飞灰固化物淋溶液管控措施及处置技术探讨

（厦门市市政工程设计院有限公司 福建厦门 361000）

1 生活垃圾焚烧飞灰处置概况

垃圾焚烧飞灰是指生活垃圾焚烧的烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。飞灰中富集了有毒的重金属物质（Pb、Cd、Zn 等）、剧毒物质二噁英等［1］，属于《国家危险废物名录》（2016 版）中的HW18 类危险废物，代码为772-002-18。飞灰产生量占垃圾焚烧量的3%～5%［2］，据国家统计局2019 年的统计年鉴，2018 全年焚烧量为1.02 亿t［3］，保守估算2018 年的飞灰量已达306 万t。

根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，到2020 年底，设市城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的50%以上，其中东部地区达到60%以上。因此，飞灰作为焚烧的产物之一，产生量将进一步增大，其有效和安全处置显得尤为重要。

国内对飞灰处置技术主要有固化稳定化后填埋处置和飞灰资源化利用（如水泥、筑路材料、土壤改良剂等）两类［4］。在资源化利用时，需要对飞灰进行预处理，增加了处置成本，更为重要的是资源化产品对人体和环境的安全性有待长期跟踪研究，且需要相应政策的支持。飞灰固化稳定化技术增容比小、成本低，且满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）中6.3 条要求的进入生活垃圾填埋场进行单独分区填埋，该技术基于固化稳定化提供的废物屏障、填埋场提供的工程屏障和良好选址提供的地质屏障，形成“多重屏障”，以切断重金属和二噁英的暴露途径，实现环境风险最小化的目标。因此，固化稳定化技术+填埋是我国目前飞灰的主要处理处置技术，为绝大多数垃圾焚烧发电厂采用。

2018 年芜湖生态中心发布了 《359 座生活垃圾焚烧厂信息公开和污染物排放报告》，通过调研国内121 座垃圾焚烧厂的飞灰处置情况，发现部分垃圾焚烧厂飞灰超标填埋、飞灰填埋防护措施不完善、飞灰固化物和生活垃圾混合填埋等问题。

淋溶液的妥善处置对于飞灰固化物填埋处置后的环境安全性至关重要。本文主要对于飞灰固化物淋溶液的概念、收集导排系统建设、淋溶液管控措施、淋溶液处理工艺进行了探讨。

2 淋溶液的产生及成分

2.1 淋溶液的概念

飞灰固化物淋溶液是飞灰固化物填埋堆体被外来水浸泡并超过其持水量后渗出的浸出液，在国内的工程实践以及学术研究中，往往将其混同于渗滤液。但对比渗滤液和淋溶液的生成条件和过程，两者存在明显的区别。笔者认为飞灰固化物几乎无可生化性，其浸出液称为“淋溶液”更为妥当。渗滤液指垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用，同时在降水和地下水的渗流作用下产生的高浓度液体。淋溶液指可溶性或悬浮性化合物（黏粒、有机质、易溶盐、碳酸盐和铁铝氧化物等）在渗漏水的作用下发生迁移所产生的液体。

2.2 淋溶液的产生

飞灰固化物淋溶液来自于以下两个方面：①飞灰固化物自身所含的水份；②各种途径进入填埋场的大气降水和地下水。

按照《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）的规定，进入生活垃圾填埋场填埋的飞灰固化物，其含水率应小于30%。徐辉等［5］通过测试不同埋深和龄期的飞灰固化物的含水量和持水量，结果表明：其含水量（18.6%～46.4%）随着飞灰固化物埋深的增大而减小，随龄期的增长而增大，持水量（15.0%～52.0%）随着填埋龄期的增长而增大，而相同埋深和龄期的飞灰固化物，含水量低于持水量2.6%～13.7%，飞灰固化物整体上未达到持水量。罗小勇等［6］的研究也表明，飞灰固化物的含水量小于持水量。这些研究表明，飞灰固化物填埋场由于飞灰固化物自身产生的淋溶水较少，淋溶液主要来源于外界进入填埋场的水（大气降水、地下水），直接的原因是填埋覆盖措施不到位以及运营管理水平较差。

2.3 淋溶液成分

各填埋场飞灰固化物淋溶液的成分不尽相同，原因主要如下：①各填埋场飞灰固化稳定化处置时使用的化学药剂不同；②随着时间的推移，填埋后的飞灰固化物产生自然老化，表面结构受到破坏及强度降低，重金属释放风险有所增加，因此不同填埋龄期的淋溶液水质有差异；③如果生活垃圾填埋场内的飞灰固化物填埋专区管控措施不到位，垃圾渗滤液促进飞灰固化物中重金属的溶解，淋溶液将含有垃圾渗滤液，成分变得异常复杂。参考飞灰固化物淋溶液水质的公开报道和国内类似工程经验的实践，淋溶液的参考水质如表1 所示。一般而言，飞灰固化物淋溶液具有重金属含量较高、硬度高、盐度高、氯离子含量高等特点，属于典型的高盐高硬度废水。

表1 飞灰固化物淋溶液水质

3 飞灰固化物淋溶液管控措施

鉴于飞灰固化物淋溶液的复杂成分和危害性，为了确保填埋场地及周围水域不受污染，根据飞灰固化物淋溶液产生的途径以及填埋场运营的经验，填埋场应从以下4 个方面来进行飞灰固化物淋溶液的管控：

