飞灰的妥善处置关系到生活垃圾焚烧厂的稳定运行，也是生活垃圾焚烧行业的难题和短板。固化/稳定化处理后进入生活垃圾填埋场填埋处置由于技术成熟且成本较低，是当前飞灰处置的主流技术。
对于新建填埋场选址困难或飞灰产量较小的地区，对现有生活垃圾填埋场进行分区改造以满足固化/稳定化飞灰填埋要求是较为经济可行的方式。
喻本宏• 重庆三峰科技有限公司
固废科技第8期｜2024年2月19日
根据住房城乡建设部发布的《2022年中国城市建设状况公报》，截至2022年底，全国城市生活垃圾焚烧处理能力已达 80.46万吨/日，占比为72.53%。我国生活垃圾焚烧炉型主要为机械炉排炉和循环流化床，其中机械炉排炉飞灰产率一般为2%~5%，循环流化床飞灰产率一般为8%~15%。飞灰产率按3%~5%计算，则年产飞灰量约为881万~1468万吨。由于含有较高浸出浓度的重金属和高毒性当量的二噁英等有毒有害物质，生活垃圾焚烧飞灰被列入《国家危险废物名录》。根据《2022年生态环境公报》，2022年工业危险废物产生量为9514.8万吨，飞灰占比约为9.2%~15.4%，飞灰产量较大。飞灰的妥善处置关系到生活垃圾焚烧厂的稳定运行，也是生活垃圾焚烧行业的难题和短板。目前，飞灰处置方式包括进入危险废物填埋场填埋处置、固化/稳定化处理后进入生活垃圾填埋场填埋处置、水洗预处理后水泥窑协同处置、高温熔融/玻璃化、高温烧结等，其中，固化/稳定化处理后进入生活垃圾填埋场填埋处置由于技术成熟且成本较低，是当前飞灰处置的主流技术。对于新建填埋场选址困难或飞灰产量较小的地区，对现有生活垃圾填埋场进行分区改造以满足固化/稳定化飞灰填埋要求是较为经济可行的方式。随着生活垃圾焚烧发电厂的建成，现有生活垃圾填埋场将停止接收生活垃圾，若现有生活垃圾填埋场尚有可利用的剩余库容，对其进行分区改造，既可以充分发挥其稀缺资源作用，又可以解决生活垃圾焚烧厂的飞灰处置和大修期内生活垃圾应急处置问题，同时还可以完善生活垃圾填埋场的现有设施并治理现存污染，可谓一举多得。因此，分区改造项目的建设十分必要且具有意义。总的来说，项目的建设具有较好的经济、环保和社会效益，具体体现在：经济效益：固化/稳定化飞灰填埋收益可部分覆盖现有生活垃圾填埋场治理投资；环保效益：现有生活垃圾填埋场污染问题得到改善、飞灰得到妥善处置；社会效益：填埋场原址改造，避免了新选址带来的占用土地资源、搬迁、新的环境影响源等问题。如前所述，生活垃圾填埋场分区改造具有填埋场治理及飞灰入场填埋的双重属性，因此，其建设流程可以参考生活垃圾卫生填埋场封场治理、扩建，并结合项目的实际情况及当地相关主管部门的要求进行，从建设方案角度，推荐建设流程如下图所示：
现状调查和勘察可以厘清填埋场现状污染和现状设施情况，同时为堆体的稳定安全性及改造方案提供依据。根据现有垃圾填埋情况，填埋场整治方案分为原位治理和异地处置两种，异地处置一般适用于已填垃圾量较少的情况，对于垃圾填埋量较大的填埋场，通常选用原位治理方案。分区方案大致可以分为水平分区和垂直分区两种，顾名思义，水平分区就是固化/稳定化飞灰填埋区和生活垃圾填埋区为水平方向上的两个独立库区，垂直分区就是在现有生活垃圾堆体之上构建独立的固化/稳定化飞灰填埋区。