾矿库的渗漏影响，实现了尾矿库下游地表水及地下水的达标修复，为国内同类一般工业固体废物贮存场、处置场污染控制探索出了一条技术可行、经济合理的解决方案，具有很强的示范价值。

2 截渗施工

该尾矿库为典型山谷型尾矿库，采用上游法筑坝，库区两侧山系构成两道分水岭，库区内为完整的独立水文地质单元，侧向渗漏风险较小。在地质勘察及工程设计单位指导下，企业在尾矿库区下游地质结构稳定、天然基础层的渗透系数大于1.0×10-7cm/s、且断面较小的位置修筑截渗墙(属矿区范围内，无居民点等环境敏感点)，并对截渗墙上游的破碎带及岩溶发育部位进行排查与处理，消除渗漏风险。截渗墙采用C30混凝土材质，并深入天然基础层，施工结构图如图1。尾矿库渗水及地表径流通过截渗墙截留，通过坝下泵站加压管输送至尾矿库回水系统，进入选矿厂生产循环回用。

图1 截渗墙施工工艺(单位：mm)

3 效果测试

3.1 水力阻隔

截渗墙建成后，为检验运行效果，由地质勘察单位按照《一般工业固体废物贮存场、处置场污染控制标准》(GB 18599—2001)在尾矿库的上游、下游及侧向周边布设监测井，并重点对截渗墙下游加密布设监测井，以观察是否存在渗流或绕流情形。其中截渗墙下游100、140、200、500 m共4口监测井钻探至风化裂隙带下部基岩层，未见地下水，同时截渗墙下游1 500 m内地表水断流，超过1 500 m在两侧水源补给下，地下水及地表水逐渐恢复正常，说明截水墙达到了防渗与截流的效果，能够彻底截断上游尾矿库的地下水渗流途径，确保地表径流与地下潜水全部滞留于截渗墙内，形成了水力阻隔，尾矿库渗漏问题不再对下游地表水及地下水造成影响。

3.2 跟踪监测

为验证尾矿库渗漏污染影响是否消除，监控区域地表水及地下水水质修复情况，企业委托专业机构连续开展了一个水文年的环境跟踪监测，其中地表水及地下水监测点位布设情况如表1和表2所示。

表1 尾矿库周边地表水跟踪监测布点

表2 尾矿库周边地下水跟踪监测布点

监测因子选择上除了尾矿浸出实验超标和下游地表水、地下水超标因子氟化物外，又结合尾矿性质增加了pH值、Cu、Zn、Pb、As、Cr6+等6项特征污染物指标，连续监测6个月(包括丰水期、平水期及枯水期)，每次连续监测2d，监测结果如表3、表4所示。

表3、表4环境跟踪监测结果显示：

表3 尾矿库周边地表水跟踪监测结果 mg/L(pH值除外)

表4 尾矿库周边地下水跟踪监测结果 mg/L(pH值除外)

(1)地表水及地下水在流经该尾矿库后，氟化物浓度值均显著上升，说明该尾矿库渗漏对地表水及地下水水质氟化物因子有影响，其中对下游及左岸地下水影响大于右岸，其他污染因子上下游无明显变化。

(2)截渗墙建于该尾矿库与左岸支沟交汇处下游，下游200 m处地表水断面及地下水监测井在一个完整水文年均无水，说明截渗墙有效阻断了上下游的地表水及地下水水力联系。

(3)截渗墙下游地表水断面及地下水监测井水质氟化物指标显著低于上游，且低于环境质量标准，说明通过截渗墙阻断作用，尾矿库渗漏污染影响成功控制在矿区范围内，下游地表水及地下水水质修复效果明显，已趋于正常，达到了预期的污染防控与恢复治理目标。

4 结论

(1)一般工业固体废物污染防控工作应引起国家重视，现有堆存的数百亿吨尾矿、煤矸石、废矿石等一般工业固体废物在实现资源利用消化前，应加强堆场周边地下水、地表水及土壤污染风险调查分析，对可能产生的环境影响采取适当措施进行管控。

(2)已经封场或正在使用的大型一般工业固体废物堆场，特别是因历史原因应进行防渗施工而未防渗的，在不具备防渗施工条件时，根据地质水文条件，选择在堆场下游及周边建设一道或多道截渗墙进行环境影响阻隔是一条技术可行、经济合理的解决方案。

(3)对《一般工业固体废物贮存场、处置场污染控制标准》(GB 18599—2001)提出的应满足一定防渗要求的已建成I类场，在堆存固体废物成分单一、污染风险较小时，可以考虑采用截渗墙+监测井的方案进行环境风险防控，建议国家相关部门组织加以验证，并纳入污染防治可行技术。