技術(shù)分析|垃圾焚燒飛灰處理處置技術(shù)分析

垃圾發(fā)電網(wǎng)訊:垃圾焚燒飛灰是公認(rèn)的危險(xiǎn)廢物，其處理處置技術(shù)的研究已成為環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)。分析了國內(nèi)垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)特點(diǎn)及資源化應(yīng) 用情況，指出垃圾焚燒飛灰處理處置存在的障礙和應(yīng)對措施，以期為垃圾焚燒飛灰無害化處置提供參考。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒飛灰；處理技術(shù)；無害化；資源化

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，生活垃圾產(chǎn)生量持續(xù)增長，對我國生態(tài)環(huán)境、社會發(fā)展的影響日益加劇。生活垃圾處理技術(shù)中，垃圾 焚燒發(fā)電技術(shù)因其具有減容顯著、減少二次污染的環(huán)保優(yōu)勢以及替代燃煤的資源特點(diǎn)，在我國得以迅速發(fā)展。飛灰是垃圾焚燒的必然產(chǎn)物， 富集高浸出濃度的重金屬、可溶鹽和二噁英、呋喃等有機(jī)污染物，屬于危險(xiǎn)廢物（《國家危險(xiǎn)廢物名錄》編號HW18），產(chǎn)量占焚燒垃圾量的 3%～5%。

一、垃圾焚燒飛灰處理處置技術(shù)

垃圾焚燒飛灰處理處置技術(shù)主要有固化穩(wěn)定化、水泥窯協(xié)同處置、濕法化學(xué)處理法和安全填埋法等。由于我國垃圾焚燒飛灰中的氯元素含量 較高，采用上述技術(shù)直接進(jìn)行處理，不僅會影響重金屬的固化效果，還可能腐蝕水泥窯設(shè)備，降低水泥產(chǎn)品的性能，因此在垃圾焚燒飛灰處 理處置前必須進(jìn)行預(yù)處理。

通常采用水洗和酸洗等方式脫除垃圾焚燒飛灰中高含量的氯元素及可溶性鹽。通過預(yù)處理，可明顯縮短固化體的凝結(jié)時間，提高固化體的抗 壓強(qiáng)度，降低固化體系的膨脹率，提高飛灰固化穩(wěn)定化效果。

經(jīng)研究表明，對比了水、磷酸和硫酸對焚燒飛灰的預(yù)處理效果，結(jié)果顯示可將原灰中氯元素含量由7.41%分別降至0.46%、0.76%和0.64%。由 此可見，水洗預(yù)處理效果優(yōu)于酸洗，而且水洗過程中能降低飛灰中鈣質(zhì)的流失，避免引入大量的P和S等雜質(zhì)元素。研究還發(fā)現(xiàn)，水洗過程中 的最佳液固比為10:1，水洗時間為10min。

然而，水洗預(yù)處理在除氯的同時會脫除垃圾焚燒飛灰中部分可溶性重金屬，因此水洗液中含有較高濃度的可溶性氯鹽和重金屬離子，直接排 放會污染環(huán)境。通常需要先對水洗液進(jìn)行沉淀處理以去除超標(biāo)重金屬，然后利用結(jié)晶的方式對水洗液中高含量的氯化物進(jìn)行回收利用。

1.1固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)

常用的固化穩(wěn)定化技術(shù)包含水泥固化、熔融固化和化學(xué)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)。

水泥固化因具有成本低廉、工藝簡單、固化產(chǎn)物強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用，該技術(shù)將垃圾焚燒飛灰和水泥按一定比例混合，加入適量的水 ，經(jīng)水化反應(yīng)后形成堅(jiān)固的水泥固化體。其原理是通過吸附、沉降、離子交換、鈍化等方式，使重金屬離子以氫氧化物或絡(luò)合物的形式固化 于水泥水化產(chǎn)物中，從而降低飛灰中有害成分的可滲透性，達(dá)到穩(wěn)定化、無害化處理的目的。