水平分区适用于原生活垃圾填埋场有未填埋垃圾的区域或填埋深度较浅通过垃圾清理可以获得水平向的独立库区，对于垃圾填埋量较大、填埋深度较深的填埋场，采用垂直分区方案更经济可行。水平分区方案建设内容主要包括新建分区坝、构建飞灰独立库区的双层防渗系统、飞灰渗沥液导排及处理系统；垂直分区方案则更为复杂，在现有生活垃圾堆体之上构建垂直的飞灰独立库区，还需要考虑现有生活垃圾堆体沉降、填埋气导排堵塞、生活垃圾堆体液位高等影响飞灰堆体稳定安全的一系列问题，并给出解决方案。飞灰渗沥液的水质特点与生活垃圾渗沥液完全不同，这与飞灰的形成和螯合固化工艺有关，具体表现为：1）Cl-含量极高；2）Ca2+ 含量较高；3）铅等重金属含量偏高；4）COD和NH3-N等指标偏低，若烟气处理或飞灰螯合固化过程中采用渗沥液处理的浓缩液，则会导致COD和NH3-N升高。以上特点导致常见的生化技术和膜分离技术都无法正常运行，而采用简单的氧化还原处理工艺则难以达到排放标准，故目前飞灰渗沥液的处理思路通常为：采用晴天作业雨天不作业、加强雨污分流覆盖等方式将飞灰渗沥液产量控制到最低，若产生少量的飞灰渗沥液，则输送至就近的生活垃圾渗沥液处理站协同处理。1）工程施工：建议避开雨季，若在雨季施工，尽量减少垃圾裸露面积，以控制臭气和渗沥液量；为避免施工裸露或施工碾压将生活垃圾堆体积存的渗沥液排出等施工期间渗沥液大增的情况，建议提前做好预案。2）运营管理：建议做好雨污分流，控制飞灰渗沥液的产量；若采用垂直分区，建议按规范要求重点监测垃圾堆体沉降、位移等填埋场安全运行的相关指标。西南地区某山谷型生活垃圾填埋场，设计库容约244万m3，改造时已填埋生活垃圾约130多万m3，剩余库容约110万m3，垃圾填埋深度在20m左右。通过现状调查发现该填埋场填埋了大量市政污泥、渗沥液导排系统已堵塞、填埋气导排系统效果不好、垃圾堆体中渗沥液液位高、坝前形成了污泥坑，因此，给项目的实施带来了严峻的挑战。改造前现场情况见图2。
根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889-2008）等相关标准要求，经处理合格满足入场条件的生活垃圾焚烧飞灰在生活垃圾填埋场中应单独分区填埋。固化/稳定化飞灰当长期在生活垃圾产生的酸性渗沥液浸泡下具有渗出有害物质的潜在风险，故要求分区填埋。通过方案比选，异地处置和水平分区由于需要大规模的开挖、臭气等环境影响更大、工程建设周期长、投资较高等较难实施，故本项目确定采用原位治理的垂直分区方案。固化/稳定化飞灰与生活垃圾性质完全不同，其密度大于生活垃圾，此外，生活垃圾堆体通常会随着时间的推移发生沉降，并继续产生填埋气和渗沥液，因此，如何确保固化/稳定化飞灰入场填埋后填埋场的稳定安全，是本项目拟解决的关键问题。
首先，为确保垃圾堆体的整体稳定性和填埋场的运行安全，本项目采取了以下几项措施：（1）对垃圾坝的现状及飞灰堆体加载情况下的结构安全性进行了鉴定及模拟分析，确保垃圾坝的安全；（2）采用抛石挤淤、块石换填、污泥固化等方式对污泥坑进行了治理，通过新建生活垃圾渗沥液抽排井的方式实现了生活垃圾渗沥液的有效导排，通过新建填埋气导排井、碎石导排盲沟等方式实现了填埋气的有效导排；（3）通过勘察得到生活垃圾堆体承载力及岩土参数，并通过对不同固化/稳定化飞灰填埋高度下生活垃圾堆体沉降量进行软件计算分析，确定了固化/稳定化飞灰的填埋高度，在此基础上对垃圾堆体的稳定性进行分析，确保固化/稳定化飞灰堆体不会发生滑移，以此为依据确定地基处理方案。
