生活垃圾焚烧飞灰主要处置技术及其发展趋势

1苑春建 2郭永乐

41272319950105 **** 河南周口 466000

41072819920618**** 河南新乡 453400

摘要：随着垃圾焚烧行业的快速发展，焚烧发电过程中产生的尾气、渗滤液、灰渣等处置问题越来越突出。生活垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧烟气净化系统收集而得到的残余物，因富集了大量铅、汞、铬、镉等重金属，包含了烟气净化处理过程中生成的二噁英、多环芳烃等剧毒污染物，在我国被明确定性为危险废物。生活垃圾焚烧产生的飞灰粒径小，在环境中不稳定，若不妥善处理，会严重威胁生态环境和人类健康，因此，如何处置生活垃圾焚烧飞灰受到了生态环境管理部门的重视，成为环境领域的热点问题。本文在分析我国生活垃圾焚烧飞灰特点的基础上，对当前国内生活垃圾焚烧飞灰主要处置技术进行了较为系统的总结，并分析了其发展趋势。

关键词：生活垃圾焚烧飞灰；处置技术；发展趋势

1生活垃圾焚烧飞灰特点

1.1氯元素含量高

生活垃圾中的含氯塑料等经焚烧分解后会产生氯化氢等酸性物质，这些酸性物质与烟气净化系统中碱性物质反应后的生成物会进入飞灰中，另外厨余垃圾中食盐等也会最终富集于飞灰中。含氯元素高是我国生活垃圾焚烧飞灰最为明显的特征之一，以北京地区生活垃圾焚烧飞灰为例，飞灰中含氯量高达20%以上，飞灰中氯元素主要以可溶性氯盐形式存在，如氯化钠、氯化钾、氯化钙等。

1.2产生量大

目前，我国生活垃圾焚烧有两种主流炉型：机械炉排焚烧炉和流化床焚烧炉，两者的垃圾处理能力约占我国生活垃圾焚烧总处置能力的2/3和1/3。机械炉排焚烧炉飞灰产生量较小，为入炉生活垃圾量的3%～5%，而流化床焚烧炉飞灰产生量较大，为入炉生活垃圾量的10%～15%。根据中国水泥协会测算，到“十三五”末我国每年飞灰产生量将高达1000万t左右。

1.3成分复杂、波动大

生活垃圾焚烧飞灰中除重金属和二噁英等有毒有害物质外，还含有钙、硅、铝、铁的氧化物，氯盐以及碳、硫、磷元素等。飞灰中各物质（元素）的含量会随生活垃圾组分、季节、焚烧条件、烟气净化水平等的变化而产生较大波动，给飞灰处理处置带来很大困难。

2生活垃圾焚烧飞灰处置技术分析

2.1稳定化填埋

稳定化填埋是指通过添加稳定剂完成飞灰的稳定固化，再将固化的飞灰进行填埋。通过对飞灰固化后12种重金属浸出检测，基本能满足国家《生活垃圾填埋场控制标准》对重金属浸出浓度的要求。其原理是通过稳定剂中具有配位能力的硫酰胺类共聚物与过渡态重金属离子（或化合物）发生螯合沉淀反应，使过渡态重金属离子被稳定在絮凝沉淀物中。目前，全国约80%的飞灰采用稳定化填埋技术处理。该技术虽然解决了飞灰处理问题，但是占用土地资源，同时稳定化填埋形成的絮凝沉淀物的稳定性仍需进一步探索。

2.2高温烧结制陶粒技术

高温烧结制陶粒是将飞灰与工业固体废物或黏土等原料的混合物加入助熔剂、黏结剂等添加剂后，加热至飞灰的熔点，促使飞灰的物相重组，形成的轻质致密固体可作为陶粒使用，而产生的烟气采用高温燃烧、石灰脱酸、活性炭吸附等方法处理的技术。目前该技术在天津地区的飞灰处置中已得到应用。飞灰中的二噁英在高温烧结过程中得到分解，降解率可达到99%以上。飞灰中难挥发的重金属固化在矿物晶格中，而其他重金属形成低熔点、易挥发的氯化物进入烟气中。高温烧结制陶粒的烟气处理系统会产生较多量的浓缩灰（二次飞灰），需要进一步处置，如果送至厂外处置应按危险废物管理。