熔融固化技術(shù)是指將飛灰和細(xì)小的玻璃質(zhì)混合，在高溫條件下使飛灰中的有機(jī)物燃燒氣化，無機(jī)物熔融成玻璃質(zhì)固化體。熔融固化后，重金 屬能夠穩(wěn)定固化于玻璃體Si、O網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。因熔融技術(shù)具有能耗大、成本高等特點(diǎn)，制約了在國內(nèi)的推廣和應(yīng)用。

化學(xué)藥劑穩(wěn)定化是利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)將重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的沉淀物或穩(wěn)定的絡(luò)合物，具有添加量小、 固化效果好、長期穩(wěn)定性能高等優(yōu)點(diǎn)，因飛灰成分波動大，目前仍難以開發(fā)具有普適性的穩(wěn)定劑。

常用的固化穩(wěn)定化技術(shù)的特點(diǎn)如下表。

近年來，除采用水泥固化、熔融固化、化學(xué)藥劑穩(wěn)定化等傳統(tǒng)方式處置生活垃圾焚燒飛灰外，部分先進(jìn)企業(yè)在資源化利用方面進(jìn)行了大量嘗 試。

1.2水泥窯協(xié)同處置技術(shù)

水泥窯協(xié)同處置是將垃圾焚燒飛灰在窯爐中煅燒，從而將有害的重金屬固化在水泥熟料中。該方法運(yùn)行成本低、沒有灰渣二次處理而引起的 污染問題、可徹底消除二噁英等有機(jī)物污染，實(shí)現(xiàn)了飛灰減量化、無害化和資源化處理。此外，由于飛灰部分替代石灰石可降低煅

燒過程的消耗，減少了CO的排放。

由于我國飛灰中的氯元素含量較高，因此進(jìn)窯協(xié)同處置前一般需要進(jìn)行脫氯處理，而且在水泥窯協(xié)同處置垃圾焚燒飛灰的過程中，易揮發(fā)的 重金屬及化合物會進(jìn)入煙氣中，需對其進(jìn)行檢測和控制，防止對大氣造成污染。

1.3高溫熔融技術(shù)和水熱處理技術(shù)

高溫熔融技術(shù)在實(shí)現(xiàn)重金屬固化的同時可借助高溫徹底消除二英等有機(jī)物，其原理是利用高溫熔爐、微波爐或等離子體設(shè)備等制造的高溫環(huán) 境使飛灰熔融，然后降溫凝固，借助形成的惰性熔渣固化體將重金屬固化。高溫熔融處理過程中向飛灰中添加玻璃質(zhì)粉料，通過淬火形成玻 璃態(tài)的Si-O網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步提高重金屬固化體的力學(xué)性能和抗環(huán)境侵蝕能力。當(dāng)SiO添加量為30%~40%時，通過控制升溫速率可使固化體 的抗壓強(qiáng)度達(dá)到360±100MPa。此外，通過添加一定比例的石英砂、黏土等原料并控制熔融溫度和工藝，可生產(chǎn)泡沫陶瓷、陶粒、磚塊等材 料，實(shí)現(xiàn)飛灰的資源化利用。但是，熱處理技術(shù)需要高溫，具有高成本投入、高資金運(yùn)行的特點(diǎn)，而且熔融過程中存在重金屬再次揮發(fā)進(jìn)入 煙氣的現(xiàn)象。

水熱處理技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)，是指在堿性環(huán)境下，向飛灰中添加一定量的硅源、鋁源，在一定溫度、壓力下發(fā)生晶化形成沸石等礦物相， 利用礦物相對重金屬的離子交換、吸附、沉淀等物理化學(xué)作用實(shí)現(xiàn)飛灰的無害化處理。

