生活垃圾焚烧飞灰处置技术目前的发展怎么样

生活垃圾焚烧飞灰富含

二噁英

、重金属和可溶盐，属于危险废物，需进行无害化处理。但垃圾焚烧产业，普遍存在“重烟气、轻飞灰”问题，造成飞灰处置技术和能力不足，成为当前制约垃圾焚烧产业发展的重要瓶颈。本文综述了飞灰的产生、物化特性以及处置技术。重点介绍了当前普遍采用的三种处理方式以及技术应用难点，包括螯合稳定耦合填埋、水洗脱盐耦合水泥窑协同处置和熔融玻璃化处理等。本文为垃圾焚烧飞灰的

无害化处理

行业提供技术借鉴。

一、飞灰物化特性及处置难点

飞灰成分复杂，与垃圾组分、焚烧炉型和烟气净化工艺等多种因素有关。飞灰粒径普遍在10-μm，且颗粒形状极不规则。飞灰主要由Ca、Cl、Na元素组成（表1），其中Ca主要来源于脱酸过剩石灰，Cl主要来源于含氯塑料和食品垃圾。氯化物以及钠盐多为可溶盐，飞灰中可溶盐含量多在10%-30%，也可能高达40%。可溶氯化物是飞灰处置的难点，氯化物会增加重金属浸出毒性和风险，对飞灰资源化利用造成困难，也会造成填埋堆体发生坍塌。在熔融/烧结过程，高温下飞灰可溶盐挥发，产生盐雾等污染。在水泥窑协同处置过程，飞灰直接进入水泥窑，造成水泥窑结皮、堵塞，还会导致生产出的水泥不符合国家相关标准。

二、飞灰处置技术要求

目前生活垃圾焚烧飞灰处置主要依托政府处置能力，如在建设与运行协议中规定飞灰在厂区预处理后进到国有填埋场进行托底处置。若由企业自主市场化处置，飞灰处置费用可高达-元/吨。

螯合稳定耦合填埋是目前国内外处理飞灰的主要方法。将飞灰中的重金属固化稳定化，使飞灰重金属浸出毒性降低。稳定螯合主要有水泥固化和化学药剂螯合两种手段。

水泥作为固化剂已在工程上成为了一种常用的危废处理技术。水泥和飞灰掺混后，通过水化反应形成块状水化硅酸块产物，具有低重金属浸出性和高稳定的特点。水泥固化技术显著降低重金属浸出风险，工艺和设备简单，成本低廉。水泥使用量一般是飞灰量的15%左右，因此水泥固化后固废体积增大，减少填埋场库容使用年限，并且飞灰中可溶盐缓慢溶解也易造成水泥固化体破碎，降低结构强度，造成重金属浸出毒性风险。水洗能显著去除飞灰中可溶盐，降低重金属浸出浓度，但重金属浸出浓度无法达标（表2）。水洗降低飞灰可溶盐从而提高飞灰水泥固化块的强度，并且水洗预处理飞灰所制水泥固化块重金属浸出浓度更低，如Pb浸出浓度比原灰所制水泥固化块降低11%。因此，水泥固化前宜水洗预处理，不仅降低堆体塌方风险，也能降低重金属长期浸出风险，但目前还无工程应用。

化学药剂螯合是利用化学药剂通过螯合作用使重金属离子形成难溶于水的螯合物质，该螯合物质中重金属具有迁移性差、毒性低和溶解度小等特征。目前常用的飞灰螯合剂可分为Na2S、磷酸盐、有机螯合剂（二硫代氨基甲酸盐-DTC类和二甲基二硫代氨基甲酸钠福美钠等）等。无机螯合剂较有机螯合剂便宜，但有机螯合剂具有投加量少、螯合反应快、抗酸浸出能力强等优点。有机螯合剂已是当前飞灰螯合剂研究热点，目前飞灰地聚物稳定重金属也受到了科研重视。化学药剂稳定化技术可以实现垃圾焚烧飞灰的无害化处理，达到增容小的效果，处理后产物长期稳定性好，不易出现二次浸出风险。但螯合剂通常具有一定的选择性，难以同时螯合捕集多种重金属。

目前多采用化学药剂螯合联合水泥固化工艺，有效保障螯合效果，并合理控制成本和增容。如多采用~3%化学药剂和~15%水泥，并且部分企业采用渗滤液处理产生的浓缩液作为飞灰稳定化用水，但目前普遍不进行块状定型。

二、水洗耦合水泥窑协同处置

飞灰中可溶盐含量可超过30%，且多为氯盐，水洗可降低飞灰中可溶盐以及氯含量，满足飞灰后续处置及利用要求。目前水洗多为飞灰水泥窑协同处置的预处理方法，可提高水泥窑协同处置效果，保障水泥质量。飞灰水洗脱盐影响因素较多，影响程度为水灰比水洗频率水洗温度搅拌频率水洗时间。考虑脱氯效果和经济性水灰比普遍在5:1-10:1范围，由于水洗废水结晶不仅回收了结晶盐，同时水也实现循环利用，因此实际耗水量小于1:1（水灰比）。也有研究使用CO2鼓泡可提高飞灰中难溶盐氯化物的脱除效率，但未见工程应用。水洗脱盐机理包括氯化物晶体的物理和化学溶解；离子在固体晶格中的内扩散；离子在灰粒附近的静态液膜中的外扩散等。

国内外都对水泥窑协同处置飞灰进行了大量的研究，欧盟水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰已三十余年。年欧盟水泥工业原料替代率平均为30%，其中大部分为生活垃圾焚烧飞灰。由于国内生活垃圾焚烧飞灰氯含量较高，入窑前须预处理将飞灰氯含量降至1%以下，因此飞灰多采用先水洗脱盐后再运输到周边区域的水泥厂进行协同处置。水洗耦合水泥窑协同处置工艺常规路线可见图3。水洗耦合水泥窑协同处置能够实现飞灰的无害化与资源化，节约处理能耗，减少水泥原料消耗。水泥窑协同处置飞灰具有处理能力大、降解二噁英和固化重金属等优势。但飞灰中高浓度的氯盐会降低水泥品质，且对水泥窑壁面造成腐蚀。《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》（HJ-）要求飞灰预处理后可溶性氯含量不超过2%，以不高于1%为宜；《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ-）也规定入窑物料中氯元素含量不应大于0.04%。因此需要对飞灰进行水洗预处理，降低氯含量。

经过多年发展，国内水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰技术已相对成熟，但仍然存在诸多难点，例如：

（1）经水洗后的湿灰，含水率通常在30%左右，湿灰在库存过程中，易板结，在进行运转处理较为困难，需要对板结成大块的飞灰进行破碎，否则无法进入水泥窑处理；

（2）湿灰入水泥窑一般采用从生料进入的方式，该方式对湿灰的含水率及粒径等有相应的要求，故对飞灰在生料中的布料方式造成挑战；

（3）由于不同焚烧厂的飞灰元素组成等各不相同，因此需要结合当前水泥厂原料的品质和配比与湿灰的检测结果，进行合理的配料，以达到有效控制熟料及水泥中相关重金属、氟氯硫等含量，防止出现超标等情况。