2.3等离子体熔融技术

等离子体熔融技术是将飞灰与固体废物等原料的混合物加入添加剂后，利用等离子炬产生的热源，加热至飞灰完全熔融后冷却，形成致密玻璃体的过程。等离子体具有高温高热特性，内部一般温度可达3000℃以上，可完全分解二噁英及其他有机污染物。等离子体熔融最终产生无毒无害的玻璃体渣，可以直接用于制备微晶玻璃、人工砂石、免烧砖等建材产品。作为高温熔融的一种重要方式，等离子体熔融技术被认为是飞灰的安全处置方法之一，上海固体废物处置中心、浙江大学、中广核研究院、中国天楹等建立了中试规模的工业装置，并开展了相关试验，结果表明，飞灰经过等离子熔融处理后，二噁英类物质被彻底分解，高沸点重金属被包封在硅酸盐的网状晶格中，形成的具有刚性的玻璃体浸出毒性远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3—2007）中的标准限值，但二次飞灰处置及处理成本高的问题限制了该技术的发展。

2.4水泥窑协同处置技术

飞灰与石灰石的主要成分相似，可替代烧制水泥熟料。水泥窑协同处置技术是将飞灰作为水泥原料，彻底分解二噁英，将重金属固化在水泥熟料中[8]。飞灰中的盐分随温度降低逐渐转化为固态，在气液固相间不断转化，容易造成结皮堵塞。目前在飞灰入窑前用水洗，能有效抑制结皮堵塞。自国家鼓励水泥窑协同处置固体废物及危险废物的相关政策陆续出台，水泥窑协同处置飞灰技术的关注度急剧增加，各省水泥厂也陆续开展水泥窑协同处置飞灰项目。

2.5低温热解技术

低温热解技术是指在低温条件下将飞灰中二噁英类物质去除的技术。目前报道的低温热解方式有微波加热、催化降解等。飞灰低温热解实际上是解毒处理过程，根据《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》规定，当飞灰中二噁英类残留的总量满足50ng-TEQ/kg的要求后才可进行建材化利用。飞灰主要成分为钙、硅、铝、铁等的氧化物，与制备水泥、混凝土、免烧砖等建材产品的原料成分相类似，因此飞灰低温热解后进行建材化利用是飞灰处置很好的工艺路线，有关单位正在开展这方面研究。低温热解技术的明显优势是可实现飞灰大规模处置，有望在解决我国飞灰处置问题中发挥重要作用。

3发展趋势分析

（1）固化/稳定化-填埋处理技术是目前我国飞灰最主要的处置方式，但是该技术占用大量土地资源，二噁英和重金属仍然存在，存在潜在环境风险。未来随着相关标准及技术的完善，可以应用于飞灰产生量不高而土地资源相对宽裕的中小城市。

（2）高温烧结制陶粒技术工艺路线较为复杂，尾气处理难度较大，产生的二次飞灰较多，还有许多的技术难题需要克服。

（3）等离子体熔融技术由于处置成本高、技术难度大，又有二次飞灰的问题，目前处于小规模处置阶段，技术的应用推广还有较长的路要走。

（4）水泥窑协同处置飞灰技术相对成熟，标准体系完善，是拥有水泥厂的大中型城市的首选技术，具有良好的发展前景。

（5）低温热解技术目前研究的较少，技术成熟度不高，但其处置成本和技术难度相对较低，处置后的飞灰可用做多种建材的替代原料，因此很有发展潜力，有望在未来成为没有水泥厂的大中型城市的首选飞灰处置技术。

结语

随着我国城镇化进程的加快，生活垃圾产生量也在增加，原有的垃圾填埋导致土地资源越来越紧缺，作为生活垃圾处理的另一主要途径—焚烧发电技术得到了较大的发展。该技术不仅能变废为宝，将生活垃圾转变为电能和热能，更能促进生活垃圾减量化，有效解决了“垃圾围城”现象，缓解了土地资源压力。但焚烧过程中会产生含有二噁英、重金属等有害物质的飞灰，若飞灰处置不当则会对周边环境造成危害。因此，结合飞灰处置行业的客观情况，家推进的垃圾分类，可以有效减少飞灰中的重金属等有害物质，从源头减少飞灰的危害。

参考文献

[1]饶荣,罗超,刘青.生活垃圾焚烧飞灰无害化及资源化研究进展[J].有色冶金设计与研究,2018,39(05):29-34+38.

[2]靳美娟.城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化技术研究[J].环境工程学报,2016,10(06):3235-3241.

[3]蒋旭光,常威.生活垃圾焚烧飞灰的处置及应用概况[J].浙江工业大学学报,2015,43(01):7-17.