我國生活垃圾焚燒飛灰處置技術及相關政策總結

黃慶 李惠 馬東光 趙春芳 潘新慶

摘要：生活垃圾焚燒飛灰由于富含二噁英及重金屬而被列為HW18類危險廢棄物。同時飛灰成分復雜，富含鈣、鉀、硅、氯等元素難于處置。目前我國飛灰主要處置方式分為填埋和資源化利用。填埋要求滿足危險廢物或生活垃圾填埋相關標準;資源化利用主要是水泥窯協(xié)同處置，飛灰入水泥窯高溫區(qū)不按危廢處置，要求滿足相關排放標準。以上兩種處置方式均要求有一定的預處理技術，實現飛灰的解毒或將飛灰中的毒性降到一定程度。

關鍵詞：生活垃圾焚燒飛灰;填埋;資源化

Abstract：MSWI fly ash is classified as HW18 hazardous waste due to its rich dioxin and heavy metals.At the same time， the composition of fly ash is complex and rich in calcium， potassium， silicon， chlorine and other elements which are difficult to dispose of. At present， the main disposal methods of fly ash in China are landfill and resource utilization. Landfill requirements meet the relevant standards for hazardous waste or domestic waste landfill; Resource utilization is mainly the cooperative disposal of cement kilns.Fly ash entering the high-temperature area of cement kilns is not disposed of as hazardous waste， which is required to meet relevant emission standards. The above two disposal methods require a certain pretreatment technology to realize detoxification of fly ash or reduce toxicity in fly ash to a certain extent.

Key words：MSWI fly ash;Landfill;Resources

我國城市生活垃圾年產生量增長迅速，2018 的清運總量達到了2.3億t，并且每年以4%～5%的速度遞增，預計到2030年，城市垃圾產生量將達到4.09億t[1]。垃圾焚燒發(fā)電由于無害化程度高、減容減量大、可最大限度回收能源[2]，近年來爆發(fā)式增長。生活垃圾焚燒過程中飛灰的產生量占垃圾焚燒量的3%～5%[3，4]，預計到2020年底，我國每年城市生活垃圾焚燒產生的飛灰量將超過1 000萬t[5]，若不能對其進行無害化處置，飛灰中的重金屬[6]和二噁英可能會遷移到土壤和水體中，造成嚴重的環(huán)境污染，同時也是對一種資源的浪費。為此，本文總結了目前我國垃圾焚燒飛灰的處置技術及其相關的標準以及未來的發(fā)展趨勢。

1 填埋

1.1 危廢填埋

我國于2019年9月30日發(fā)布了《危險廢物填埋污染控制標準》（GB18598-2019）代替GB18598-2001，2020年6月1日實施。其中規(guī)定了填埋廢物的入場要求。其中規(guī)定了與垃圾焚燒飛灰特性有關的重金屬浸出濃度、水溶性鹽含量以及浸出液pH等。飛灰須滿足規(guī)范要求的標準方可進行填埋。危險廢物允許填埋的控制限值如表1所示。飛灰作為危險廢物填埋一般需經過水泥固化，該工藝成熟、系統(tǒng)簡單，但廠址選擇要求嚴格，飛灰也未當作資源而被浪費。

1.2 生活垃圾填埋

為了緩解危險廢物填埋場的壓力，同時避免飛灰產生的危害，國家在《危險廢物豁免管理清單》中提出：飛灰滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）中6.3條要求，進入生活垃圾填埋場填埋，填埋過程可不按危險廢物管理。標準中規(guī)定：生活垃圾焚燒飛灰和醫(yī)療廢物焚燒殘渣（包括飛灰、底渣）經處理后滿足下列條件，可以進入生活垃圾填埋場填埋處置。

（1）含水率小于 30%;（2）二噁英含量低于 3μgTEQ/Kg;（3）按照 HJ/T 300 制備的浸出液中危害成分濃度低于表2規(guī)定的限值。

一般飛灰需經過預處理達到填埋標準后方可進行填埋。飛灰填埋預處理技術包括飛灰螯合穩(wěn)定法、溶劑萃取法、熔融固化法和化學藥劑處理法等[7-10]，上述方法均可使得飛灰中的重金屬等以盡可能小的速率溶出，降低飛灰毒性。但是，目前國內生活垃圾填埋場遠超設計負荷，西安江村溝垃圾填埋場（國內最大垃圾填埋場）比設計年限提前25年即將封場。

