垃圾焚烧发电厂飞灰处理技术
生活垃圾焚烧飞灰处置技术
关键词 ：生活垃圾 焚烧 飞灰 处置
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈｉ ａ ｅ ｔｏ ｕ ｅ ｅ ｓａｕｓｏ ｏ ｅ ｔ ｎ ｖ ｒ ｅ ｓＭ ＳＷ ｉ ｅ ａｉ ｎ ｆｙ ａ ｈｄ ｓ ｏ ａ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓａ ｄ ｓｒ ｃ ： ｓｐ ｐ ｒｉ ｒ ｄ ｃ ｓｔ ｔｔ ｆｄ ｍ ｓｉ ａ ｄｏ ｅ ｓ ａ ｎ ｈ ｃ ｉ ｎ ｒ ｔｏ ｓ ｉｐ ｓ ｌｔｃ ｎ ｑ ｅ ，ｎ ｎｃ ｌ ｆ ｒ ｃ ｓｓｄ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｅ ｄｏ ｅｄ ｓ ｓ ｌ ｅ ｈ ｉ ｅ ． ｏ ｅ ａ ｔ ｅ ｅ ｏ ｍ ｎ ｎ ｆｔ ｉｐｏ ａ ｃ ｎｑｕ ｓ ｒ ｔ ｈ ｔ Ｋｅ ｏ ｄｓ Ｍ Ｓ ｉ ｃｎｅａｉ ｎ ｆｙ ａ ｈ ｄ ｓ ｏ ａ ｙＷ ｒ ： Ｗ ｎ ｉ ｒ ｔ ｌ ｓ ｉｐ ｓ ｌ ｏ
１ 引言
合后形成 固化体 ，从而减少重金属 的溶 出。 泥材料 是 水 近２ ０年来 欧美等 发达 国家应用 最广 也是最重要的胶 结 料 。水泥固化是将 飞灰和水泥混合，经 水化 反应后形 成 坚硬 的水泥 固化体 ， 从而达 到降低 飞灰 中危险成分浸 出
焚烧 飞灰 是垃圾焚 烧厂 烟气 处理系 统 中除尘装 置 富集 的固体颗粒物， 中含有大量 的重金属和 二恶 英等 其 剧毒物质 ，因此被认为是危 险废物 。根据我 国 《 险废 危 物贮 存污染控制标准》（ １５ ７２ ０ ）及 《 险废物 ＧＢ ８ ９ —０ １ 危 填埋污染控制标准》（ Ｂ１５ ８２ ０ ） Ｇ ８ ９ ．０ １，飞灰必 须送 危险 废物 填埋场进行 处置 。但我 国飞灰 产生量大 ，２ ０ ０ ７年
此外 ，石灰、磷石 膏、石蜡 、沥青 固化等 固化方法 也有应用 ，其 中应用较为广泛 的是沥青 固化 。将沥青作
国内垃圾焚烧发电厂飞灰资源化利用成功案例
国内垃圾焚烧发电厂飞灰资源化利用成功案例国内垃圾焚烧发电厂飞灰资源化利用成功案例如下：1. 案例一：某垃圾焚烧发电厂飞灰用于生产建材某垃圾焚烧发电厂利用飞灰生产了一种名为“环保砖”的建筑材料。
通过加入适量的飞灰和水泥，经过搅拌、压制和硬化等工艺，制成了具有一定强度和稳定性的环保砖。
该砖具有良好的耐久性和隔热性能，可用于建筑工程中的墙体、地面和隔断等部位。
2. 案例二：某垃圾焚烧发电厂飞灰用于土壤改良某垃圾焚烧发电厂将飞灰与土壤进行物理混合，用于土壤改良。
飞灰中的矿物质和养分能够为土壤提供养分，改善土壤质地和结构，增加土壤保水能力和通气性。
同时，飞灰中的微量元素对植物生长也有促进作用。
通过飞灰的利用，改良后的土壤可用于农田种植、景观绿化等领域。
3. 案例三：某垃圾焚烧发电厂飞灰用于水泥生产某垃圾焚烧发电厂将飞灰运送至附近的水泥厂，作为水泥生产的原料之一。
飞灰中的含硅和含铝物质能够与水泥中的石灰反应，生成水泥熟料中的无机胶凝材料。
经过研磨和烧结等工艺，最终制成优质水泥。
该利用方式不仅有效减少了飞灰的排放，还提高了水泥的强度和耐久性。
4. 案例四：某垃圾焚烧发电厂飞灰用于填埋场覆盖某垃圾焚烧发电厂将飞灰用于填埋场的覆盖层。
飞灰具有良好的覆盖性和稳定性，可以有效减少填埋场的异味和蚊蝇滋生。
