焚燒飛灰處理技術

摘要：垃圾焚燒后產生的固體殘余物--飛灰，由于其可溶出性的重金屬含量較高，必須作為危險廢物來處理。本文以焚燒飛灰處理技術作為研究對象，進行了較為深入的分析。

關鍵詞：垃圾焚燒；飛灰；處理技術

城市生活垃圾焚燒飛灰是生活垃圾焚燒后煙氣除塵設備收集下來的那一部分物質，其產量與垃圾種類、焚燒條件、焚燒爐型及煙氣處理工藝有關，一般約占被焚燒垃圾量的3%～5%。因其中含有大量有害的溶出性重金屬物質，我國《城市固體廢物管理法規》規定城市垃圾焚燒飛灰為危險廢物，必須特殊處理。飛灰中的重金屬的來源于城市生活垃圾中的紙屑、電池、建筑材料、顏料等，危害性更大的還是由于我國分類收集系統沒真正建立起來，一些工業垃圾混入一般生活垃圾中，使得生活垃圾中重金屬含量增加。生活垃圾焚燒處理過程中，爐內溫度高達850攝氏度，許多重金屬在高溫下可能轉化為氣態形式，冷卻后凝聚附著在微粒上，而隨著廢氣進入煙道，最終被除塵設備捕獲。由于重金屬在高溫過程中有濃縮作用，使得焚燒產生的飛灰中重金屬濃度相當高，例如Hg、Pb、Cd、Zn等易揮發的重金屬大部分都附集在飛灰中，如果不進行有效處置，將會進入生態循環中，其對生態環境的影響不容忽視。隨飛灰進入環境中的重金屬不會降解，只會在環境中遷移，它們不會被凈化而消除。因此，對飛灰進行科學有效的處理對環境保護和資源的再利用都有著十分重大的意義。

1 填埋法

填埋處置是危險廢物最常用的處置方式之一，是將危險廢物包容和隔離起來，使其對人體健康和環境的即時和長期有威脅降到最低程度。為達到這些目標，填埋場的設計、施工、運行和維護必須按一定的標準進行。許多國家已在法律、法規和技術指南中制定了最低標準。危險廢物填埋場是各類填埋場中防護要求最高的一類。由于危險廢物中的有毒有害成分往往具有不可降解性能，所以危險廢物填埋場沒有穩定期。因此也就要求危險廢物填埋場在盡可能長的時間內保持安全和無破損。對危險廢物填埋場選址就提出了很高的要求，要求地下水水位在不透水層下3m，要求有足夠厚度的基礎防滲層；在設計時要求設置雙層襯層，要求根據廢物特性分區填埋，同時對入場廢物提出申請要求，對封場和日常維護也提出非常高的標準。填埋場的三種基本類型是：平面型、溝槽型和凹坑型，也有這三種類型的演變類型組合。危險廢物填埋場的建設需要考慮以下方面的因素：選址、廢物限制、設計、運行、封場和封場后的維護、監測、檢查以及成本核算。

2 水泥固化/穩定法

水泥固化是目前飛灰穩定化處理技術應用最為廣泛的。固化的最終目的是使危險廢物中的所有污染組分呈現化學惰性或被包容起來，以便運輸、利用和處置。

一般而言，穩定化過程是選用某種適當的添加劑與廢物混合，以降低廢物的毒性和減少污染物從廢物到生態圈的遷移。因而它是一種將污染物全部或部分地固定于支持介質、粘結劑上的方法。固化過程是一種利用添加劑改變廢物的工程特性（如滲透性、可壓縮性和強度等）過程。固化可看作是一種特定的穩定化過程，可以理解為穩定化的一個部分，其化學機理相當復雜。

固化處理的基本要求是：

有害廢物經固化處理后所形成的固化體應具有良好的抗滲透性、抗浸出性、抗干濕性及足夠的機械強度等，最好能作為資源加以利用。

固化過程中材料和能量消耗要低，增容比小，即所形成的固化體積與被固化廢物的體積之比要低。

固化工藝過程簡單、便于操作，應有有效措施減少有害物質的逸出。

固化劑來源豐富、價廉易得。

處理費用低。

3 高溫穩定化

高溫處理可分為燒結法和熔融法。燒結法是將待處理的危險廢物與細小的玻璃質，如玻璃屑、玻璃粉混合，經混合造粒成型后，在1，000～1，100℃高溫熔融下形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結晶結構，確保固化體的永久穩定。

熔融法是將飛灰在燃料爐內利用燃料或電力加熱到1400℃左右的高溫，使飛灰熔融后經過一定的程序冷卻變成熔渣，熔渣作為建筑材料，實現飛灰\"無害化、穩定化、資源化\"。熔融固化需要將大量物料加溫到熔點以上，無論采用電力或是其它燃料，需要的能源和費用都相當高。相對于其他處理技術，熔融固化的最大優點是可以得到高質量的建筑材料。