2 資源化

2.1 高溫建材

水泥窯由于具有高溫、余熱、堿性、負壓環(huán)境等特點，對分解飛灰中的二噁英和固化重金屬有先天優(yōu)勢，同時殘渣可作為水泥生產的原料[11]。國家為了鼓勵水泥企業(yè)協(xié)同處置飛灰，特別在《危險廢物豁免管理清單》中提出：生活垃圾焚燒飛灰處置滿足《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標準》（GB30485-2013），進入水泥窯協(xié)同處置，水泥窯協(xié)同處置過程不按危險廢物管理。雖然水泥窯能有效地實現飛灰的解毒，但一般飛灰中的氯含量高達10%以上，水泥窯直接協(xié)同處置時，氯化物容易在窯內揮發(fā)，隨煙氣回到窯尾煙室、分解爐等部位且隨溫度降低逐漸轉化為固態(tài)。氯化物在水泥窯系統(tǒng)不斷地循環(huán)往復，不停在氣液固相轉化，容易引起結皮堵塞。如此不采取適當的措施，不但水泥的質量無法保證，水泥生產也無法正常運行。目前對氯含量高的飛灰常采用水洗降低飛灰中的氯后入窯處置的技術，北京市琉璃河水泥有限公司垃圾焚燒飛灰項目通過飛灰洗脫系統(tǒng)、水質凈化系統(tǒng)、蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)、混合烘干系統(tǒng)、入窯煅燒系統(tǒng)五大系統(tǒng)實現了飛灰作為水泥替代原料資源化利用。需要指出的是，垃圾焚燒飛灰入窯前的運輸、儲存等仍需按照危險廢物的標準管理。垃圾焚燒飛灰中有較好的硅、鋁比和適宜的鉀鈉氧化物含量，可以作為制備輕骨料的原料使用。飛灰經過配料、捏合、成型、煅燒、尾氣處理等工藝制備陶粒，同時高溫過程中實現了重金屬的固化和二噁英分解，也是飛灰資源化途徑之一[12]。目前天津市出臺了地方標準《高溫燒結處置生活垃圾焚燒飛灰制陶粒技術規(guī)范》（DB12/T 779-2018），有關飛灰制陶粒國家標準《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規(guī)范》正在征求意見中。在日本等發(fā)達國家，玻璃化是常見處理垃圾飛灰的一種方法。飛灰在玻璃化過程中，有機組分和有毒物被破壞，去毒率>99.9%，同時，重金屬可能密封在硅酸鹽基體中，或者蒸發(fā)或沉淀而分離。飛灰玻璃化后的產物可用于透水磚、瓷磚和地面鋪設磚等。但飛灰玻璃化能耗大，處理成本高，在熔融處理過程中有大量的揮發(fā)物產生，尾氣處理非常困難。

2.2 非高溫建材

國家生態(tài)環(huán)境部于2019年10月25日公布了關于征求國家環(huán)境保護標準《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規(guī)范（征求意見稿）》意見的函。意見稿中指出：飛灰二噁英解毒預處理對飛灰二噁英的分解去除率應達到99%以上，且經過二噁英解毒預處理后產物中殘留二噁英含量應低于50 ng-TEQ/kg。飛灰作為替代原料用于免燒磚、水泥混合材、混凝土摻和料等非高溫建筑材料生產過程之前，應對飛灰進行二噁英解毒預處理，生產的產品的重金屬浸出濃度應滿足GB30760《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術規(guī)范》的要求。但其中并未規(guī)定重金屬Hg的限值，Hg又屬于危害較大且易揮發(fā)重金屬，應注意原始飛灰中Hg的含量。

目前，飛灰中二噁英低溫解毒技術主要有微波解毒技術[13]和低溫熱解技術[14]等，相關報道均指出能實現飛灰中95%以上的二噁英降解。結合重金屬浸出控制，能實現飛灰作為水泥混合材等非高溫建筑材料的資源化利用。低溫熱處理降解最早由Hagenmaier提出，為了確保二噁英有效降解，他認為必須滿足以下條件：（1）缺氧條件;（2）反應溫度在250-400℃之間;（3）停留時間為1h;（4）排放溫度低于60℃。二噁英的毒性當量降解率高達95%以上。

3 總結

（1）目前填埋仍是我國垃圾焚燒飛灰主要處置方式之一，相關標準也比較完善，但危廢和生活垃圾填埋或存在選址困難，或處置量已達設計負荷的問題，同時填埋未將廢物作為資源利用。（2）水泥窯協(xié)同處置飛灰能很好地實現飛灰解毒作為水泥原料資源化利用，需要滿足水泥生產及排放標準，該技術符合國家“無廢城市”的發(fā)展，但需同時考慮飛灰產量、氯離子含量和水泥廠規(guī)模的關系。（3）未來垃圾焚燒飛灰的主要途徑是資源化利用。目前國家出臺了相關的征求意見稿，隨著標準的補充完善，限制和解決飛灰中的重金屬及二噁英污染，飛灰將作為各種建材資源被利用。

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收稿日期：2020-06-11

作者簡介：黃慶（1987-），男，工程師，研究方向為固體廢棄物處理處置。