同时，飞灰中的微量元素和有机物质能够促进填埋场中的土壤生物活动，加速垃圾的分解和降解，有利于填埋场的生态修复。
5. 案例五：某垃圾焚烧发电厂飞灰用于路面修复某垃圾焚烧发电厂将飞灰与沥青进行混合，用于路面修复工程。
飞灰能够增加沥青混合料的稳定性和抗老化性能，改善路面的耐久性和平整度。
该利用方式不仅能够有效利用飞灰资源，还能减少对原材料的需求，降低工程成本。
6. 案例六：某垃圾焚烧发电厂飞灰用于水处理某垃圾焚烧发电厂将飞灰用于水处理中的絮凝剂。
飞灰中的氧化铁和氧化铝等物质能够与水中的悬浮物和污染物结合，形成较大的絮凝体，便于沉降和过滤。
垃圾焚烧飞灰资源化处理技术
第50卷第10期 辽 宁 化 工 Vol.50，No. 10 2021年10月 Liaoning Chemical Industry October，2021垃圾焚烧飞灰资源化处理技术赵洁，张远文，张晓佳，叶红，张新功（青岛惠城环保科技股份有限公司，山东 青岛 266555）摘 要： 噁生活垃圾焚烧飞灰由于含有二英等重金属有毒有害物质，被认为是“危险废物”。
针对生活垃圾焚烧后产生的飞灰处置，面临着占用大量土地资源，且具有二次污染性问题，因此，提出了垃圾焚烧飞灰资源化处置方法，简要的总结了现有的垃圾焚烧资源化处置方法。
关 键 词：垃圾焚烧飞灰； 资源化； 处置法中图分类号：TQ09 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2021）10-1507-05随着我国快速的城镇化发展，人民经济水平普遍上升，产生的垃圾也呈梯子型增长，我国生活垃圾2019年产生量为3.4亿t，2020年垃圾产生量比2019年增长0.2亿t[1]。
“垃圾围城”问题日益突出，垃圾乱堆乱放、污染环境等问题成了普遍关注的热点，然而，日益增长的垃圾飞灰量与没有成熟的飞灰处置设施之间的矛盾，资源化需求激增与缺乏技术标准和规范的矛盾逐步成为制约飞灰处理处置发展的两大问题。
因此，推进垃圾无害化处理已成为改善环境的重要工作而且迫在眉睫。
近年来，在国家和各级地方政府的高度重视下，我国的垃圾焚烧飞灰无害化处理成效初显，垃圾处理运行体系不断完善，处理垃圾设备的数量和处理能力快速增长。
2019年，我国建设大、中、小型垃圾焚烧厂大约600个[2]。
焚烧飞灰一直在增加，如果可以将这些飞灰资源化处置，减少垃圾填埋，这将对社会循环化经济发展有重要的意义。
目前，日本的垃圾可以达到焚烧处理目标，并将其用于路基材、建材中，代替部分原材料进行有效利用，前景广泛。
日本资源化利用处理焚烧灰渣的技术，对我国在处理焚烧灰渣方面有很大的启发。
我国目前主要是利用固化稳定化和填埋法，填埋会占用大量的土地，而且这两种方法不能长期稳定噁飞灰中的二英和重金属，这与我国的可持续性经济发展战略不匹配，从长远来看垃圾焚烧飞灰的资源化利用是我国飞灰处置技术的发展方向。
飞灰安全处置方案有哪些
飞灰安全处置方案有哪些
随着工业化进步和城市化发展，大量的煤燃烧以及焚烧过程产生的飞灰对环境
和人体健康造成了极大的威胁。
因此，飞灰的安全处置成为了当今社会不可忽视的问题。
在这里，我们将介绍飞灰安全处置的几种方案。
1. 废弃填埋
废弃填埋是常见的飞灰安全处置方式之一。
废弃填埋是指将飞灰直接加入到废
弃物填埋场的填埋体中，并用土层将其覆盖。
填埋后，飞灰会与其他废弃物混合并隔绝空气，防止飞灰产生二次污染。
2. 回收利用
飞灰中含有大量的矿物质、氧化物等物质，可以用于制备建筑材料、水泥、陶
瓷等产品。
