生活垃圾焚燒飛灰重金屬穩(wěn)定化技術(shù)研究*

鄭仁棟，袁璐韞，唐素琴，黃知廣

（杭州市環(huán)境集團有限公司，浙江杭州310022）

生活垃圾焚燒飛灰重金屬穩(wěn)定化技術(shù)研究*

鄭仁棟，袁璐韞，唐素琴，黃知廣

（杭州市環(huán)境集團有限公司，浙江杭州310022）

例舉國內(nèi)4種生活垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)，并分析其優(yōu)缺點；確定焚燒飛灰螯合穩(wěn)定化衛(wèi)生填埋技術(shù)作為本次研究工藝路徑，取樣分析檢測爐排爐焚燒飛灰12項重金屬浸出液濃度；選取超標(biāo)重金屬作為重點螯合對象，通過3種不同廠家螯合劑，在相同比例下，研究分析螯合劑最佳廠家及在不同比例添加量下，重金屬符合標(biāo)準(zhǔn)限值的最佳添加量。

焚燒飛灰；重金屬；衛(wèi)生填埋；螯合劑

1　垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)

1.1飛灰螯合穩(wěn)定化——衛(wèi)生填埋

該技術(shù)是通過添加螯合劑，穩(wěn)定化飛灰中重金屬，使其指標(biāo)符合GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)6.3項中表1限值。螯合后的飛灰重金屬長期穩(wěn)定性好、處理成本低。目前該技術(shù)已成為國內(nèi)主流工藝［1-2］。

1.2水泥固化——危廢填埋

通過填埋水泥，使飛灰中重金屬固化，而后進入危廢填埋場填埋處置。危廢填埋場庫容小、處置成本高，并且僅經(jīng)水泥固化后飛灰重金屬長期穩(wěn)定性差，易發(fā)生超標(biāo)現(xiàn)象。因此，該工藝僅作為飛灰處置應(yīng)急措施［3］。

1.3飛灰熔融處理技術(shù)

利用高溫和添加玻璃，使飛灰熔融后形成玻璃體，可有效去除二惡英及固化重金屬。但在高溫條件下會產(chǎn)生含有Pb、Zn、Cd等易揮發(fā)重金屬的廢氣，需設(shè)置后續(xù)煙氣處理裝置，且工藝復(fù)雜、能源消耗大、處理成本高。該技術(shù)在日本應(yīng)用較多，國內(nèi)因垃圾處理補貼費用低，制約其推廣應(yīng)用［4］。

1.4水泥窯協(xié)同處理技術(shù)

利用水泥窯高溫條件，飛灰可替代水泥部分原料的前提下，進行協(xié)同處理。但飛灰中含有約20%可溶性鹽，易造成水泥窯結(jié)焦，同時飛灰中含有大量氯離子，對后續(xù)水泥產(chǎn)品品質(zhì)影響，易腐蝕鋼筋等材料。因此，協(xié)同處理前必須對飛灰進行預(yù)處理。目前，該工藝尚處于科研階段［5］。

2　焚燒飛灰重金屬含量分析

通過上述飛灰處理技術(shù)分析，本次研究方向為飛灰螯合穩(wěn)定化進入衛(wèi)生填埋場。該技術(shù)的關(guān)鍵問題在于如何螯合飛灰中重金屬。根據(jù)生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB 16889—2008 6.3項中表1-1要求，進入衛(wèi)生填埋場，其重金屬指標(biāo)必須低于標(biāo)準(zhǔn)限值。流化床焚燒爐飛灰產(chǎn)生量遠(yuǎn)高于爐排爐，其飛灰中重金屬含量因其飛灰產(chǎn)生量大，對重金屬起到稀釋作用，因此爐排爐飛灰重金屬含量高，處理難度大，作為本次研究對象。采集杭州綠能環(huán)保發(fā)電廠飛灰，并委托譜尼第三方機構(gòu)進行檢測。根據(jù)表1可知，12項重金屬指標(biāo)有2項指標(biāo)超出衛(wèi)生填埋限值，分別為鉛17.8 mg/L、鎘4.97 mg/L。后續(xù)經(jīng)過大量的取樣分析及結(jié)合國內(nèi)其他飛灰重金屬檢測分析，飛灰重金屬易超標(biāo)的主要是鉛、鎘及六價鉻3項。因此在日常飛灰螯合填埋項目運營過程中，只需對這3項指標(biāo)進行定期檢測［6-7］。

