葉 紅，張曉佳，張保存，張新功，趙 潔

(青島惠城環(huán)保科技股份有限公司，山東 青島 266555)

近年來(lái)，因生活垃圾焚燒處理技術(shù)具有速度快，占地面積少，減量化和無(wú)害化效果顯著的優(yōu)點(diǎn)，垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng)，但隨之產(chǎn)生了新問(wèn)題——垃圾焚燒飛灰的處理。垃圾焚燒飛灰是一種高比表面積物質(zhì)，成分含有煙道灰、加入的化學(xué)藥劑及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物等，是垃圾焚燒裝置的煙氣凈化系統(tǒng)中收集的殘余物，主要包括除塵器飛灰和吸收塔飛灰。垃圾中所含的重金屬及在焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的二噁英類物質(zhì)在焚燒過(guò)程中會(huì)遷移和轉(zhuǎn)化至飛灰中，因此，垃圾飛灰中富集了大量的鉛、鎘和汞等有毒重金屬及二噁英類致癌物質(zhì)。垃圾焚燒飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，危險(xiǎn)廢物編號(hào)HW18。垃圾飛灰的處理問(wèn)題已經(jīng)成為制約、阻礙生活垃圾處理行業(yè)的瓶頸。

1 垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)

1.1 水泥固化-填埋

目前，水泥固化技術(shù)是國(guó)際上最常用的危險(xiǎn)廢物固化技術(shù)，是在水泥的水化反應(yīng)過(guò)程中，利用物理化學(xué)反應(yīng)將飛灰中的重金屬固化于生成的水化硅酸鹽中，得到氫氧化物或絡(luò)合物等形態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定物質(zhì)。

學(xué)者們[1]探討了利用水泥固化和藥劑穩(wěn)定化相結(jié)合的方式來(lái)處理垃圾焚燒飛灰的效果，研究結(jié)果表明，如果單獨(dú)采用硅酸鹽水泥固化處理垃圾焚燒飛灰，水泥摻量不少于35%；但若藥劑穩(wěn)定化與水泥固化協(xié)同使用，水泥摻量可下降至15%左右，飛灰固化體即可達(dá)到填埋標(biāo)準(zhǔn)。靳美娟[2]用硫鋁酸鹽水泥對(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行固化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，飛灰摻量為40%時(shí)，固化體中重金屬浸出濃度隨浸提劑pH值降低而增大，但當(dāng)pH值大于5時(shí)，重金屬浸出實(shí)驗(yàn)未測(cè)出含量。進(jìn)行XRD檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，飛灰中可溶性鹽在水泥水化反應(yīng)的過(guò)程中固化，重金屬Cr以CrO42-的形式固化于鈣礬石中。賀杏華等探討其固化機(jī)理發(fā)現(xiàn)，重金屬物質(zhì)主要是通過(guò)物理包膠、替換、沉淀或吸附機(jī)制固化于水泥水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中[3]。為探索如何加強(qiáng)飛灰中重金屬的穩(wěn)定效果，宋旭艷等[4]采用水、磷酸分別對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，與水處理相比，采用磷酸處理后飛灰的凝結(jié)時(shí)間略短，重金屬穩(wěn)定性可進(jìn)一步提高。用預(yù)處理后的飛灰進(jìn)行水泥固化實(shí)驗(yàn)，體系的性能包括凈漿抗壓強(qiáng)度、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度均隨著水泥摻量的增加而增大。水泥固化-填埋是目前我國(guó)主要的飛灰處置方式，該技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單、易于操作，處理成本費(fèi)用較低，但隨著環(huán)保壓力的加大，飛灰產(chǎn)量的增加，填埋場(chǎng)地壓力劇增，加之重金屬的長(zhǎng)期穩(wěn)定性也較差，填埋場(chǎng)使用壽命有限。

1.2 熔融處理技術(shù)

飛灰熔融處理技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速，其利用高溫來(lái)實(shí)現(xiàn)飛灰中二噁英類有機(jī)污染物的降解和重金屬的有效固化。根據(jù)溫度不同，一般可分為燒結(jié)法和熔融/玻璃化兩種。燒結(jié)法利用1000～1100℃的溫度將飛灰燒制成致密堅(jiān)硬的燒結(jié)體，在燒結(jié)過(guò)程中飛灰中氣孔排除后，顆粒黏結(jié)。熔融法一般是利用專用燃料爐使溫度達(dá)到在1400℃左右，高溫下飛灰先熔融，后冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)槿墼?，后續(xù)作為建材綜合利用。