通过回收利用，不仅可以降低飞灰对环境的污染，而且可以减少资源浪费。
3. 高温焚烧
高温焚烧是一种通过高温将飞灰转化为无机物和水蒸气，从而实现排放的方法。
这种方法需要特定的设备，不仅可以有效减少飞灰的体积，而且可以将有机物质转化为无机物质，减少对环境的污染。
4. 稳定化处理
稳定化处理是将飞灰与化学物质混合，形成一种化学稳定的复合材料，从而防
止飞灰中的有害物质释放到环境中。
这种处理方式可以将含重金属的飞灰转化为无害的硬质材料，达到减少对环境污染的目的。
5. 粉尘控制
飞灰的产生离不开物理过程。
进行粉尘控制可以减少工业生产中飞灰的产生，
从源头上降低环境污染。
在对飞灰进行安全处置的过程中，除了选择合适的处理方案外，监测污染物质
的种类和浓度也非常重要。
只有在对飞灰进行全面、精确的检测后，才能进行正确的处置。
飞灰填埋工艺
飞灰填埋工艺飞灰填埋工艺是一种将产生的飞灰通过填埋的方式进行处理的技术。
飞灰是燃煤发电厂燃烧煤炭产生的固体废弃物，其中含有一定的重金属和有毒物质，对环境和人类健康造成一定的威胁。
因此，合理、安全、有效地处理飞灰是燃煤发电厂必须面对的重要环保问题之一。
飞灰填埋工艺主要是将飞灰运输到填埋场，通过土地填埋的方式进行处理。
这种工艺相对简便，成本较低，能够有效减少飞灰对环境的污染。
下面将详细介绍飞灰填埋工艺的流程和关键环节。
一、飞灰填埋工艺流程1. 飞灰收集：燃煤发电厂通过烟气净化设备将燃煤产生的飞灰进行收集。
收集到的飞灰经过初步处理，去除其中的大颗粒物质和水分。
2. 运输和储存：收集到的飞灰通过运输设备（如输送带、卡车等）运输到填埋场。
在运输过程中，需要注意防止飞灰的扬尘和泄露，避免对周围环境造成污染。
3. 填埋操作：到达填埋场后，飞灰进行堆放和填埋。
填埋场要求具备一定的防渗漏措施，以避免飞灰渗透至地下水和土壤中。
填埋时需要按照一定的厚度进行分层填埋，保证填埋的稳定性和安全性。
4. 压实和覆盖：填埋完成后，需要对填埋的飞灰进行压实，以减少飞灰体积，提高填埋效果。
然后，覆盖填埋场，防止飞灰暴露在空气中，减少二次扬尘和飞灰的飘散。
二、飞灰填埋工艺的环保效益1. 减少污染：飞灰填埋工艺能够有效减少飞灰对环境的污染。
通过填埋，可以避免飞灰的扬尘和飘散，减少对空气质量的影响。
同时，填埋场的防渗漏措施也能够防止飞灰对地下水和土壤的污染。
2. 节约资源：飞灰中含有一定的重金属和有毒物质，如果不进行处理，可能会对水环境和生态系统造成严重影响。
通过填埋处理，可以将这些物质固定在填埋场中，减少对其他环境介质的污染。
3. 节约土地：填埋是一种相对较小的占地方式，相比其他处理技术（如焚烧、固化等），填埋需要的土地面积较小，能够节约土地资源。
三、飞灰填埋工艺存在的问题与解决方案1. 飞灰的稳定性：飞灰中含有一定比例的煤灰，其物理性质和化学性质会随煤种和燃烧条件的不同而变化，因此在填埋过程中需要进行稳定化处理，确保填埋后的飞灰稳定性。
危废焚烧飞灰水洗预处置
5
2.4 飞灰中的稀缺资源
飞灰中的稀缺 资源
飞灰产量
水泥原料
飞灰中的不溶物主要以钙、 硅、铝、铁等无机成分为 主，能替代优质石灰石烧 制水泥熟料。
飞灰富含钠盐和钾盐资源。 飞灰中钾盐含量约10%。
盐类 我国钾盐资源严重短缺，
被国土资源部列为8种大 宗紧缺矿产之一。保障国 内钾盐资源的安全就相当 于保障我国的粮食安全。 按照钾肥含氯化钾62%以 400万吨（2上01的6年标）准1计00算0万。吨（2020年）
01 严格遵循相关 GB30485—2013
