垃圾焚燒飛灰協同無害化處理研究

湯小平

（廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司，廣東廣州 510440）

0 引言

垃圾焚燒是一種常見的垃圾處理方法，通過高溫燃燒將垃圾轉化為灰渣和煙氣。然而，這種處理方式產生的飛灰卻成為一個嚴重的環境問題。飛灰中含有大量的有害物質，如重金屬、有機物和危險化學物質等，對環境和人類健康造成潛在風險。為了解決這一問題，研究人員開始致力于開發一種協同無害化處理飛灰的方法。協同無害化處理是指通過多種技術和方法的組合，將飛灰中的有害物質轉化為無害物質或降低其對環境和人體的危害程度。這種處理方式不僅可以減少飛灰對環境的污染，還可以實現資源的回收利用，提高垃圾焚燒的可持續性[1]。

本文旨在綜述目前關于垃圾焚燒飛灰協同無害化處理的研究進展。首先，介紹飛灰的組成和有害物質的特點，以及其對環境和人體的潛在危害。其次，探討目前常用的飛灰處理方法，包括固化、穩定化和資源化利用等。再次，重點介紹協同無害化處理飛灰的新技術和方法，如化學修飾、熱處理和微生物降解等。最后，總結目前的研究進展和存在的問題，并提出未來研究的方向和展望。通過本文的研究，希望能夠提高垃圾焚燒飛灰處理的效率和無害化程度，為環境保護和人類健康提供有益的參考。同時，也希望能夠引起更多研究人員的關注和重視，共同推動垃圾焚燒飛灰協同無害化處理技術的發展[2]。

1 飛灰的來源

垃圾焚燒飛灰是垃圾焚燒過程中產生的固體廢棄物。垃圾焚燒通過高溫燃燒將垃圾轉化為灰燼和煙氣，在這個過程中，垃圾中的有機物質被分解，產生大量的熱能，用于發電或供熱。同時，垃圾中的無機物質也會被氧化，形成固體廢棄物，即垃圾焚燒飛灰。垃圾焚燒飛灰的成分主要包括金屬、玻璃、陶瓷、礦物質等無機物質，以及少量的有機物質和其他雜質。這些飛灰通常需要經過處理和分類，以減少對環境的影響，并確保其安全處理和處置[3]。

2 飛灰的特性

垃圾焚燒飛灰含有高濃度的重金屬和有機物。這些重金屬包括鉛、鎘、汞等，它們對環境和人體健康有潛在的危害。有機物方面，垃圾焚燒飛灰中含有多種有機化合物，如多環芳烴和二噁英等，這些也是致癌物質。以常規爐排爐生活垃圾焚燒為例，其產出飛灰化學成分如表1 所示。此外，垃圾焚燒飛灰還具有一定的毒性和腐蝕性，對土壤和水體造成潛在的污染風險。因此，正確處理和處置垃圾焚燒飛灰以減少對環境和人類健康的潛在影響是非常重要的。

表1 焚燒生活垃圾產生的飛灰化學成分

3 飛灰帶來的環境風險

垃圾焚燒帶來了一些環境風險，其中之一就是垃圾焚燒飛灰的問題，產生的飛灰含有大量的有害物質，如重金屬、有機物和毒性物質等。這些有害物質會對環境造成嚴重的污染。重金屬具有高度的毒性和持久性。當這些重金屬進入土壤和水體中，會對生態系統和人類健康造成潛在的危害。有機物和毒性物質可能會通過空氣傳播，對周圍的居民和生態環境產生負面影響。這些物質會引發呼吸系統疾病、癌癥和其他健康問題。處理飛灰需要采取特殊的措施，以確保其不會進一步污染環境。然而，目前對于垃圾焚燒飛灰的處理方法還存在一定的局限性，需要進一步的研究和改進[4]。

4 常用飛灰協同無害化處理及資源化利用技術

4.1 固化/穩定化技術

4.1.1 水泥固化技術

水泥固化技術通過將垃圾焚燒飛灰與水泥、石灰等固化劑混合，形成固體塊狀物質。這種固化物質具有較高的強度和穩定性，能夠有效地固定飛灰中的有害物質，防止其釋放到環境中。水泥固化技術的優點在于操作簡單、成本低廉，并且可以將垃圾焚燒飛灰轉化為可利用的資源。固化后的飛灰可以作為建筑材料的摻合料，用于生產水泥制品、砌塊等。同時，固化后的飛灰還可以用于填充土壤、修筑道路等工程，實現資源的循環利用。然而，水泥固化技術也存在一些問題，如固化過程中可能產生二氧化碳等溫室氣體，對環境造成一定影響。因此，在應用水泥固化技術時，需要合理控制固化劑的用量，減少對環境的負面影響。通過該技術，可以將垃圾焚燒飛灰轉化為可利用的資源，減少對環境的污染，實現垃圾資源化利用的目標[5]。

