生活垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量隨之也快速增長(zhǎng)，2018年全國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量達(dá)到了22801.8萬(wàn)噸，生活垃圾處理處置問(wèn)題備受關(guān)注。生活垃圾焚燒發(fā)電因具有減量化明顯、占用土地資源少及可實(shí)現(xiàn)能源化的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為我國(guó)生活垃圾處置的主流方式。國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無(wú)害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》中表示，2020年全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電處理比例目標(biāo)為54%，生活垃圾焚燒日處理規(guī)模將達(dá)到59.14萬(wàn)噸。生活垃圾焚燒飛灰（以下簡(jiǎn)稱飛灰）是生活垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)收集而得到的粉狀物質(zhì)， 屬于危險(xiǎn)廢物（編碼為HW18）。近年來(lái)，隨著城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量快速增長(zhǎng)，飛灰的產(chǎn)生量越來(lái)越大，據(jù)中國(guó)水泥協(xié)會(huì)推算，到“十三五”末我國(guó)每年飛灰產(chǎn)生量將高達(dá)1000萬(wàn)噸左右。

飛灰處置的重要性和緊迫性

飛灰中含有苯并芘、苯并蒽、二惡英等有機(jī)污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等重金屬，是高度危險(xiǎn)的固體廢物。二惡英是具有多種毒性作用的氯化三環(huán)芳烴類有機(jī)化合物，具有不可逆的致畸、致癌、致突變性；Hg及其化合物具有極強(qiáng)的神經(jīng)毒性，對(duì)人體的多個(gè)器官會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。飛灰如果處置不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重毒害。我國(guó)的大中型城市飛灰產(chǎn)生量大、土地資源緊張，以填埋為主的處置方式面臨越來(lái)越大的壓力。2018年，北京生活垃圾無(wú)害化處理量為975.1萬(wàn)噸，飛灰產(chǎn)生量約12萬(wàn)噸，而北京市唯一滿足填埋飛灰條件的金隅集團(tuán)北京生態(tài)島科技有限責(zé)任公司的安全填埋坑庫(kù)容僅為12.26萬(wàn)立方米，不到一年就能填滿。因此亟需尋找出一條既能有效處理飛灰又能節(jié)約土地資源的有效途徑。

飛灰處置技術(shù)的難點(diǎn)

國(guó)內(nèi)生活垃圾產(chǎn)量、組分等與發(fā)達(dá)國(guó)家有著顯著的不同，使得我國(guó)飛灰呈現(xiàn)出明顯的不同特點(diǎn)。

1.氯元素含量高。生活垃圾中含氯塑料等經(jīng)焚燒分解后產(chǎn)生的氯化氫等酸性物質(zhì)，與煙氣凈化系統(tǒng)中堿性物反應(yīng)后生成物進(jìn)入到飛灰中，廚余垃圾中食鹽等也最終富集于飛灰。含氯元素高是我國(guó)飛灰最為明顯的特征之一，以北京地區(qū)飛灰為例，飛灰含氯量高達(dá)20%以上，飛灰中氯元素主要以可溶性氯鹽形式存在，如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣等。

2.成分復(fù)雜，波動(dòng)大。飛灰中除重金屬和二惡英等有毒有害物質(zhì)外，還含有鈣硅鋁鐵氧化物、氯鹽及碳硫磷元素等。飛灰中各物質(zhì)（元素）的含量會(huì)隨著生活垃圾組分、季節(jié)、焚燒條件、煙氣凈化水平等的變化而產(chǎn)生較大波動(dòng)，將給飛灰處理處置帶來(lái)很大的困難。

飛灰處置技術(shù)現(xiàn)狀分析

1. 技術(shù)總體情況。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部正在組織制定的《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》（送審稿）內(nèi)容，飛灰利用處置分為填埋和資源化兩種方式。填埋是飛灰處置的傳統(tǒng)方法，而資源化是近些年發(fā)展起來(lái)的新的處理方式。在飛灰填埋或資源化利用處置前，均需對(duì)飛灰進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。目前飛灰的預(yù)處理技術(shù)主要包括水洗、固化/穩(wěn)定化、高溫?zé)Y(jié)、高溫熔融、低溫?zé)峤獾取?/p>