标准
• 《水泥窑协同处置固体废弃物污染防治技 术政策》—环保部2016年72号文件
• 垃圾焚烧飞灰具有高氯，硫，碱的特征，
容易成为水泥窑结皮堵塞的诱因。
02
•
洗脱除盐是关
飞灰的脱氯——为了提高水泥窑处置飞灰 的能力，避免窑结皮堵塞，飞灰的脱氯处
键
理则是决定能否利用水泥窑协同处置飞灰
飞灰原灰2 9.62 3.98 1.50 39.15 2.56 2.05 1.22 5.89 17.72 2.57
飞灰原灰3 9.80 4.07 1.45 37.79 2.64 2.92 2.70 5.88 18.90 4.62
•飞灰本体物----生石灰 •飞灰中有害物质来源---酸性烟气
飞灰原灰4 9.61 4.04 1.47 38.88 2.86 5.42 4.50 5.12 18.63 8.07 飞灰原灰5 9.50 4.03 1.50 42.04 2.00 5.77 5.73 3.28 19.02 9.53 飞灰原灰6 9.48 4.12 1.47 39.27 2.64 5.35 4.01 4.67 20.10 7.53 飞灰原灰7 9.33 4.04 1.44 39.34 2.67 5.29 4.12 4.83 20.42 7.60
生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术要求
生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术要求1.总体要求1.1 应根据后续利用或处置方式对飞灰污染控制的要求，选择适当的处理技术。
1.2 对飞灰处理和处置技术，有专用污染控制标准的，执行专用污染控制标准。
2 收集、贮存、运输污染控制要求2.1 飞灰贮存设施应具备防扬尘、防雨、防渗（漏）等措施，并应符合 GB 18597 的要求。
2.2 飞灰贮存设施收集的废气直接排放的，其颗粒物应不超过 GB 16297 规定的排放浓度限值。
如果收集的废气导入生活垃圾焚烧炉烟气排放系统排放，应不影响焚烧炉烟气达标排放。
2.3 在飞灰贮存、运输过程中，应采用封闭包装或置于密封容器内，或使用封闭槽罐车散装运输。
2.4 飞灰收集、运输、贮存的其他要求应符合 HJ 2025 的规定。
2.5 飞灰处理产物的收集、运输、贮存应根据其管理属性分别符合相关标准的要求。
3 处理和处置污染控制要求3.1 飞灰处理工艺包括水洗、固化/稳定化、成型化、低温热分解、高温烧结、高温熔融等。
应满足以下要求：a) 飞灰处理设施应具备对飞灰进料量、处理温度、处理时间等运行参数的自动控制功能。
b) 飞灰处理应设置检修飞灰、不合格飞灰处理产物的处理系统或者返料再处理装置。
c) 飞灰处理过程产生的废水应优先返回工艺过程进行循环使用或综合利用。
废水处理后直接向环境排放的，应符合 GB 8978 的要求。
d) 飞灰低温热分解、高温烧结和高温熔融过程排放废气中的颗粒物、重金属、二噁英类等大气污染物应不超过 GB 18484 规定的排放浓度限值。
e) 在飞灰处理过程中，应采取防止飞灰飘散和遗撒的措施。
飞灰及其处理产物装卸、中转、投加等易产生粉尘的区域应密闭并配备布袋除尘器等高效除尘装置，排放废气中颗粒物应不超过 GB 16297 规定的排放浓度限值。
除尘装置收集的粉尘应返回飞灰贮存设施或处理处置工艺过程。
f) 在飞灰处理过程中，因飞灰的装卸、设备故障及检修等原因造成撒落的飞灰应及时收集，并返回飞灰贮存设施或处理处置工艺过程。
焚烧飞灰处理技术