在自行設(shè)計(jì)的旋風(fēng)爐實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，王學(xué)濤等[5]對(duì)焚燒飛灰進(jìn)行玻璃化熔融實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)研究了焚燒飛灰熔融前后微觀形貌、灰渣中重金屬特性和浸出特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明熔融后的玻璃態(tài)熔渣重金屬浸出率低于美國(guó)EPA的標(biāo)準(zhǔn)限值。高飛等[6]采用具有二路進(jìn)氣雙陽(yáng)極特殊結(jié)構(gòu)的熱等離子體噴槍對(duì)飛灰進(jìn)行熔融處理，得到的熔渣的微觀結(jié)構(gòu)緊密光滑且無(wú)空隙，Cd、Cr、Ni、Pb浸出實(shí)驗(yàn)表明，該方法很好的固定了重金屬，浸出濃度已無(wú)法檢出，該熱等離子技術(shù)是一種處理垃圾焚燒飛灰的有效手段。趙俊東等[7]提出了一種僅以煤為燃料，不需要消耗燃油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源的低溫固定床燒結(jié)處理工藝，并對(duì)此燒結(jié)爐在鼓風(fēng)速度、風(fēng)口數(shù)量、風(fēng)口直徑、爐料粒徑條件下?tīng)t內(nèi)冷態(tài)的氣流特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。

1.3 飛灰水泥窯共處置技術(shù)

飛灰水泥窯共處置技術(shù)是一種焚燒飛灰資源化處理的常見(jiàn)技術(shù)。這種技術(shù)利用飛灰中的鹽分，將其制作成水泥，減輕了危險(xiǎn)廢物安全填埋場(chǎng)的環(huán)保壓力的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)一定程度的盈利，具有經(jīng)濟(jì)效益。北京市琉璃河水泥有限公司首次實(shí)現(xiàn)了飛灰水洗預(yù)處理與水泥窯共處置技術(shù)相結(jié)合的工業(yè)化生產(chǎn)，建成了國(guó)內(nèi)首條中試生產(chǎn)線，生產(chǎn)實(shí)踐證明這些技術(shù)可靠、環(huán)保、安全、無(wú)二次污染，產(chǎn)業(yè)化前景十分樂(lè)觀[8-9]。蘆澍[10]對(duì)水泥窯協(xié)同處置垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)中水洗預(yù)處理工藝及后續(xù)污水處理工藝進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，水洗單元采用逆流二次漂洗對(duì)氯離子去除效果明顯優(yōu)于其他水洗方式，并節(jié)約用水量50%，在液固比為3∶1進(jìn)行洗灰時(shí)，對(duì)氯離子的去除率能到達(dá)90%以上，進(jìn)一步增大液固比氯離子去除率沒(méi)有顯著提高，在后續(xù)污水處理單元中，通過(guò)中和、混凝、沉淀、過(guò)濾工藝，可以有效的去除重金屬、鈣離子含量，滿足后續(xù)脫鹽結(jié)晶單元要求。飛灰在進(jìn)行水泥窯共處置時(shí)可產(chǎn)生大量的CO2，因此白晶晶等[11]較為系統(tǒng)地研究了CO2對(duì)水洗液中重金屬離子尤其是Pb和Zn的共沉淀效應(yīng)，結(jié)果表明CO2沉淀處理在最佳工藝條件(CO2濃度為10%(φ)、通入時(shí)間為80 s、流速為2 mL/min以及體系反應(yīng)溫度為40～50℃)下，Pb和Zn的殘留率分別降至3%和0.1%以下。

2 展望

垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)在我國(guó)的快速發(fā)展，促進(jìn)了垃圾焚燒技術(shù)的日趨成熟。焚燒飛灰的不斷增加與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾不斷加劇，飛灰的資源化利用成了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題，更將成為今后飛灰處理的必然要求和趨勢(shì)。目前，有一些技術(shù)已經(jīng)成功進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用，適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、處理成本低及資源化利用將成為未來(lái)飛灰處理技術(shù)的發(fā)展方向。