“以廢制廢”技術(shù)是飛灰處理處置技術(shù)發(fā)展的一個新趨勢。將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水、廢氣、固體廢物等與垃圾焚燒飛灰協(xié)同處理，可同時 實(shí)現(xiàn)無害化，達(dá)到雙贏的目的。

二、垃圾焚燒飛灰安全處理處置障礙分析

（1）飛灰處理路線尚不明確。

（2）飛灰成分復(fù)雜，波動較大，給處置標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行和環(huán)境監(jiān)管帶來較大困難。

（3）飛灰處理成本高昂，導(dǎo)致飛灰處理處置設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行資金欠缺。

三、垃圾焚燒飛灰處理處置發(fā)展分析

深入推行生活垃圾分類，控制垃圾焚燒飛灰產(chǎn)生量。在政府、企業(yè)和居民各個層面大力推行垃圾分類和資源化回收利用，建立生活垃圾分類 投放、回收、運(yùn)輸、處理相銜接的全過程管理體系，促進(jìn)生活垃圾回收與再生資源回收網(wǎng)絡(luò)銜接，從源頭減少生活垃圾焚燒總量，降低垃圾 焚燒飛灰產(chǎn)生量，最大化實(shí)現(xiàn)飛灰的源頭減量和資源化利用。

建立垃圾焚燒飛灰處置激勵/補(bǔ)貼機(jī)制，促進(jìn)良好的市場機(jī)制形成。建議重新核定垃圾焚燒處理補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，考慮飛灰處理成本，將補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn) 與飛灰規(guī)范化處理量掛鉤，保證垃圾焚燒補(bǔ)貼用到實(shí)處，監(jiān)督垃圾焚燒廠對飛灰的規(guī)范化管理。同時，對有效處置垃圾焚燒飛灰的企業(yè)給予 稅收優(yōu)惠或補(bǔ)貼，引導(dǎo)社會資金參與飛灰處理處置的建設(shè)或運(yùn)營。

加強(qiáng)垃圾焚燒飛灰安全處置管理監(jiān)督力度，提升處置企業(yè)運(yùn)營管理水平。在垃圾焚燒項(xiàng)目立項(xiàng)及招投標(biāo)階段，避免脫離實(shí)際的低價(jià)中標(biāo)，致 使飛灰安全處置設(shè)施配套缺少必要的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)；加強(qiáng)對垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化設(shè)施運(yùn)營情況、飛灰處置情況的監(jiān)管，對達(dá)到豁免條件的飛 灰，嚴(yán)格監(jiān)測其是否符合生活垃圾填埋場標(biāo)準(zhǔn)或水泥窯協(xié)同處置標(biāo)準(zhǔn)；組織開展相關(guān)考核性評價(jià)，強(qiáng)化政府監(jiān)管，提升處置企業(yè)運(yùn)營管理水 平。

加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)最佳可行技術(shù)。將生活垃圾處理技術(shù)納入國家相關(guān)科技研發(fā)計(jì)劃，加強(qiáng)對垃圾資源化利用、二噁英控制、垃圾焚燒飛灰 安全處置等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。通過技術(shù)創(chuàng)新、示范和推廣應(yīng)用，形成我國生活垃圾焚燒飛灰處置的可行技術(shù)路線。

四、結(jié)束語

目前，飛灰處置技術(shù)呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢，其中固化穩(wěn)定化技術(shù)較為成熟，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)正在普及，高溫熔融技術(shù)等的研究動態(tài)不 斷更新，“以廢制廢”處理垃圾焚燒飛灰等新的發(fā)展方向也不斷涌現(xiàn)，而且各種技術(shù)分別具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際工程生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)當(dāng) 地飛灰的特點(diǎn)和實(shí)際情況，充分考慮經(jīng)濟(jì)性、可行性和環(huán)境友好性等多方面的因素來確定垃圾焚燒飛灰的處理處置方案。

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原標(biāo)題:垃圾焚燒飛灰處理處置技術(shù)分析