朱 轩

(中国城市建设研究院有限公司 北京 100120)



生活垃圾焚烧飞灰处理处置技术

朱 轩

(中国城市建设研究院有限公司 北京 100120)

本文主要介绍了垃圾焚烧飞灰的处理处置技术，阐述了当前国内外应用较为广泛的四类焚烧飞灰无害化处理处置技术，包括：熔融固化、水泥固化、酸萃取以及螯合稳定化。分析了各项技术的优缺点，认为：水泥固化技术成本低，螯合稳定化后的产品稳定性高，酸萃取法操作要求低，但三种技术均无法对二噁英类污染物进行有效处理；熔融固化法可以彻底分解二噁英类物质，但该方法能耗过高，且处理流程十分复杂，对技术的要求较高。

生活垃圾焚烧；飞灰；重金属；二噁英

由于飞灰具有污染物质的不稳定性和成分的不确定性，尤其是飞灰中富集了焚烧烟气中的重金属、二噁英和其他易挥发性物质，因此世界各国均将飞灰作为危险废物进行管理，如我国《国家危险废物名录》已经明确将其列为危险废物，编号HW18，无论选择填埋处置方式还是选择资源化利用处理，都必须进行安全化预处理以满足相应的浸出毒性要求。同样地，日本的The Waste Disposal and Public Cleansing Law(固体废物管理法规)也明确指出，飞灰必须进行严格的无害化处理才能进行资源化利用或进入填埋场。

因此，作为生活垃圾焚烧处理过程中的一个重要环节，飞灰处理是日益受到各国的重视，当前国内外应用较为广泛的焚烧飞灰无害化处理处置技术主要包括：熔融固化、水泥固化、酸萃取以及螯合稳定化四大类。

一、水泥固化法

水泥固化法是通过在飞灰中加入硅酸盐(SixOy)水泥形成类似岩石的高强度块状物，其无害化处理的主要原理可归纳为与水合反应(Hydration)凝硬反应(Pozzolanic Reaction)两种，飞灰中的重金属被水泥中的高碱度氢氧基转变成氢氧化物等低溶解性物质，而反应形成的CaSiO3、Ca(AlO2)2等水合物胶体，随时间逐渐硬化成结晶态，将重金属完全包裹，形成了稳定结构[1]。

水泥固化法处理费用低，工艺系统成熟且易于操作，但其产物增容大。由于飞灰中Cl-盐、SO4-盐等无机性盐类含量较高，生成的CaCl2易造成固化体在反应过程中发生膨胀和崩裂，进而影响到固化体的长期稳定性；同时该法也无法对二噁英类污染物进行有效处理。

二、螯合稳定化法

螯合稳定化法的原理是利用无机重金属稳定药剂或有机液体螫合剂对飞灰进行处理，将飞灰中的有毒有害物质转变为低迁移性、低毒性物质和低溶解性的处理技术[2]。其中无机重金属稳定药剂一般为含磷酸盐类化合物或者硫化合物。而后者多为含硫的碱性药剂，拥有二硫代胺基甲酸官能团与烷基构造的聚合物。

用该技术处理危险废物不但可以实现废物无害化，还可以减少最终产物的增容，可以提高焚烧飞灰处理系统的经济性，降低处理负担。

三、加酸萃取法

加酸萃取是利用无机酸(如盐酸)对飞灰进行处理，降低飞灰的pH值后，使飞灰中的重金属溶解至萃取液中，然后对萃取液进行再处理，通过电解的方式使重金属脱出，使重金属生成难溶性的化合物。

加酸萃取技术与螯合稳定化技术配合使用，可在极大的降低二次污染物的生成量，但在处理过程中对酸碱度的范围控制要求高，同时针对重金属污泥及废液，还需要进行进一步的处理工作。

四、熔融固化法

熔融固化法又称为玻璃化法(Vitrification)，根据热源不同，熔融固化法又可以分为利用电制热和化石燃料燃烧制热两种方式。熔融固化法通过高温(1200℃-1500℃)使飞灰达到熔融状态，从而使飞灰中的机污染物(尤其是二噁英等)分解[3]。该方法可以使飞灰中的二噁英类污染物分解率达到99.9%以上；而飞灰中的无机物则在熔融过程中发生形态变化，变成稳定而致密的熔渣(呈玻璃态)，在此过程中焚烧飞灰中的重金属盐类，除了少部分随尾气离开外，绝大部分重金属均富集至底渣中，降低了其再次溶出的风险，从而有效地控制重金属的浸出[4]。但该方法能耗高，处理费用约2000元/t，同时二次飞灰量大，需增加尾气处理，且飞灰处理流程复杂，技术要求较高。

五、结语

表1总和比较了上述四种生活垃圾焚烧飞灰的处理技术，并对生活垃圾焚烧飞灰处理处置技术的现状和未来发展动向做了客观分析：

(1)四种生活垃圾焚烧飞灰处理技术各有优缺点：水泥固化法处理成本低廉，但减容性和长期稳定性较差；高温熔融技术能够有效固定重金属，但能耗大、成本高；螯合稳定化后能生成稳定的化合物，但药剂售价高、二噁英没有妥善处理；加酸萃取法需要与其它药剂协同处理，此外还需要对残余污泥进行处理。

(2)高温处理技术是一种能彻底分解焚烧飞灰中的二噁英、降低重金属的浸出率和废物体积并且产品具有资源化价值的最有前景的技术。而熔融固化法产生的高能耗和高投入问题，并不是适合目前我国的国情，因此熔融固化法目前仅在日本等少数发达国家应用于焚烧飞灰的处理。

(3)各种焚烧飞灰处理技术在处理过程中大多存在二次污染物排放或长期稳定性差的问题，需要针对性的采取应对措施。例如，焚烧飞灰熔融过程中的挥发量高达30%以上，尤其是挥发物中大量的酸性气体和重金属对烟气处理系统提出了非常高的要求。

表1 焚烧飞灰处理技术的综合比较

[1]HillsCD，KoeL，SollarsCJ，etal.Earlyheatofhydrationduringthesolidificationofametalplatingsludge[J].CementandConcreteResearch，1992，22(5)：822-832.

[2]蒋建国，王伟，李国鼎，等.重金属螯合剂处理焚烧飞灰的稳定性技术研究[J].环境科学，1999，20(3)：13-17.

[3]李润东，聂永丰，李爱民，等.垃圾焚烧飞灰熔融过程二噁英分解特性[J].化工学报，2004，55(4)：668-672.

[4]陈德珍，张鹤声，龚佰勋.垃圾焚烧炉飞灰的低温玻璃固化初步研究[J].上海环境科学，2002，21(6)：244-249.

朱轩(1989.1-)，男，山东邹城，硕士，研究方向：环境工程。