垃圾焚燒發電廠固體廢棄物處理

周 磊

(合肥水泥研究設計院， 安徽 合肥 230051)

垃圾焚燒發電廠固體廢棄物處理

周 磊

(合肥水泥研究設計院， 安徽 合肥 230051)

固體廢棄物；爐渣；飛灰；重金屬

綜合我國國情和技術成熟度，垃圾焚燒發電是最符合實際需求的垃圾處理方式，也廣受市場青睞，預計未來 5年內將在國內得到加速推廣。國家十三五城鎮生活垃圾處理規劃也明確，期間重點城市將實現原生垃圾“零”填埋，焚燒能力5年增量超過一倍。垃圾焚燒發電，會產生氣廢、液廢和固廢，將這些廢棄物進行最大化的無害化處理，是促進垃圾焚燒發電技術進步的關鍵，本文探討垃固體廢棄物的處理。垃圾焚燒發電廠的固體廢棄物主要包括兩類：爐渣和飛灰，其產生量約為垃圾處理量的17%左右。以日處理垃圾450噸的焚燒發電廠為例，年處理垃圾能力15萬噸，年產生的廢渣2.5萬噸，其中爐渣2萬噸，飛灰0.5萬噸。

1 爐渣

爐渣即垃圾進焚燒爐焚燒后排出的渣，通常為不可燃物和可燃物灰分。

焚燒爐排出的爐渣經出渣機、振動輸送機、散播器等排至渣坑，再由渣吊車抓至運渣車運往填埋場或制磚廠，具體流程見下圖1。

圖1 排爐渣系統工藝流程圖

振動輸送帶在振動傳送的過程中使爐渣中的金屬物分離外露，由裝在振動輸送帶上方的磁選機將鐵件吸起送出；收集起來的廢鐵用金屬打包機壓縮成方塊，運往鋼鐵廠回爐再利用。

爐渣的主要成份是硅、鈣、鋁、鐵、錳、鈉、磷的氧化物以及廢金屬，其中有害物質含量低，屬一般固體廢物，可進行回收利用。爐渣可用作制磚內燃料，作硅酸鹽制品的骨料，用于筑路或作屋面的保溫材料，也可作水泥原料等。

各垃圾焚燒發電廠應對爐渣進行化學成分檢測，如果有害物質含量超標，應對爐渣進行特殊處理

2 飛灰

飛灰是指由空氣污染控制設備中所收集細微顆粒，一般經濾袋除塵器所收集的中和反應物（CaCl2、CaSO4）及某些未完全反應的堿劑 Ca(OH)2。按《國家危險廢物名錄》，飛灰屬危險廢物，編號為HW18，應運至填埋庫區進行填埋處理或運至危險廢物處置中心處理。

生活垃圾焚燒后在飛灰中含有不少重金屬，如銅Cu、鋅Zn、鉛Pb、鉻Cr、鎳Ni、汞Hg、鎘Cd等，這些金屬都呈陽離子，很容易在水中浸出，通過對爐灰的浸出實驗，飛灰中含有的一種或多種重金屬成份超標。另外，飛灰成份還含有二噁 英類化合物和其他有機化合物的廢活性碳粉，據報道，加拿大焚燒爐飛灰中二噁英類化合物含量為319.4ngTEQ/m3。

飛灰中重金屬的危害表現在下幾個方面：

1. 污染地下水，造成長期污染并易富集；

2. 長期殘留土壤中，使土壤富重金屬化；

3. 影響農作業的生長發育，重者導致基因突變；

4. 經由生物鏈進入人體，嚴重危害人類健康。

2.1 飛灰處理工藝

鑒于飛灰重金屬的危害，垃圾發電廠的飛灰須經特別處理后方能最終處置。

飛灰處理一般叫做穩定化或固化處理。穩定化處理是指添加一些特種化學品，使灰中的可溶有害的重金屬被氧化或還原解毒、轉化為難于浸出的穩定形態。固化是通過加膠結固化基材將灰用顆粒包容隔離，形成強度適宜，抗滲性能良好的固化體。