其中，固化/穩(wěn)定化-填埋技術(shù)是指將飛灰中有毒有害組分包容覆蓋起來(lái)，或者使其呈現(xiàn)化學(xué)惰性，然后進(jìn)入填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是將飛灰進(jìn)行水洗處理（氯鹽去除）后作為水泥原料，通過(guò)水泥窯高溫?zé)蓮氐追纸舛河?，將重金屬固化穩(wěn)定化在水泥熟料中，而水洗廢水通過(guò)處理后全部回用。高溫?zé)Y(jié)制陶粒技術(shù)是將飛灰或與工業(yè)固體廢物或粘土等原料的混合物，加入助熔劑、粘結(jié)劑等添加劑后，加熱至飛灰的熔點(diǎn)，形成可作為陶粒使用的輕質(zhì)致密固體。等離子體熔融技術(shù)是將飛灰或與固體廢物等原料的混合物，加入添加劑后，利用等離子炬產(chǎn)生的熱源，加熱至飛灰完全熔融后，冷卻形成致密玻璃體。低溫?zé)峤饧夹g(shù)是指在低溫條件下將飛灰中二惡英類去除后作為替代原料用于建材產(chǎn)品生產(chǎn)?？傮w而言，固化/穩(wěn)定化-填埋技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)飛灰處置中應(yīng)用廣泛；水泥窯協(xié)同處置是近年來(lái)成功研發(fā)的飛灰資源化利用技術(shù)；高溫?zé)Y(jié)制陶粒目前在天津地區(qū)飛灰處置中得到應(yīng)用；等離子體熔融作為飛灰高溫熔融的一種重要方式，近年來(lái)已進(jìn)行了中等規(guī)模試驗(yàn)；低溫?zé)峤馐且环N新興的飛灰處理技術(shù)，有關(guān)單位正在開(kāi)展相關(guān)研究。

2.主流技術(shù)分析。2016年8月1日起施行的新版《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》將飛灰進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)處理和水泥窯協(xié)同處理的過(guò)程納入豁免清單管理，表明固化/穩(wěn)定化-填埋技術(shù)和水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是我國(guó)政府認(rèn)可的飛灰處置的主流技術(shù)。

（1）固化/穩(wěn)定化-填埋。根據(jù)《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2001），飛灰滿足穩(wěn)定化控制限值后可進(jìn)入危廢填埋場(chǎng)填埋，另外2008年修訂頒布的《生活垃圾衛(wèi)生填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2008）規(guī)定，飛灰經(jīng)過(guò)預(yù)處理滿足入場(chǎng)要求后，可以進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的獨(dú)立單元進(jìn)行填埋。

固化/穩(wěn)定化是飛灰填埋處置利用的預(yù)處理技術(shù)，其主要作用是控制和降低飛灰中重金屬溶出。固化/穩(wěn)定化技術(shù)主要包括水泥固化法、化學(xué)藥劑穩(wěn)定化法兩大類，其中化學(xué)藥劑穩(wěn)定化法因增容體積小、固化效果較好，近年來(lái)研究報(bào)道較多，目前常用藥劑可分為無(wú)機(jī)類和有機(jī)類，無(wú)機(jī)藥劑主要包括石膏、磷酸鹽、硫化物（硫代硫酸鈉、硫化鈉）、鐵酸鹽、硅酸鹽、硅膠、石灰等， 有機(jī)藥劑主要包括巰基胺鹽、EDTA連接聚體、檸檬酸鹽、多聚磷酸鹽、殼聚糖衍生物等。

固化/穩(wěn)定化-填埋是目前國(guó)內(nèi)飛灰處置中普遍采用的方式，但在填埋前預(yù)處理過(guò)程尚缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部正在組織有關(guān)單位加緊制定《生活垃圾焚燒飛灰固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。