4.1.2 化學藥劑穩定化技術

化學藥劑穩定化技術通過添加化學藥劑，將垃圾焚燒飛灰中的有害物質與藥劑發生化學反應，使其轉化為穩定的化合物或固體物質。這種技術能夠有效地固定飛灰中的有害物質，防止其釋放到環境中，從而實現飛灰的無害化處理。優點在于處理過程簡單、操作方便，并且能夠將垃圾焚燒飛灰轉化為穩定的物質，減少對環境的污染。穩定化后的飛灰可以用于填埋場的覆蓋層，或者作為建筑材料的摻合料，實現資源的循環利用。但是藥劑的選擇和添加量的控制需要謹慎，以避免對環境和人體健康造成負面影響。此外，穩定化后的飛灰仍然需要進行妥善的儲存和管理，以防止再次釋放有害物質[6]。

4.2 熱處理技術

4.2.1 燒結技術

燒結技術通過將飛灰與適量的添加劑進行混合，并在高溫下進行燒結，使其形成堅固的燒結體。這種燒結體具有較高的穩定性和機械強度，能夠有效地固化和穩定飛灰中的有害物質。燒結技術的無害化處理過程中，還可以添加一些吸附劑和固化劑，以進一步降低飛灰中有害物質的含量。例如，添加活性炭可以吸附飛灰中的重金屬離子，而添加水泥可以固化有害物質，防止其釋放到環境中。除了無害化處理，燒結技術還可以實現垃圾焚燒飛灰的資源化利用。燒結體可以作為建筑材料的原料，用于生產磚塊、砌塊等建筑材料。同時，燒結體中的有機物質也可以通過熱解等方法進行回收利用，用于能源生產或化學工業。通過該技術，可以將垃圾焚燒飛灰轉化為有用的建筑材料，并減少對環境和人體健康的影響。

4.2.2 熔融/玻璃化技術

熔融/玻璃化技術通過將飛灰與適量的玻璃形成劑混合，并在高溫條件下進行熔融處理，使得有害物質和重金屬被固化在玻璃基質中。這樣處理后的飛灰具有較好的穩定性和無害性，可以有效地防止有害物質的釋放和滲漏。經過處理后的飛灰可以用作建筑材料的添加劑，用于生產水泥、磚塊等產品。此外，飛灰中的某些金屬元素也可以被回收利用，例如鐵、鋁等。通過該技術，可以將有害物質固化在玻璃基質中，實現飛灰的無害化處理，并將其轉化為有用的資源，減少對環境的污染。

4.3 分離萃取技術

4.3.1 生物浸提技術

生物浸提技術利用微生物的生物活性，通過浸提過程將飛灰中的有害物質和重金屬轉化為無害物質或可回收利用的物質。具體而言，通過添加適當的微生物和營養物質，利用微生物的代謝活性和酶的作用，可以將飛灰中的有害物質溶解或轉化為無害物質。同時，該技術還可以將飛灰中的有機物質轉化為有機肥料或生物能源。該技術能夠高效地去除飛灰中的有害物質和重金屬，從而降低其對環境的污染，可以將飛灰中的有機物質轉化為有機肥料或生物能源，實現資源化利用。生物浸提技術操作簡單，成本低廉，適用于大規模的工業應用。這一技術的應用將有助于減少垃圾焚燒對環境的污染，促進可持續發展。

4.3.2 化學浸提技術

化學浸提技術利用化學試劑與飛灰中的有害物質和重金屬發生反應，將其轉化為無害物質或可回收利用的物質。具體而言，通過添加適當的化學試劑，如酸、堿或絡合劑，可以與飛灰中的有害物質發生化學反應，使其溶解或轉化為穩定的化合物。同時，該技術還可以將飛灰中的有機物質轉化為有機肥料或生物能源。技術能夠高效地去除飛灰中的有害物質和重金屬，從而降低其對環境的污染。同時可以將飛灰中的有機物質轉化為有機肥料或生物能源，實現資源化利用。此外，化學浸提技術操作簡單，成本較低，適用于大規模的工業應用。通過利用化學試劑與飛灰中的有害物質和重金屬發生反應，可以高效地去除有害物質，將有機物質轉化為有機肥料或生物能源，實現資源的循環利用。這一技術的應用將有助于減少垃圾焚燒對環境的污染，促進可持續發展。

