垃圾焚烧飞灰处理处置技术分析-国际节能环保网-行业资讯

   垃圾焚烧飞灰是公认的危险废物，其处理处置技术的研究已成为环境领域的热点。分析了国内垃圾焚烧飞灰处置技术特点及资源化应用情况，指出垃圾焚烧飞灰处理处置存在的障碍和应对措施，以期为垃圾焚烧飞灰无害化处置提供参考。
   关键词：垃圾焚烧飞灰；处理技术；无害化；资源化
   引言
   随着社会经济发展和城镇化进程加快，生活垃圾产生量持续增长，对我国生态环境、社会发展的影响日益加剧。生活垃圾处理技术中，垃圾焚烧发电技术因其具有减容显著、减少二次污染的环保优势以及替代燃煤的资源特点，在我国得以迅速发展。飞灰是垃圾焚烧的必然产物，富集高浸出浓度的重金属、可溶盐和二噁英、呋喃等有机污染物，属于危险废物（《国家危险废物名录》编号HW18），产量占焚烧垃圾量的 3%～5%。
   一、垃圾焚烧飞灰处理处置技术
   垃圾焚烧飞灰处理处置技术主要有固化稳定化、水泥窑协同处置、湿法化学处理法和安全填埋法等。由于我国垃圾焚烧飞灰中的氯元素含量较高，采用上述技术直接进行处理，不仅会影响重金属的固化效果，还可能腐蚀水泥窑设备，降低水泥产品的性能，因此在垃圾焚烧飞灰处理处置前必须进行预处理。
   通常采用水洗和酸洗等方式脱除垃圾焚烧飞灰中高含量的氯元素及可溶性盐。通过预处理，可明显缩短固化体的凝结时间，提高固化体的抗压强度，降低固化体系的膨胀率，提高飞灰固化稳定化效果。
   经研究表明，对比了水、磷酸和硫酸对焚烧飞灰的预处理效果，结果显示可将原灰中氯元素含量由7.41%分别降至0.46%、0.76%和0.64%。由此可见，水洗预处理效果优于酸洗，而且水洗过程中能降低飞灰中钙质的流失，避免引入大量的P和S等杂质元素。研究还发现，水洗过程中的最佳液固比为10:1，水洗时间为10min。
   然而，水洗预处理在除氯的同时会脱除垃圾焚烧飞灰中部分可溶性重金属，因此水洗液中含有较高浓度的可溶性氯盐和重金属离子，直接排放会污染环境。通常需要先对水洗液进行沉淀处理以去除超标重金属，然后利用结晶的方式对水洗液中高含量的氯化物进行回收利用。
   1.1固化/稳定化处理技术
   常用的固化稳定化技术包含水泥固化、熔融固化和化学药剂稳定化技术。
   水泥固化因具有成本低廉、工艺简单、固化产物强度高等优点而被广泛采用，该技术将垃圾焚烧飞灰和水泥按一定比例混合，加入适量的水，经水化反应后形成坚固的水泥固化体。其原理是通过吸附、沉降、离子交换、钝化等方式，使重金属离子以氢氧化物或络合物的形式固化于水泥水化产物中，从而降低飞灰中有害成分的可渗透性，达到稳定化、无害化处理的目的。
   熔融固化技术是指将飞灰和细小的玻璃质混合，在高温条件下使飞灰中的有机物燃烧气化，无机物熔融成玻璃质固化体。熔融固化后，重金属能够稳定固化于玻璃体Si、O网状结构内。因熔融技术具有能耗大、成本高等特点，制约了在国内的推广和应用。
   化学药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应将重金属离子转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的沉淀物或稳定的络合物，具有添加量小、固化效果好、长期稳定性能高等优点，因飞灰成分波动大，目前仍难以开发具有普适性的稳定剂。
   常用的固化稳定化技术的特点如下表。
   近年来，除采用水泥固化、熔融固化、化学药剂稳定化等传统方式处置生活垃圾焚烧飞灰外，部分先进企业在资源化利用方面进行了大量尝试。
   1.2水泥窑协同处置技术
   水泥窑协同处置是将垃圾焚烧飞灰在窑炉中煅烧，从而将有害的重金属固化在水泥熟料中。该方法运行成本低、没有灰渣二次处理而引起的污染问题、可彻底消除二噁英等有机物污染，实现了飞灰减量化、无害化和资源化处理。此外，由于飞灰部分替代石灰石可降低煅
   烧过程的消耗，减少了CO的排放。