高溫處理法具有減容率高、熔渣性質穩定、無重金屬等溶出的優點，已受到廣泛的關注，國外已研究了多種垃圾焚燒飛灰處理的高溫熔融爐技術，只在日本和歐洲少量使用。但采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能量，同時由于其中的Pb、Cd、Zn等易揮發重金屬元素需進行后續嚴格的煙氣處理，加之處理成本很高、能耗大，對我國而言要采用此種方法在經濟上還有些困難。

4 藥劑固化/穩定化

藥劑穩定化是利用化學藥劑通過化學反應使有毒有害物質轉化為低溶解性、低遷移性及低毒性物質的過程[1]。藥劑穩定化技術以處理重金屬廢物為主，到目前為止，已發展了許多重金屬穩定化技術，這些重金屬穩定化技術概括起來包括：PH值控制技術、氧化/還原電勢控制技術、沉淀技術、吸附技術、離子交換技術等。

這些技術目前在飛灰穩定化處理方面應用較少，但為重金屬的處理指出了一個發展方向。飛灰的藥劑穩定化與其他穩定化方法相比，具有工藝簡單、穩定化效果好、費用低廉等優點，目前發展較快的螯合型有機重金屬穩定化藥劑，對包括垃圾焚燒灰在內的多種重金屬污染物的穩定化處理效果已經得到實驗證明。重金屬螯合劑的開發及其處理垃圾焚燒飛灰技術的開發與研究將成為危險廢物穩定化處理開辟一個嶄新的領域，對整個危險廢物處理系統的發展產生深遠影響。

5 其他處理技術

固化/穩定化技術可使用的方法多種多樣，上面所講的只是其中常用的比較具體的處理技術。一般來講，飛灰的固化/穩定化技術可分為：①化學法（水泥固化、火山灰固化、石灰固化、磷酸鹽穩定化、及其他化學方法）；②物理法（宏包容、非化學法的微包容）；③熱法（熱塑性材料包容、玻璃化）等等。有六個經常使用的系統，幾乎可以涵蓋固化/穩定化技術所有的處理處置方法、產品等。這六個系統是：波特蘭水泥法、水泥/粉煤灰法、水泥/溶解硅酸鹽法、石灰/粉煤灰法、窯灰法（kiln dust）、磷酸鹽法。

6 飛灰的資源化利用

飛灰一般經穩定化處理后，送至填埋場填埋。目前國內外已嘗試對飛灰進行資源化利用。飛灰作為危險廢物，其綜合利用必須從資源作用和環境影響兩方面考慮，既要有資源化利用的可行性，又要在經濟成本與環境保護中找到最佳平衡點。當前的飛灰利用主要考慮以下因素：無害化、經濟成本、適宜性、使用性能。

主要利用方式有：

混凝土材料在混凝土中飛灰有兩方面的應用：水泥的替代物和凝聚體。因為飛灰中含有很多水泥物質，因此可以代替混凝土中的水泥。粉狀的飛灰不能間作作為骨料，需要混入砂，所產生的混凝土屬輕質混凝土，致密度和強度都較低，但有較好的絕熱性和隔音，可用于室內建筑。或者對飛灰進行燒結，使飛灰的強度提高。

陶瓷和玻璃。陶瓷是基于消耗大量硅酸鹽物質的產品，飛灰用于陶瓷正是基于此，資助細顆粒的飛灰可直接加入陶瓷原料中，不需要進行預處理。但應用的難點是飛灰中大量的氧化鐵和金屬。有研究表明，適當加入飛灰可提高陶瓷性能，但不同的飛灰對陶瓷的性能影響不同。

吸附物。活性炭和沸石等吸附物被廣泛應用于液態污染物的吸附或離子交換處理等。利用工業固化廢物如粉煤灰在一定條件下合成人工沸石，那么含有較多礦物質和高比表面積的飛灰同樣可以合成人工沸石。

結論。隨著人們生活水平的提高，環保意識的加強，對我們環境要求也越來越高，這就要求我們必須根據我國垃圾的自身特點，借鑒先進國家的技術，發展我國處理城市垃圾的焚燒和污染控制技術，做到真正意義上的\"資源化、無害化、減量化\"處理。垃圾焚燒飛灰的穩定化處理技術很多，但技術成熟并運用于實際的主要有以上介紹的幾種，由于垃圾焚燒技術在我國的起步較晚，其相應的后續處理技術也相對落后，要改變這種狀況，就需要我們不斷去研究、探索。

參考文獻

[1]蔣建國，王偉等.重金屬螯合劑處理焚燒飛灰的穩定性技術研究.環境科學1999，20(3)

作者簡介：張波（1986年11月、女、云南昆明、學士在讀、河北大學固體廢物處理）；河北大學，