表1　原飛灰浸出液重金屬濃度mg/L

3　飛灰螯合實驗

根據(jù)目前國內(nèi)市場上常用螯合劑類型，選擇了3家螯合劑廠家，分別為蘇州世普瑞環(huán)保科技有限公司（1號螯合劑）、上海康恒環(huán)境工程有限公司（2號螯合劑）、廣州希潔環(huán)保科技有限公司（3號螯合劑）。螯合實驗步驟：首先取400 g飛灰，自來水按30%比例添加，然后3家螯合劑添加比例分別為1%、2%、3%、4%、5%，分別混合后放入水泥砂漿攪拌機30 min攪拌，最后委托譜尼再次對其進行檢測，檢測結(jié)果見圖1～2。

圖1　鎘金屬曲線變化

圖2　鉛金屬曲線變化

從圖1～2可知，螯合劑比例增大的情況下，重金屬浸出液濃度逐步降低。在添加比例為4%的情況下，1號螯合劑鎘、鉛浸出液濃度均符合衛(wèi)生填埋限值；在添加比例為5%的情況下，1號螯合劑和2號螯合劑的鎘、鉛浸出液濃度均符合衛(wèi)生填埋限值，3號螯合劑鎘浸出液濃度符合衛(wèi)生填埋限值，鉛浸出液濃度不符合衛(wèi)生填埋限值。因此，在同等條件下，1號螯合劑添加比例少，經(jīng)濟效益高，可作為最佳螯合劑選擇。

4　結(jié)論

生活垃圾焚燒飛灰4種處理技術(shù)中，螯合穩(wěn)定化進入衛(wèi)生填埋場是目前國內(nèi)主流工藝路徑。生活垃圾焚燒飛灰12項重金屬指標(biāo)中鉛和鎘2項重金屬指標(biāo)易超出衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)限值，應(yīng)作為重點螯合對象，其余項指標(biāo)可定期普查檢測，不作為日常運營檢測指標(biāo)。在同比例螯合劑前提下，鎘金屬相對鉛金屬更易被螯合穩(wěn)定化，浸出液濃度遠(yuǎn)低于衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)限值。經(jīng)過3種不同廠家螯合劑和不同比例實驗，最終確定蘇州世普瑞環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的螯合劑在4%的添加比例下，飛灰中12項重金屬指標(biāo)均低于衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)限值。

［1］蔣建國，王偉，李國鼎.重金屬螯合劑處理焚燒飛灰的穩(wěn)定性實驗研究［J］.上海環(huán)境科學(xué)，2001，20（3）：134-136.

［2］蔣建國，王偉，李國鼎，等.重金屬螯合劑處理焚燒飛灰的穩(wěn)定性技術(shù)研究［J］.環(huán)境科學(xué)，1999，20（3）：13-17.

［3］張杰，劉子國.垃圾焚燒飛灰的固定化技術(shù)概況［J］.黃石理工學(xué)院學(xué)報，2005，21（6）：45-48.

［4］趙光杰，龔佰勛，曹學(xué)義，等.垃圾焚燒飛灰的熔融特性研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2005，25（5）：670-674.

［5］張文生，隋同波，姚燕，等.垃圾焚燒灰作為水泥混合材的研究［J］.硅酸鹽學(xué)報，2006，34（2）：229-232.

［6］葉暾旻，王偉，高興保，等.我國垃圾焚燒飛灰性質(zhì)及其重金屬浸出特性分析［J］.環(huán)境科學(xué)，2007，28（11）：2646-2650.

［7］丁世敏，謝金萍，封享華.垃圾焚燒飛灰中重金屬分布特征研究［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（2）：20-23.

Heavy Metal Stabilization Technology in Treating with Fly Ash from Domestic Waste Incineration

Zheng Rendong，Yuan Luyun，Tang Suqin，Huang Zhiguang
（Hangzhou Environmental Group Co.Ltd.，HangzhouZhejiang310022）

Four different treatment technologies of fly ash from domestic waste incineration and their advantages and disadvantages were illustrated and analyzed.Landfill the fly ash which was stabilized by chelating agent was identified as process route in this paper.The 12 kinds of leaching concentrations of heavy metals about fly ash produced by grate furnace were sampled and analyzed.The heavy metalswhich excessed the standard were selected asthe key chelating object.The best chelating agent and addition amount in different proportions were studied and analyzed.At last，the best addition amount that the heavy metalswere in accordance with the standard limit valueswasdetermined

waste incineration fly ash；heavy metal；landfill；chelating agent

X799.3；X705

B

1005-8206（2016）05-0017-02

2014年杭州市社會發(fā)展科研攻關(guān)項目課題（20140533B29）

2016-06-22

鄭仁棟（1984—），工程師，主要從事危險廢物焚燒、填埋等工藝技術(shù)研究。

E-mail：15988138840@163.com。