   由于我国飞灰中的氯元素含量较高，因此进窑协同处置前一般需要进行脱氯处理，而且在水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰的过程中，易挥发的重金属及化合物会进入烟气中，需对其进行检测和控制，防止对大气造成污染。
   1.3高温熔融技术和水热处理技术
   高温熔融技术在实现重金属固化的同时可借助高温彻底消除二英等有机物，其原理是利用高温熔炉、微波炉或等离子体设备等制造的高温环境使飞灰熔融，然后降温凝固，借助形成的惰性熔渣固化体将重金属固化。高温熔融处理过程中向飞灰中添加玻璃质粉料，通过淬火形成玻璃态的Si-O网状结构，可进一步提高重金属固化体的力学性能和抗环境侵蚀能力。当SiO添加量为30%~40%时，通过控制升温速率可使固化体的抗压强度达到360±100MPa。此外，通过添加一定比例的石英砂、黏土等原料并控制熔融温度和工艺，可生产泡沫陶瓷、陶粒、砖块等材料，实现飞灰的资源化利用。但是，热处理技术需要高温，具有高成本投入、高资金运行的特点，而且熔融过程中存在重金属再次挥发进入烟气的现象。
   水热处理技术是一项新兴技术，是指在碱性环境下，向飞灰中添加一定量的硅源、铝源，在一定温度、压力下发生晶化形成沸石等矿物相，利用矿物相对重金属的离子交换、吸附、沉淀等物理化学作用实现飞灰的无害化处理。
   “以废制废”技术是飞灰处理处置技术发展的一个新趋势。将工业生产中产生的废水、废气、固体废物等与垃圾焚烧飞灰协同处理，可同时实现无害化，达到双赢的目的。
   二、垃圾焚烧飞灰安全处理处置障碍分析
   （1）飞灰处理路线尚不明确。
   （2）飞灰成分复杂，波动较大，给处置标准执行和环境监管带来较大困难。
   （3）飞灰处理成本高昂，导致飞灰处理处置设施建设和运行资金欠缺。
   三、垃圾焚烧飞灰处理处置发展分析
   深入推行生活垃圾分类，控制垃圾焚烧飞灰产生量。在政府、企业和居民各个层面大力推行垃圾分类和资源化回收利用，建立生活垃圾分类投放、回收、运输、处理相衔接的全过程管理体系，促进生活垃圾回收与再生资源回收网络衔接，从源头减少生活垃圾焚烧总量，降低垃圾焚烧飞灰产生量，最大化实现飞灰的源头减量和资源化利用。
   建立垃圾焚烧飞灰处置激励/补贴机制，促进良好的市场机制形成。建议重新核定垃圾焚烧处理补偿标准，考虑飞灰处理成本，将补偿标准与飞灰规范化处理量挂钩，保证垃圾焚烧补贴用到实处，监督垃圾焚烧厂对飞灰的规范化管理。同时，对有效处置垃圾焚烧飞灰的企业给予税收优惠或补贴，引导社会资金参与飞灰处理处置的建设或运营。
   加强垃圾焚烧飞灰安全处置管理监督力度，提升处置企业运营管理水平。在垃圾焚烧项目立项及招投标阶段，避免脱离实际的低价中标，致使飞灰安全处置设施配套缺少必要的经济基础；加强对垃圾焚烧发电厂烟气净化设施运营情况、飞灰处置情况的监管，对达到豁免条件的飞灰，严格监测其是否符合生活垃圾填埋场标准或水泥窑协同处置标准；组织开展相关考核性评价，强化政府监管，提升处置企业运营管理水平。
   加强技术创新，研发最佳可行技术。将生活垃圾处理技术纳入国家相关科技研发计划，加强对垃圾资源化利用、二噁英控制、垃圾焚烧飞灰安全处置等关键技术的研发。通过技术创新、示范和推广应用，形成我国生活垃圾焚烧飞灰处置的可行技术路线。
   四、结束语
   目前，飞灰处置技术呈现多样化的发展趋势，其中固化稳定化技术较为成熟，水泥窑协同处置技术正在普及，高温熔融技术等的研究动态不断更新，“以废制废”处理垃圾焚烧飞灰等新的发展方向也不断涌现，而且各种技术分别具有不同的优缺点。在实际工程生产中，应根据当地飞灰的特点和实际情况，充分考虑经济性、可行性和环境友好性等多方面的因素来确定垃圾焚烧飞灰的处理处置方案。
   参考文献
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