（1）应增强填埋作业的预见性和计划性，不在雨天进行飞灰固化物填埋作业；

（2）填埋场应设计飞灰固化物暂存库，以备雨天时的暂存，其容量可以结合当地20 年一遇的最长持续降雨天数和填埋场相应日处理规模进行测算；

（3）加强填埋场的运营管理，实施精细化填埋作业。首先应根据每日处理规模，尽量将作业面积控制在最小，发生突发天气状况才能及时进行填埋堆体的覆盖。这就要求将填埋区域进行合理分区，对未填埋区域、已填埋区、倾卸区、摊铺区、临时覆盖区等进行模块化分类。其次，应做好各阶段全程覆盖（包括日覆盖、临时覆盖、阶段覆盖等），并采用膜上防风压固措施，防止雨水淋入堆体，覆膜时应保证覆盖物与雨水边沟的有效搭接，并设置有效的雨水导排沟及时将雨水导出覆盖区。最后在填埋作业时，应注意对防渗结构的保护，防渗结构上方50 cm 宜采用小型机械压实，覆盖作业时应碾压清除堆体表面尖锐体，避免造成覆盖材料破坏。

（4）严禁飞灰固化物和生活垃圾混合填埋，对于飞灰固化物进入生活垃圾填埋场单独分区填埋的，应严格做好分区措施，避免生活垃圾渗滤液进入飞灰固化物填埋的区域。有研究表明，在垃圾渗滤液浸沥下，尤其是在早期渗滤液的浸沥下，飞灰固化物存在重金属大量溶出的风险，其中垃圾渗滤液中的溶解性有机物对重金属有促溶作用，垃圾渗滤液中的富里酸对于Cd、Cu 有重要的促溶作用［7］。

2019 年本项目组调研了漳浦县生活垃圾飞灰固化物填埋场，该填埋场由过去设法处理淋溶液，转变思路，从源头控制淋溶液的产生，通过规范的填埋作业以及覆盖措施，大幅度地减少淋溶液的产生量，目前收集池几乎未收集到淋溶液，达到了零排放的目标。

综上所述，通过规范的填埋作业以及覆盖措施等运营管理，从源头上可以有效地控制淋溶液的产生量。但对于产生的淋溶液，应做好淋溶液的收集导排，并做好淋溶液的处理。

4 飞灰固化物淋溶液处置

4.1 飞灰固化物淋溶液收集导排系统

飞灰固化物淋溶液中钙、镁离子含量较高，极易导致导排系统的化学淤堵；COD 含量较高，则极易导致导排系统的生物淤堵，因此建立良好、合理的淋溶液收集导排系统尤为重要。

目前飞灰固化物淋溶液收集导排系统的建设国内尚无专门的技术规范，本文主要参照《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》（GB 50869—2013）中渗滤液收集的相关规范和国内类似工程的经验，对淋溶液收集导排系统的建设进行了探讨。

淋溶液收集导排系统的原理如下：淋溶液通过重力流进入支盲沟的淋溶液收集支管，然后从支管重力流入主盲沟的干管，最终排入调节池。飞灰固化物淋溶液收集导排系统的设计要点如下：①主盲沟：先铺一层细砂作为垫层，垫层厚度100 mm，其上铺设D300 HDPE 开孔管，HDPE 穿孔管铺设至集水池，坡度不小于2%，沟内用粒径20 mm～60 mm 的级配碎石填充（开孔管周围卵石铺设原则为大粒径在贴近管壁处，小粒径在外填充）。②支盲沟：与主盲沟60°夹角布置支盲沟，支盲沟铺设间距控制在30 m 左右，支盲沟内HDPE 开孔管的管径不小于200 mm，碎石填充做法与主盲沟相同（主盲沟结构示意图见图1）。

图1 导排主盲沟结构示意图

4.2 飞灰固化物淋溶液处置工艺

飞灰固化物淋溶液较高的Cl-含量，对垃圾渗滤液处理系统具有腐蚀性［7］，容易导致后续的生化处理和膜处理系统无法正常运行，同时飞灰固化物淋溶液往往含有重金属以及较高的钙镁离子。综合考虑处置的经济成本和环境的安全性，淋溶液的处理工艺见图2。主要步骤如下：①淋溶液经过收集后，通过添加碳酸钠去除钙镁离子，进行软化处理；②加入重金属螯合剂，缓慢搅拌进行螯合反应，使其产生金属螯合物沉淀颗粒，经沉淀去除重金属；③经沉淀后，淋溶液进入电渗析系统进行脱盐处置，盐浓度12%～15%的高度浓缩废水就近送至垃圾焚烧厂进行喷烧；盐浓度0.5%～1.0%的电渗析则就近接入垃圾渗滤液进行处置。

由于飞灰固化物淋溶液成分的复杂性，在实际工程中，还应当结合淋溶液的水质特性、产生量和达到的排放标准等因素，在此处理工艺的基础上进行优化设计，以期达到飞灰固化物淋溶液的妥善处置。

图2 淋溶液处理工艺流程图

5 结论

飞灰固化物淋溶液成分复杂，其生成条件、过程与垃圾渗滤液明显不同，概念上不能混淆于垃圾渗滤液。淋溶液具有一定的危害性，其有效和安全处置显得尤为重要。本文从淋溶液的来源分析出发，结合填埋场的实地调研，淋溶液的综合处理措施如下：①淋溶液的产生量是可以控制的，能够做到零排放，应从源头控制淋溶液的产生量，不在雨天进行填埋作业，并作好堆体覆盖等相应运营管理措施；②飞灰固化物和生活垃圾在同一填埋场填埋的，加强填埋场的运营管理，实施精细化填埋作业，采取严格的分区措施进行专区填埋，避免生活垃圾渗滤液进入飞灰固化物填埋的区域；③对于产生的淋溶液，应进行有效的收集，并进行后续的处置，可以通过电渗析处理，浓水送至垃圾焚烧厂进行喷烧，淡水接入生活垃圾渗滤液处理站进入处理。通过以上综合措施，可以有效地控制淋溶液对环境产生的影响。