高温处理法具有减容率高、熔渣ห้องสมุดไป่ตู้质稳定、 无
面所讲的只是其中常用的比菠 具体的处理技术。 一 般来讲 ， 飞灰的固化稳 定化技术可分为： ①化学法 （ 固化、 水泥 火山灰固化、 石灰固化 、 磷酸盐稳定化、 及其他化学方法）②物理法（ ； 宏包容 、 非化学法的 微包容 ） ； ③热法 （ 热塑性材料包 容、 玻璃化） 等等 。 有六个经常使用的系统， 几乎可以涵盖固化礁 定化 技术所有的处理处置方法、 产品等。 这六个系统是 ： 波特兰水泥法、水泥 煤灰法、水泥榕解硅酸盐 法、 石灰 法、 窑灰法（ｉ ｓ 、 ｋ ｎ ｕｔ 磷酸盐法。 ｌｄ ） ６ 飞灰的资源ｆ币用 匕４ 飞灰 —般经稳定化处理 后， 送至填埋场填埋。 目 前国内 已尝试对飞灰进行资源化利用。 外 飞灰作 为危险废物， 其综合利用必须从资源作用和环境影 响两方面考虑 ， 既要有资源化利用的可行性 ， 又要 在经济成本与环境保护中找到最佳平衡点。 当前的 飞灰利用主要考虑以下因素： 无害化、 经济成本、 适 宜性、 使用性能 。 主要利用方式有 ： 混凝土材料在混凝土中飞灰有两方面的应用 ： 水泥的替代物和凝聚体。 因为飞灰中 含有很多水泥 物质 ， 因此可以 代替混凝土中的水泥。粉状的飞灰 不能问作作为骨料， 需要混入砂， 所产生的混凝土 属轻质混凝土 ， 致密度和强度都较低 ， 但有较好的 绝热 眭 和隔音 ， 可用于室内建筑。或者对飞灰进行 烧结 ， 使飞灰的强度提高。 陶瓷和玻璃。 陶瓷是基于消耗大量硅酸盐物质 的产品 ， 飞灰用于陶瓷正是基于此， 资助细颗粒的
为研 究 对 象， 行 了较 为 深 入 的 分析 。 进 关键 词 ： 圾 焚烧 ； 灰 ； 理 技 术 垃 飞 处
城市生活垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后烟 气除尘设备收集下来的那一部分物质 ， 其产量与垃 圾种类、 焚烧条件 、 焚烧炉型及烟气处理工艺有关， 般约占被焚烧垃圾量的 ３ －％。因其中含有大 ％５ 量有害的溶 出性重金属物质 ， 我国《 城市固体废物 管理法规》规定城市垃圾焚烧飞灰为危险废物 ， 必 须特殊处理。 飞灰中的重金属的来源于城市生活垃 圾中的纸屑 、 、 电池 建筑材料 、 颜料等 ， 危害性更大 的还是由于我 国 分类收集系统没真正建立起来 ， 一 些工业垃圾混人一般生活垃圾中， 使得生活垃圾中 重金属含量增加。生活垃圾焚烧处理过程中 ， 炉内 温度高达 ８ ０ ５ 摄氏度 ， 许多重金属在高温下可能转 化为气态形式， 冷却后凝聚附着在微粒上 ， 而随着 废气进 ＾ 烟道， 最终被除尘设备捕获 。由于重金属 在高温过程中有浓缩作用 ， 使得焚烧产生的飞灰 中 重金属浓度相当高，例如 Ｈ 、ｂＣ 、ｎ等易挥发 ｇＰ 、 ｄｚ 的重金属大部分都附集在飞灰中， 如果不进行有效 处置 ， 将会进人生态循环中， 其对生态环境 的影响 不容忽视 。随飞灰进入环境中的重金属不会降解 ， 只会在环境中迁移 ， 它们不会被净化而消除。 此 ， 因 对飞灰进行科学有效 的处理对环境保护和资源的 再利用都有着十分重大的意义。 １ 填埋法 填埋处置是危险废物最常用 的 处置方式之一 ， 是将危险废物包容和隔离起来 ， 使其对人体健康和 环境的即时和长期有威胁降到最低程度。 为达到这 些目 ， 标 填埋场的设计、 、 施工 运行和维护必须按一
