淺談城市生活垃圾焚燒飛灰的處置與資源化利用

＊季玉玄

（寶鋼金屬有限公司生態業務工作組 上海 201900）

淺談城市生活垃圾焚燒飛灰的處置與資源化利用

＊季玉玄

（寶鋼金屬有限公司生態業務工作組 上海 201900）

城市生活垃圾焚燒飛灰含有高濃度的重金屬和二噁英類物質，已明確被列為危險廢物，必須經過妥善處置方能填埋，否則，對人體健康和環境均造成嚴重危害。現今對飛灰處置方法主要是固化填埋，但隨著生活水平的提高，生活中產生的垃圾越來越多，垃圾焚燒飛灰產量越來越大，填埋占用很多土地資源，所以垃圾資源化、減量化已成為關注焦點。本文淺談了3種飛灰常規處置方法及3種在建筑材料方面的資源化利用，并簡要分析各項技術的優缺點。

城市生活垃圾焚燒飛灰；飛灰處理；資源化利用

焚燒可使垃圾減容約90%，減量75%，同時有5%左右的被列為危險廢物的飛灰產生，現在對飛灰處置的要求主要是無害化、穩定化，達到生活垃圾填埋場污染控制標準。但填埋占用大量土地資源，且填埋的飛灰對環境會帶來嚴重的二次污染，因此，飛灰資源化利用顯得尤為重要。本文淺談了飛灰的3種常規處置方法及3種在建筑材料方面的資源化利用，并比較了各種方法的優缺點。

1.垃圾焚燒飛灰的主要成分

飛灰一般為灰白色或深灰色顆粒，粒徑一般小于300 um，顆粒形態多樣化，熱酌減率為34%-51%，Si、Ca、Al為主要元素，此外還含有少量的K、Na、Mg、Fe、Ti及微量的Pb、Cr、Cd、Zn、Hg、Cu、Ni、As等重金屬元素。由于其原料和焚燒方式不同，飛灰的成分也存在較大差異。李建新等人對流化床和爐排爐兩種類型垃圾焚燒爐焚燒的飛灰基本構成和污染物含量作了一個系統比較，表1即為國內兩種典型垃圾焚燒爐產生的飛灰構成及含量。

表1 不同類型焚燒爐飛灰特性

2.飛灰處置技術

飛灰處置主要采用固化/穩定化處理技術，其目的在于阻止其中的重金屬等有害物質溶出，使其呈現化學惰性，目前主要采用水泥固化、熔融固化和藥劑穩定化等方法對其進行無害化處理，經處理后滿足國家標準的飛灰方可進入填埋場或進行資源化利用。

(1)水泥固化

水泥固化技術是現在最常用的固化技術之一，其基本原理在于利用水泥與飛灰混合后形成固化體，從而減少有害物質溶出，降低滲透性，達到穩定化、無害化的目的。水泥固化具有工藝設備簡單、操作方便、價格便宜、固化產物強度高等優點，曾被美國環保局稱為處理有毒有害廢物的最佳技術。該法的缺點是處理后增容，且Cd、Cr、Zn等金屬很難被穩定。若飛灰中存在阻礙水泥凝結的鹽類，還會降低固化體強度，致使有害物質大量溶出，甚至造成固化體破裂。研究表明，水泥固化前將飛灰進行水洗，減少其中鹽含量，可有效降低水泥的消耗量，且可增強固化體強度，降低固化體重金屬浸出毒性。

(2)熔融固化

熔融固化是在燃料爐內利用燃料或電力將飛灰和細小的玻璃質混合，加熱到1400℃左右的高溫，使飛灰熔融形成玻璃固化體，借助玻璃體的結晶結構，穩定重金屬。形成的熔渣可以作為建筑材料，實現飛灰無害化、減容化、資源化目的。熔融固化法處理可減量70%左右，且高溫使有機化合物等毒性物質分解，熔融后的重金屬的浸出量很低，但是其成本很高，因此，一般只在發達國家應用。