其次，为防止生活垃圾堆体沉降导致的一系列问题，本项目还在以下几个方面采取了相应的措施：（1）填埋气导排：为防止生活垃圾堆体沉降导致填埋气导排支管与主管发生拉裂影响填埋气的收集效果及填埋场安全，在竖向导排管与横向导排管连接处、横向支管与主管连接处均采用柔性连接，并留有沉降余量；（2）双层防渗系统：双层防渗结构层中采用300~500mm厚压实粘土，压实粘土层既可以防止生活垃圾堆体发生不均匀沉降，其渗透系数不大于1×10-7cm/s，也可以起到防渗的作用；为防止生活垃圾堆体沉降对防渗系统造成拉裂等影响，在库底防渗与边坡防渗交接处设置沉降缓冲区，边坡防渗材料预留沉降余量，边坡防渗层采用临时锚固；（3）新建生活垃圾渗沥液抽排井贯穿加筋垫层、防渗结构层、飞灰渗沥液导排层，为防止飞灰渗沥液从此处流入生活垃圾堆体与生活垃圾渗沥液混合，将双层防渗膜随着降水井升高，并留有沉降余量。
本项目最终形成的垂直分区结构层如图3所示：在整形压实后的生活垃圾堆体之上依次构建固化/稳定化飞灰填埋区的地基处理层、防渗结构层、渗沥液导排层，并在渗沥液导排层之上设置了HDPE土工膜作为雨污分流膜。其中，本项目创新性地将现有生活垃圾填埋气导排层和新建固化/稳定化飞灰库区地基处理结合起来，通过在碎石加筋垫层中设置横向的填埋气导排管网既起到了加强填埋气导排的作用，又可以有效防止生活垃圾堆体的不均匀沉降导致的飞灰库区防渗膜渗漏等影响飞灰安全填埋的问题。固化/稳定化飞灰采用晴天填埋雨天不填埋、分区分单元填埋的方式，填埋时揭开雨污分流膜，填埋完成后将雨污分流膜焊接好，以此，将飞灰渗沥液的产量控制到最低，产生的少量飞灰渗沥液输送至生活垃圾填埋场渗沥液处理站协同处理。更多技术要点详见专利《生活垃圾填埋场垂直分区结构》（CN219503430U）。
根据项目的实际情况，本项目采用分区建设、分区运行的方案，分区方案详见图4。本项目由库区中部的进场道路分隔成两个大的区域，远离调节池的为上游填埋区、靠近调节池的为下游填埋区，其中，上游填埋区根据生活垃圾填埋情况、垃圾堆体液位及承载力情况，分为A、B区。本项目首先实施条件最好的A区，再依次实施B、C区。在库区中部和坝前设置了两个抽排区，通过新增降水井对生活垃圾渗沥液进行抽排，以控制和观测垃圾堆体液位，保障填埋场的安全运行。
分区实施有利于项目的有序推进，有利于更好地进行施工和运行管理，有利于减少垃圾堆体整形带来的环境影响，有利于减少施工期间垃圾堆体裸露带来的渗沥液量，有利于固化/稳定化飞灰的分区填埋。
总结
已完成：90%//////////
固化/稳定化飞灰进入生活垃圾填埋场分区填埋是当前飞灰处置的主流技术且具有一定的优势。原位治理的垂直分区技术实现了固化/稳定化飞灰进入已填垃圾量大、填埋深度较深的生活垃圾填埋场的安全、规范填埋。在飞灰资源化尚未普及的当下，本方案可以为固化/稳定化飞灰的分区填埋提供参考。
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