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l 垃圾焚烧飞灰对环境的影响 垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质。飞灰的产量与垃圾种类、焚烧条件、焚烧炉型及烟气处理工艺有关,一般约占垃圾焚烧量的3%~5%左右。分析表明:垃圾焚烧飞灰并不是化学惰性物质,其中有含量较高的能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多种有害重金属物质和盐类,若处理不当,将会造成重金属迁移,污染地下水、土壤及空气。检验结果表明,垃圾焚烧炉会使周边区域内大气中的重金属污染增加20%左右。同时,飞灰中的二恶英也是潜在的重要环境污染物。由于垃圾焚烧飞灰中的重金属和二恶英等难于自然降解,因此其对环境的影响十分严重。如何安全有效地处置垃圾焚烧飞灰即成为急需解决的环境和社会问题。
2 飞灰处理技术现状 国内外对飞灰中重金属特性研究结构表明;具有高沸点的重金属在燃烧过程中易均匀凝结,从而形成飞灰的核心,而高温下易挥发的重金属会随着温度下降凝结在飞灰的表面,飞灰中重金属随飞灰的粒径减少而增加。飞灰中重金属浸出毒性与飞灰的粒径、表面积、pH 值有关,主要依赖飞灰中重金属存在的形态。Ca(OH)2对Cd、Zn、Cr的溶出有较强的抑制作用,但对Pb有促溶作用。研究认为1000℃高温中加入CaCl2熔融飞灰3h以上,可以降低飞灰中的重金属含量,并使飞灰中重金属的溶出率降低;然而Al和Cr加热处理后,Al的浸出反而增加,主要因为加热处理飞灰后,的形态由铝硅酸盐态转变为可溶性的铝铁氧化物,Cr 的情况也是如此。研究表明在垃圾焚烧中使用活性炭粉末除尘时,焚烧排放尾气中的二恶英浓度比未加活性炭时降低了54%,这说明大量的二恶英转移到了飞灰中。因此,随着国家大气排放标准的严格实施,垃圾焚烧产生的二恶英类将主
要进入飞灰,从而使飞灰的污染控制显得更加重要。 根据垃圾成分的不同,目前国内外对垃圾焚烧飞灰通常采用的处理方法有:①经过适当处理按危险废物填埋。但处理成本较高;②固化与稳定化。主要有水泥固化、沥青固化、熔融固化、化学药剂固化稳定化等。经过固化的飞灰,如符合浸出毒性标准的要求,则可以按普通废物填埋处理。其主要作用是使飞灰中的重金属及其污染组分呈现化学惰性或被包容起来,以便运输和处理,并可降低污染物的毒性和减少其向生态圈的迁移率;③将重金属与飞灰分离,分别进行资源化处理、如酸提取、碱提取、生物提取等。本文主要对固化与稳定化进行分析。
2.1 固化与稳定化法 固化与稳定化技术是国际上处理有毒废物的主要方法之一,而水泥基材料是近2O年来欧美等发达国家应用最广也是最重要的胶结料。
2.1.1 水泥固化法 固化处理是利用固化剂与垃圾焚烧飞灰混合后形成固化体,从而减少重金属的溶出。水泥是最常见的危险废物固化剂,因此工程中常采用水泥对焚烧飞灰进行固化处理。飞灰被掺入水泥的基质中后,在一定的条件下,经过一系列的物理、化学作用,使污染物在废物水泥基质体系中的迁移率减小(如形成溶解性比金属离子小得多的金属氧化物)。有时,还添加一些辅料以增进反应过程,最终使粒状的物料变成粘合的混凝土块。从而使大量的废物因固化而稳定化。对垃圾焚烧飞灰进行稳定化处理的研究结果表明,无论是采用水洗、粉碎等飞灰前处理工艺,处理后的砌块均难以达到较高的强度。另外在研究飞灰中的重金属浸出时发现,由于飞灰中氯离子的影响,经固化后的砌块中铁、铜、锌等离子容易浸出而导致污染物超标。