國內在飛灰的固化處理工藝研究剛起步，實驗數據和運行經驗都很少，對各地不同垃圾飛灰也缺乏分析和比較，所以目前多采用以水泥固化，填埋場作最終處理。

水泥固化的工藝過程如下：飛灰從飛灰出口處（灰庫）收集，用密封自卸車，運至固化處理車間，自卸車把飛灰卸到飛灰卸料坑，經斗提機把飛灰送到飛灰倉里，飛灰倉下有螺旋輸送機把飛灰送到二料配料機，經計量，送到攪拌機。同時水泥經散裝水泥輸送車用氣力輸送，把水泥送到水泥倉，再經螺旋輸送機送到配料機，以一定的比例，送到攪拌機內，攪拌后的水泥漿經壓磚機壓制成為水泥磚，經皮帶運輸機送到固化塊固化曬場，經72小時固化后送到填埋場成垛填埋。或將攪拌后的飛灰漿直接送到附近填埋廠，推平、壓實。

為了防止飛灰的飛揚對環境的影響，在飛灰卸料坑上有特制的抽風罩，在料倉上部都設有布袋除塵器，房間內所有的抽風管都裝過濾器或過濾網。

飛灰的固化除水泥處理外，在國外常選用比較成熟的、新型的有機高分子固化劑。其基本原理是利用螯合劑高分子長鏈上的二硫代羧基官能團以離子鍵和共價鍵的形式牢固捕集灰中的重金屬離子，生成一種空間網狀結構的穩定的高分子螯合物，該螯合物能耐酸、堿及耐環境應變等良好性能。由于飛灰中的成份不一樣，為了提高飛灰中金屬的捕獲率，增加螯合物的穩定性，要選擇合適的螯合穩定固化劑。用螯合固化和水泥固化二者相比，螯合固化塊的體積小，最終處置填埋場的量也可減少，但螯合劑的價格比水泥要貴很多，運行費用高，目前國內實施起來難度較大。

2.2 固化塊

固化塊通常做成大塊水泥磚250×250×100mm（用標準的壓制制磚機），每塊磚的體積為0.0062m3，水泥與飛灰的混合比按3：7，按年產生的飛灰量0.5萬噸計算，年需用水泥量2150t。固化通常在曬場晾曬約72小時（三天）后風干成型。

固化塊的配方要求可根據當地的實際數據來決定，如灰渣中的有害物的組成，攪拌的均勻性和流動性，固化塊的足夠的強度和良好的耐腐蝕性及抗凍性和抗風化能力等。據有關測試一般固化塊能將有害廢物固化在其中，一般其浸出率（浸取第七天）為～1×10-4。42天累積浸出率為1×10-2達到飽和終點，其浸出的有害重金屬符合國家環保局規定的排放要求。

2.3 填埋場

為了防止對地下水的污染，爐灰中的重金屬經固化后，若被水長期浸泡也易泄出，從而污染地下水。所以選擇填埋場有如下要求：

（1）選擇一低洼地，這樣四周不用做圍堰。

（2）填埋場容量一般為20年的飛灰固化存放量，約30萬立方米的容量。（3）填埋場底部要做防滲層，一般用1.5～2mm高密聚乙烯膜（HDPE）作防滲層，再在其上布置滲水收集管（多孔塑膠管）。

（4）滲水經收集管收集到一集水池，集水池體積按3×5×3=45m3。此水經化驗后，若合格可排到生活下水，若不合格排到污水處理廠或作為飛灰固化添加水用。

3 結語

目前階段，廢棄物處理方式基本能滿足生產環境要求，但是環境保護是永恒的目標，如何在現有技術基礎上更進一步，減少處理和周轉污染，進一步做到固廢減量化、無害化處理，還需要不斷開拓新技術，實現新的發展突破。

《垃圾清潔焚燒發電技術》 張衍國 李清海等編著 中國水利水電出版社

《生活垃圾焚燒處理工程技術規范》 CJJ90-2009

《危險廢物焚燒污染控制標準》 GB 18484-2001

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1007-6344（2017）10-0123-01