（2）水泥窯協(xié)同處置。在水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的應(yīng)用方面，目前國(guó)內(nèi)已建成兩條總年產(chǎn)能為7萬(wàn)噸的飛灰處置生產(chǎn)工業(yè)線，都已達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)并穩(wěn)定運(yùn)行。

采用水泥窯協(xié)同處置飛灰后，水泥熟料中重金屬浸出毒性滿足《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》（GB30760-2014）標(biāo)準(zhǔn)要求，排放煙氣中污染物濃度低于《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB30485-2013）中限值，水泥質(zhì)量符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2008）標(biāo)準(zhǔn)。

水泥窯協(xié)同處置飛灰技術(shù)憑借其處置徹底、無(wú)二次污染和資源化利用的優(yōu)勢(shì)，得到了政府部門的認(rèn)可，入選原環(huán)境保護(hù)部2017年發(fā)布的固體廢物治理領(lǐng)域的《國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)名錄》和工業(yè)和信息化部《建材工業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄（2018-2019年本）》，是國(guó)家鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的環(huán)保技術(shù)。

3.主流技術(shù)比較。固化/穩(wěn)定化-填埋與水泥窯協(xié)同處置技術(shù)各有所長(zhǎng)，從環(huán)境危害性及可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合比較，結(jié)果如表所示。

由下表可見(jiàn)，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)具有資源化程度高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小和不占用土地的特點(diǎn)，與固化/穩(wěn)定化-填埋技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

飛灰處置技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

1.主流技術(shù)。固化/穩(wěn)定化-填埋處理技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)飛灰主要的處置方式，但是該技術(shù)占用寶貴的土地資源，劇毒二惡英和重金屬仍然存在，存在潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。未來(lái)隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)的完善，可以應(yīng)用于飛灰產(chǎn)生量不高而土地資源相對(duì)寬裕的中小城市。

水泥窯協(xié)同處置技術(shù)利用水泥窯處置飛灰，實(shí)現(xiàn)了飛灰的無(wú)害化處置和資源化利用，在解決“垃圾圍城”“最后一公里路”難題的同時(shí)，促進(jìn)了水泥行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展，具有顯著的社會(huì)效益和環(huán)境效益。水泥窯協(xié)同處置飛灰技術(shù)成熟，標(biāo)準(zhǔn)體系完善，是擁有水泥廠的大中型城市的首選技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。

目前，金隅集團(tuán)旗下北京金隅琉水環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司在北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司的技術(shù)支持下，經(jīng)過(guò)多年的研究開(kāi)發(fā)，形成了完整的水泥窯協(xié)同處置飛灰技術(shù)，編制了相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，并在集團(tuán)內(nèi)外進(jìn)行了推廣應(yīng)用。

2.其他相關(guān)技術(shù)。高溫?zé)Y(jié)制陶粒技術(shù)特點(diǎn)是飛灰中二惡英降解率可高達(dá)到95%以上，燒結(jié)產(chǎn)物為輕質(zhì)致密固體，可作為陶粒使用，但該技術(shù)工藝路線較為復(fù)雜，尾氣處理難度較大，產(chǎn)生二次飛灰較多，還有許多的技術(shù)難題需要克服。

采用等離子體熔融可完全分解飛灰中二惡英及其他有機(jī)污染物，最終產(chǎn)生無(wú)毒無(wú)害的可直接建材化利用的玻璃體渣，但該技術(shù)由于處置成本高、技術(shù)難度大，又有二次飛灰的問(wèn)題，目前僅處于小規(guī)模處置階段，技術(shù)的應(yīng)用推廣還有很長(zhǎng)的路要走。

低溫解毒技術(shù)目前相對(duì)研究的單位較少，技術(shù)成熟度不高，二惡英的低溫降解和易揮發(fā)重金屬的污染控制是其技術(shù)的瓶頸。