因此,尽管水泥固化处理飞灰具有工艺成熟、操作简单、处理成本低等优点,但由于垃圾焚烧飞灰中含有较高的氯离子,采用水泥固化法处理必须进行前处理,以减少氯离子对固化后砌块的机械性能以及后期重金属离子浸出等问题,这样在很大程度上提高了对飞灰处置场建设和运行的要求,造成成本增加,限制了该方法的应用。
2.1.2 药剂稳定化法 药剂稳定化技术以处理重金属废物为主,目前已经发展了多种重金属稳定化技术,如pH值控制技术、氧化,还原电势控制技术、沉淀技术、吸附技术和离子交换技术等。这类技术目前在垃圾焚烧飞灰稳定化处理方面应用较少,但是一个发展方向。尤其是药剂稳定化与其它稳定化方法相比具有工艺简单、稳定效果好、费用低廉等优点。目前发展较快的螯合型有机重金属稳定化药剂,对包括垃圾焚烧飞灰在内的多种重金属污染物的稳定化处理效果已经得到试验证明。对重金属螯合剂处理垃圾焚烧飞灰进行实验,并与Na2S和石灰处理等效果进行比较,结果表明,螯合剂投加量0.6%时,捕集飞灰中重金属的效率高达97%以上,为达到相同的稳定化效果,螯合剂的使用量要比无机稳定化药剂少得多。同时,通过l4个月的微生物影响实验表明,重金属螯合剂稳定化产物在填埋厂的环境下,其稳定性不受微生物活动的影响。
目前,一般采用的稳定化药剂有:石膏、磷酸盐、漂白粉、硫化物(硫代硫酸钠、硫化钠)、高分子有机稳定剂、铁酸盐、粘土矿物等,磷酸盐处理飞灰后重金属Pb在pH值4~l3范围内浸出很小。
2.1.3 熔融固化技术 (1)烧结法。烧结法是将待处理的危险废物与细小的玻璃质,如玻璃屑、玻璃 粉混合,经混合造粒成型后,在1000~1100℃高温熔融下形成玻璃固化体,借助玻璃体的致密结晶结构,确保固体化的永久稳定。但该方法需充分结合化学稳定和熔融处理工艺才能降低垃圾焚烧飞灰对环境的危害。
(2) 熔融法。熔融法是在燃料炉内利用燃料或电将垃圾焚烧飞灰加热到 140O℃左右的高温,使飞灰熔融后经过一定的程序冷却变成熔渣,熔渣可作为建筑材料,实现飞灰减容化、无害化、资源化的目的。熔融固化需要将大量物料加温到熔点以上,无论采用电或其它燃料,需要的能源和费用都相当高。相对于其它处理技术,熔融固化的最大优点是可以得到高质量的建筑材料。 高温处理法具有减容率高、熔渣性质稳定、无重金属等溶出的优点,已受到广泛的关注,国外已研究出多种垃圾焚烧飞灰处理的高温熔融炉,并已在日本和欧洲有少量使用。但采用高温熔融工艺需要消耗大量的能源,同时由于其中的Pb、Cd、Zn等易挥发重金属元素需进行后续严格的烟气处理,故处理成本很高,只能在经济发达的国家应用。
2.2 湿式化学处理法 飞灰湿式化学处理法有加酸萃取和烟气中和碳酸化法等,该工艺运行成本较低,可回收重金属和盐类,但产生的废水、废气和污泥需要进行必要的处理。目前很少应用。
2.3 安全填埋法 安全填埋法是将垃圾焚烧飞灰在现场进行简单处理后,送入安全填埋场填埋处理的方法,这是目前垃圾焚烧飞灰处理最安全可靠的手段之一。但安全填埋场的建设和运行费用居高不下,垃圾焚烧处理厂难以承受,同时也不能达到减容化和资源化的目的,因此今后会逐渐减少这种方法的应用。
由于长期缺乏科学的管理体系和配套的处置技术,如前所述,相当部分废物未经处理处于堆存或直接排入环境,造成严重的环境污染。