(3)藥劑穩定化

藥劑穩定化是利用化學藥劑通過化學反應使其有毒有害物質轉變為低溶解性、低遷移率和低毒性的過程。目前處理飛灰的藥劑一般分為有機藥劑和無機藥劑，有機藥劑大多是一種水溶性的高分子類螯合劑，與重金屬進行較強的配位反應，生成不溶于水的穩定的絡合物，達到重金屬固化/穩定化的作用；無機藥劑主要是一些與金屬易反應，易形成不溶于水的金屬化合物。藥劑穩定化可以長期穩定飛灰中的重金屬，穩定性不受微生物活動影響，且消耗的藥劑量較少，一般飛灰與消耗藥劑質量比為20∶1，處理后的廢棄物基本實現不增容。但是其成本較高，操作復雜，重金屬螯合劑的開發和研究需要耗費人力物力。

3.資源化利用

(1)水泥制作材料

由于飛灰的化學成分與水泥硅質原料、鈣質原料性質相似，故研究者們開展利用飛灰替代原料制備水泥的探索研究。水泥窯協同處置技術即是根據飛灰與水泥性質相似性，以飛灰作為水泥原料生產水泥。此技術一方面節約水泥生產原料，一部分利用水泥窯的獨特高溫環境將飛灰穩定脫毒，是目前應用最廣的飛灰資源化利用技術。同濟大學施惠生等的研究也表明，垃圾焚燒飛灰可以作為水泥原料從而有效降低處置成本，減少對環境造成的二次污染。飛灰中含有大量的氯鹽、重金屬等物質，直接作為水泥原料，將導致水泥中含量增加，且氯鹽的存在會導致窯尾系統結皮堵塞，腐蝕設備，影響熟料質量，所以飛灰入窯前，須進行水洗預處理，去除高含量的氯鹽和重金屬等，滿足水泥生產要求，同時解決飛灰二次污染問題。

(2)燒制陶粒

飛灰中含有大量的SiO2，這是飛灰可以用于陶瓷類物質生產的基礎，且飛灰顆粒較細，可以直接加入陶瓷原料中，不需要進行預處理。陶粒是一種人造輕質骨料，是在建筑材料領域或天然材料方面優質替代品。飛灰中含有大量的重金屬和易溶鹽類物質，與黏土復配高溫燒制陶粒，不僅將飛灰中的重金屬固化穩定化到陶粒硅酸鋁鹽網格的玻璃體中，不易浸出，而且，高溫煅燒處理，可將二噁英類物質分解，從根本上解決二噁英類物質二次污染問題。

(3)熔融固化

熔融固化主要是將飛灰與細小的玻璃質如玻璃屑、玻璃粉等混合，經混合造粒成型后，在1500℃左右高溫下熔融形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結晶結構，確保固化體的永久固化。該技術可有效控制有毒重金屬的浸出，高溫煅燒分解二噁英類物質，且熔融灰渣致密，減容效果顯著。制作的灰渣又可用于玻璃、陶瓷等生產的原料，實現資源化循環利用。但此工藝耗能大，且生產過程中會產生大量的酸霧粉塵，需對煙氣進行嚴格處理，成本相對較高。

[1]國家環保總局,GWKB3-2000生活垃圾焚燒污染控制標準[S],中國環境科學出版社,2000.

[2]李建新,張美琴,嚴建華等.垃圾焚燒殘余物資源化利用途徑分析[J].熱力發電,2005(12):55-58.

季玉玄（1985～），女，寶鋼金屬有限公司生態業務工作組，研究方向：固體廢物研發。

(責任編：李燕)

Discussion on the Disposal and Resource Utilization of Municipal Solid Waste Incineration Flying Ash

Ji Yuxuan

(Ecological Business Working Team, Baosteel metal co., LTD, Shanghai，201900)

The municipal solid waste incineration flying ash contains high intensity of heavy metal and dioxin type of substances, which has been classified as dangerous waste and it must be buried after proper disposal, or it will cause serious damage to human’s health and environment. The current method of disposing the flying ash is solid waste landfill, however, along with the increase of the living standard, the garbage produced from life has become more and more and the quantity of waste incineration flying ash has become larger and larger, besides, the landfill covers lots of land resources, therefore, the resourceful utilization and minimization of waste has already been the focus. In this paper, it has discussed three traditional methods for flying ash disposal and three types of resource application methods for construction materials, besides, it also has taken simple analysis of the advantages and disadvantages of each technology.

municipal solid waste incineration flying ash；flying ash disposal；resource utilization

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