生活垃圾焚燒飛灰處置及資源化利用研究

宋立惠

德州市環境衛生服務中心 山東德州 253000

生活垃圾的焚燒率高達80%，對焚燒灰渣的處理也比較先進，其資源化利用方式主要有在熔融設施進行熔融處理后制成熔融灰渣、作為水泥原料及路基材料等。介紹了生活垃圾焚燒灰渣的產生及資源化利用情況，以期對我國處理焚燒灰渣有所借鑒。

1 垃圾焚燒飛灰水洗脫氯工藝分析

垃圾焚燒飛灰中氯含量最高達到20%以上，遠高于《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標準中要求原料氯離子含量≤0.06%。《水泥窯協同處置固體廢物環境保護技術規范》（HJ662-2013）要求入窯物料中氯離子含量≤0.04%；因此，飛灰難以直接添加到水泥原料中，必須預先經過脫氯處理，使飛灰中氯含量降低小于1%，大幅度提高水泥原料中飛灰添加量。

2 生活垃圾焚燒飛灰處置及資源化利用

2.1 油酸鈉用量的影響

隨著油酸鈉用量增加，樣品抗壓強度增大，導熱系數先降低后升高。當油酸鈉用量較少時，氣泡穩定性不高，有些氣泡在未成形前就發生坍塌，使得多孔結構少且孔尺寸較大，孔隙率低，抗壓強度小，導熱系數大。隨著油酸鈉用量增加，氣泡穩定時間變長，孔隙結構增多，但總體孔尺寸變小，抗壓強度增大，導熱系數降低。當油酸鈉用量增加到0.4%時，氣泡能夠穩定存在，此時樣品抗壓強度為0.51MPa，導熱系數降到最小，為0.095W/（m·K），滿足多孔保溫材料的要求。隨著油酸鈉用量繼續增加，漿料黏度過大，發泡效果差，抗壓強度和導熱系數均增大。因此選擇油酸鈉用量0.4%。

2.2 水泥窯協同處置

該方式是將飛灰水洗脫氯技術與水泥窯高溫煅燒技術有機耦合，采用水洗提取飛灰中的鉀鈉硫氯，制成工業產品；余下部分送入水泥窯高溫煅燒，飛灰中的重金屬經高溫熔融后完全固化于水泥熟料晶格中，二英在高溫水泥窯中徹底分解，且不具二次合成條件；洗灰廢水循環利用，零排放;煙氣經多級吸附和收塵后達標準排放。水泥窯協同處置技術路線在經歷從研究到實驗到應用，經過近十年的研究應用實踐解決了一系列問題，目前比較成熟，可以避免飛灰固化填埋的長效性風險，實現垃圾焚燒飛灰處置的減量化、資源化和無害化，并且水泥性能達到國家普通硅酸鹽水泥標準。綜上，水泥窯協同處置方式將會成為未來生活垃圾焚燒飛灰處置的主流方式[1]。

2.3 焚燒灰渣作為水泥原料的有效利用

從數量上說，每年產生的焚燒灰渣可全部作為水泥原料進行有效利用。但是工業標準（JIS）規定，硅酸鹽水泥中的氯含量為0.035%，而焚燒灰渣含有的氯成分（來源于廚余垃圾、紙張、塑料中含有的氯元素等）超過該規定標準，為此需要高效的除氯技術。雖然通過水洗的方法可以除氯，但很難去除焚燒灰渣中的難溶解性氯化物，因此作為水泥原料替代材料的使用受到限制。作為難溶解性氯化物主要成分的礦物質——弗里德爾鹽（3CaO·A12O3·CaCl2·10H2O）可以通過二氧化碳、硫酸離子被分解實現脫氯。目前正在致力于研發新的脫氯技術，即利用二氧化碳超微氣泡的分解技術以及向焚燒灰渣添加試劑（硫酸鹽）的分解技術。將焚燒灰渣用于水泥原料，一般都是將各自治體的焚燒爐產生的焚燒灰渣作為原料。現在的新措施是，由水泥工廠接收生活垃圾，將閑置的水泥窯改造為用于垃圾資源化的窯爐，在其中使生活垃圾中的有機物被好氧分解后，實施粉碎和分揀，然后與其他水泥原料一起投入水泥窯中進行高溫焙燒。這樣，各自治體就不再需要擁有焚燒廠，可免去高額建設費和維持管理費，可以說是一個劃時代的處理系統[2]。

2.4 進入焚燒廠生活垃圾滲濾液水質變化

針對運營項目，總氮降低而有機氮占比升高、有機氮在好氧段降解難度較大，建議滲濾液全部經厭氧氨化后再進入生化池，若厭氧段運行效果過好導致好氧段碳源不足，可通過降低厭氧段運行效率提升好氧段進水碳氮比；針對擬建項目，垃圾滲濾液處理設施設計參數中，COD可沿用以往的設計取值，氨氮取值建議降低30%，對有機氮含量升高需有所考慮[3]。

3 結語

垃圾焚燒飛灰水洗脫氯已經工程化應用，水洗可以去除垃圾焚燒飛灰中的氯，保留飛灰中的鋁、硅、鈣用作水泥原料；水洗溶解出來的氯化鈉和氯化鉀可以回收作為工業鹽副產品和鉀肥。垃圾焚燒飛灰中的鋁、硅、鈉、鉀均與氯含量關聯較大，各地區差異較大，其中鈣含量最高，對于水洗脫氯的處理成本影響極大。灰比是垃圾焚燒飛灰水洗脫氯工程經濟性的關鍵因子，目前工程應用水灰比例為3。如何改進生產工藝降低水灰比，值得進一步深入研究。