在危险废物处理处置技术方面,我国已经掌握了一些行之有效的处理处置手段,如物理化学法、固化法及高温焚烧等,其中,稳定化/固化在区域性集中管理系统中占重要的地位,因为经其它无害化、减量化处理的废物,都要全部或部分地经过稳定化/固化处理后,才能进行最终的处置或综合利用。目前已经应用和正在开发的稳定化/固化技术有水泥固化、石灰固化、溶融固化、热塑性固化、自胶结固化、化学药剂稳定化等,其中水泥固化工艺简单、成本低,是最常用的危险废物稳定剂。但由于应用规模较小和资金不足等方面和原因,在成套设备制造质量和生产能力方面和发达国家相比还存在较大的差距,远远不能满足我国危险废物处理工作的实际需要。
2.2生活垃圾焚烧厂飞灰 随着焚烧处理的迅猛发展,焚烧飞灰产量巨大。到2001年底。全国运行和在建的焚烧处理装置超过13,150t/d,按照焚烧飞灰量是焚烧垃圾量的3%估算,每年垃圾焚烧将产生飞灰14万t,而且近几年我国焚烧处理规模以5%的速度递增。预计在2006年我国生活垃圾焚烧处理比例将达到5%,将导致垃圾焚烧飞灰量的快速增加,所以开发适宜的焚烧飞灰处理技术将成为近年来环保领域研究的热点之一。
焚烧飞灰作为一种高比表面物质,它不但富集大量的汞、镉、铅等有毒重金属,而且也富集了大量的二恶英类物质,是一种同时具有重金属危害特性和环境持久性有机毒物危害特性的双料危险废物,对人体健康和生态环境具有极大的危害性。
焚烧飞灰的处理主要包括高温处理、水泥固化处理和湿式化学处理三种。高温处理包括烧结和熔融两种方式。烧结和熔融技术都源于材料领域,烧结从宏观方面来讲,是在高温作用下,固体颗粒获得扩散能量,将大部分甚至全部气孔从晶体中排除,在低于熔点温度下变成致密的烧结体并符合材料特性的要求;烧结温度通常发生在主要成分绝对熔融温度的1/2—1/之间。熔融是在高于飞灰熔点的温度下,飞灰中固体颗粒发生熔融相变,成为液态溶渣,然后经过快速冷却形成致密的玻璃态溶渣,将重金属固化在网络中实现稳定化目的。玻璃态溶渣可以作为建筑材料达到资源化作用。高温处理可以分解破坏绝大部分二恶英类有机污染物并将大部分重金属固化在固体中实现稳定化。相对于水泥固化和化学处理而言,高温处理运行非适中,减量显著,减量可达1/2~1/3,稳定性高,并可实现资源化利用。
欧美发达国家生活垃圾焚烧飞灰中碱金属氯化物含量较低,研究主要集中在利用水泥窑煅烧将飞灰固化作为建筑材料。而日本、韩国等亚洲国家由于生活垃圾塑料类物质含量较高,焚烧飞灰中氯化物,尤其是碱金属氯化物含量较高,水泥固化得到的固化体强度和浸水性较差,重金属的长期固定效果差,因此,在日韩国家,研究主要集中在高温处理,尤其是在熔融玻璃化方面。
2.3含重金属的废物 由于在各类危险废物中,重金属废物占有很大的比例,它们以各种各样的方式危害环境。在处理中,除了一部分可回收利用外,其于大部分都需要进行稳定化处理,以达到无害化的目的。有些冶金行业固体废物由于含有可浸出的重金属等污染物质,不能直接排放环境,在最终环境无害化处置前也应进行固化预处理。常规的技术种类(如应用最多的水泥固化或石灰固化法)很多,但在用于重金属废物处
理时都有局限性,特别是受PH值变化的影响,当PH值较低时,重金属废物处理时都有局限性,特别是受PH值变化的影响,当PH值较低时,重金属离子会再溶出,没有达到长期稳定化的目的,在最终处置时,将会产生二次污染,增加水泥石灰等固然可以提高稳定性和降低浸出率,但处理费用和固化后的体积也随之增加。
固化稳定剂在国外已有广泛应用,如美国Chongx公司稳定技术不仅可处理无机物也可以处理一些有机物;可处理固态废物也可以处理液态废物。该技术早在1976年就获专利。台湾采用“超水泥固化剂(M.S.K)”也是在水泥中加稳定剂,比应用一般水泥费用要节约250%。国外已有一种流动处理危险废物车,配备仪器和稳定剂及搅拌器,定期赴厂矿。将其需处理的危险污泥等就地处理。