4.4 水熱處理技術

水熱處理技術利用高溫高壓的水熱條件，將垃圾焚燒飛灰進行處理。在水熱條件下，有害物質和重金屬可以被有效地溶解和分解，從而降低其對環境的危害性。在高溫高壓的水熱條件下，有機物質可以被分解為可燃氣體，如甲烷和氫氣。這些可燃氣體可以用作燃料，用于發電或供熱，實現資源的再利用。此外，水熱處理技術還可以將垃圾焚燒飛灰中的無機物質轉化為可再生材料。在水熱條件下，無機物質可以被溶解和分解，形成可再生的無機材料，如氧化鋁和二氧化硅。這些可再生材料可以用于制備建筑材料或其他工業產品，實現資源的循環利用。

4.5 水泥窯協同處置技術

水泥窯協同處置技術將垃圾焚燒飛灰與水泥生產過程相結合，通過將飛灰與水泥熟料一同投入水泥窯中進行燒結，實現了垃圾焚燒飛灰的無害化處理和資源化利用。在水泥窯中，高溫燒結過程可以有效地將垃圾焚燒飛灰中的有害物質進行分解和轉化。同時，水泥窯中的高溫和堿性環境也能夠促進飛灰中的重金屬等有害物質與水泥熟料中的成分結合，形成穩定的化合物，從而降低了有害物質的釋放風險。通過將飛灰中的無機成分與水泥熟料中的成分相結合，可以有效地提高水泥的強度和耐久性。同時，飛灰中的有機物質也可以在高溫下進行熱解和氧化，生成燃料氣體或燃料油，進一步實現能源的回收利用。通過將飛灰與水泥熟料一同投入水泥窯中進行燒結，可以實現有害物質的分解和轉化，降低環境和人體健康的風險，并實現垃圾焚燒飛灰的資源化利用。

4.6 填埋技術

垃填埋技術將飛灰與其他固體廢棄物一同填埋在專門設計的垃圾填埋場中。在填埋過程中，飛灰被埋入地下，與其他廢棄物一起被覆蓋，形成一個密封的環境。通過填埋技術，垃圾焚燒飛灰可以得到有效的控制和管理。填埋場的設計和建設可以確保飛灰在地下得到隔離，減少了對環境和人體健康的直接影響。同時，填埋場還可以通過設置防滲層和收集系統，防止飛灰中的有害物質滲漏到地下水和土壤中，進一步保護環境。填埋技術還可以實現垃圾焚燒飛灰的資源化利用。填埋場中的飛灰可以與其他廢棄物一同進行填埋，形成一個穩定的垃圾體。隨著填埋場的運營時間的增加，填埋體中的有機物質會逐漸分解，產生沼氣。這些沼氣可以被收集和利用作為能源，實現能源的回收利用。

5 未來垃圾焚燒飛灰協同無害化處理的發展方向

未來垃圾焚燒飛灰協同無害化處理的發展方向將主要集中在引入先進的無害化處理技術，如熱解、氣化和固化等，可以有效降低焚燒飛灰中有害物質的含量，并將其轉化為無害的物質。其次，資源化利用將成為重要的發展方向。焚燒飛灰中含有大量的金屬和有機物質，可以通過適當的處理和回收技術，將其轉化為可再利用的資源，如金屬回收和土壤改良劑等。協同處理將成為未來的趨勢，通過將不同類型的焚燒飛灰進行協同處理，可以實現資源共享和綜合利用，提高處理效率和經濟效益。政府應加大對垃圾焚燒飛灰無害化處理技術研發和推廣的支持力度，并鼓勵社會各界積極參與，共同推動垃圾焚燒飛灰協同無害化處理的發展。整體來看，未來垃圾焚燒飛灰協同無害化處理的發展方向將是技術創新、資源化利用、協同處理以及政策支持和社會參與的綜合推動。

6 結語

垃圾焚燒飛灰對環境和人類健康造成潛在威脅，通過協同無害化處理技術，可以有效降低飛灰中有害物質的含量，減少對環境的污染。在協同無害化處理過程中，采用了多種方法，如化學穩定化、熱處理和物理分離等，以最大限度地降低有害物質的釋放和遷移。此外，協同無害化處理還可以將飛灰轉化為可再利用的資源，如建筑材料和填埋場覆蓋材料等，從而實現資源的循環利用。然而，需要注意的是，協同無害化處理技術仍面臨一些挑戰，如處理成本高、技術難度大和處理效果不穩定等。因此，未來的研究應該致力于進一步提高協同無害化處理技術的效率和穩定性，以實現垃圾焚燒飛灰的徹底無害化處理。