生活垃圾焚燒飛灰處理處置技術

朱 軒

(中國城市建設研究院有限公司 北京 100120)

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生活垃圾焚燒飛灰處理處置技術

朱 軒

(中國城市建設研究院有限公司 北京 100120)

本文主要介紹了垃圾焚燒飛灰的處理處置技術，闡述了當前國內外應用較為廣泛的四類焚燒飛灰無害化處理處置技術，包括：熔融固化、水泥固化、酸萃取以及螯合穩定化。分析了各項技術的優缺點，認為：水泥固化技術成本低，螯合穩定化后的產品穩定性高，酸萃取法操作要求低，但三種技術均無法對二噁英類污染物進行有效處理；熔融固化法可以徹底分解二噁英類物質，但該方法能耗過高，且處理流程十分復雜，對技術的要求較高。

生活垃圾焚燒；飛灰；重金屬；二噁英

由于飛灰具有污染物質的不穩定性和成分的不確定性，尤其是飛灰中富集了焚燒煙氣中的重金屬、二噁英和其他易揮發性物質，因此世界各國均將飛灰作為危險廢物進行管理，如我國《國家危險廢物名錄》已經明確將其列為危險廢物，編號HW18，無論選擇填埋處置方式還是選擇資源化利用處理，都必須進行安全化預處理以滿足相應的浸出毒性要求。同樣地，日本的The Waste Disposal and Public Cleansing Law(固體廢物管理法規)也明確指出，飛灰必須進行嚴格的無害化處理才能進行資源化利用或進入填埋場。

因此，作為生活垃圾焚燒處理過程中的一個重要環節，飛灰處理是日益受到各國的重視，當前國內外應用較為廣泛的焚燒飛灰無害化處理處置技術主要包括：熔融固化、水泥固化、酸萃取以及螯合穩定化四大類。

一、水泥固化法

水泥固化法是通過在飛灰中加入硅酸鹽(SixOy)水泥形成類似巖石的高強度塊狀物，其無害化處理的主要原理可歸納為與水合反應(Hydration)凝硬反應(Pozzolanic Reaction)兩種，飛灰中的重金屬被水泥中的高堿度氫氧基轉變成氫氧化物等低溶解性物質，而反應形成的CaSiO3、Ca(AlO2)2等水合物膠體，隨時間逐漸硬化成結晶態，將重金屬完全包裹，形成了穩定結構[1]。

水泥固化法處理費用低，工藝系統成熟且易于操作，但其產物增容大。由于飛灰中Cl-鹽、SO4-鹽等無機性鹽類含量較高，生成的CaCl2易造成固化體在反應過程中發生膨脹和崩裂，進而影響到固化體的長期穩定性；同時該法也無法對二噁英類污染物進行有效處理。

二、螯合穩定化法

螯合穩定化法的原理是利用無機重金屬穩定藥劑或有機液體螫合劑對飛灰進行處理，將飛灰中的有毒有害物質轉變為低遷移性、低毒性物質和低溶解性的處理技術[2]。其中無機重金屬穩定藥劑一般為含磷酸鹽類化合物或者硫化合物。而后者多為含硫的堿性藥劑，擁有二硫代胺基甲酸官能團與烷基構造的聚合物。

用該技術處理危險廢物不但可以實現廢物無害化，還可以減少最終產物的增容，可以提高焚燒飛灰處理系統的經濟性，降低處理負擔。

三、加酸萃取法

加酸萃取是利用無機酸(如鹽酸)對飛灰進行處理，降低飛灰的pH值后，使飛灰中的重金屬溶解至萃取液中，然后對萃取液進行再處理，通過電解的方式使重金屬脫出，使重金屬生成難溶性的化合物。

加酸萃取技術與螯合穩定化技術配合使用，可在極大的降低二次污染物的生成量，但在處理過程中對酸堿度的范圍控制要求高，同時針對重金屬污泥及廢液，還需要進行進一步的處理工作。

四、熔融固化法

熔融固化法又稱為玻璃化法(Vitrification)，根據熱源不同，熔融固化法又可以分為利用電制熱和化石燃料燃燒制熱兩種方式。熔融固化法通過高溫(1200℃-1500℃)使飛灰達到熔融狀態，從而使飛灰中的機污染物(尤其是二噁英等)分解[3]。該方法可以使飛灰中的二噁英類污染物分解率達到99.9%以上；而飛灰中的無機物則在熔融過程中發生形態變化，變成穩定而致密的熔渣(呈玻璃態)，在此過程中焚燒飛灰中的重金屬鹽類，除了少部分隨尾氣離開外，絕大部分重金屬均富集至底渣中，降低了其再次溶出的風險，從而有效地控制重金屬的浸出[4]。但該方法能耗高，處理費用約2000元/t，同時二次飛灰量大，需增加尾氣處理，且飛灰處理流程復雜，技術要求較高。

五、結語

表1總和比較了上述四種生活垃圾焚燒飛灰的處理技術，并對生活垃圾焚燒飛灰處理處置技術的現狀和未來發展動向做了客觀分析：

(1)四種生活垃圾焚燒飛灰處理技術各有優缺點：水泥固化法處理成本低廉，但減容性和長期穩定性較差；高溫熔融技術能夠有效固定重金屬，但能耗大、成本高；螯合穩定化后能生成穩定的化合物，但藥劑售價高、二噁英沒有妥善處理；加酸萃取法需要與其它藥劑協同處理，此外還需要對殘余污泥進行處理。

(2)高溫處理技術是一種能徹底分解焚燒飛灰中的二噁英、降低重金屬的浸出率和廢物體積并且產品具有資源化價值的最有前景的技術。而熔融固化法產生的高能耗和高投入問題，并不是適合目前我國的國情，因此熔融固化法目前僅在日本等少數發達國家應用于焚燒飛灰的處理。

(3)各種焚燒飛灰處理技術在處理過程中大多存在二次污染物排放或長期穩定性差的問題，需要針對性的采取應對措施。例如，焚燒飛灰熔融過程中的揮發量高達30%以上，尤其是揮發物中大量的酸性氣體和重金屬對煙氣處理系統提出了非常高的要求。

表1 焚燒飛灰處理技術的綜合比較

[1]HillsCD，KoeL，SollarsCJ，etal.Earlyheatofhydrationduringthesolidificationofametalplatingsludge[J].CementandConcreteResearch，1992，22(5)：822-832.

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

[3]李潤東，聶永豐，李愛民，等.垃圾焚燒飛灰熔融過程二噁英分解特性[J].化工學報，2004，55(4)：668-672.

[4]陳德珍，張鶴聲，龔佰勛.垃圾焚燒爐飛灰的低溫玻璃固化初步研究[J].上海環境科學，2002，21(6)：244-249.

朱軒(1989.1-)，男，山東鄒城，碩士，研究方向：環境工程。