垃圾焚燒飛灰的處置及資源化利用工藝研究

張曙光，郝永利，紀 濤，胡華龍

（1.天津壹鳴環(huán)境工程有限公司，天津 300384；2.環(huán)保部固體廢物與化學品管理技術(shù)中心，北京 100029）

垃圾焚燒飛灰的處置及資源化利用工藝研究

張曙光1，郝永利2，紀 濤1，胡華龍2

（1.天津壹鳴環(huán)境工程有限公司，天津 300384；2.環(huán)保部固體廢物與化學品管理技術(shù)中心，北京 100029）

論述了目前國內(nèi)對于生活垃圾焚燒飛灰處理處置及利用的情況，介紹了一種垃圾焚燒飛灰資源化技術(shù)的工藝流程、特點以及應(yīng)用情況，為改善生活垃圾焚燒飛灰利用技術(shù)水平有限的局面，避免其造成二次污染環(huán)境風險提供了技術(shù)參考。

生活垃圾；焚燒飛灰；解毒；陶粒；資源化

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的提高，城市化進程快速推進，城市生活垃圾產(chǎn)生量以每年8%～10%的速度持續(xù)增長。由于生活垃圾成分的復雜性、差異性及有限的可利用性[1]，給處理帶來了很大困難。城市生活垃圾的基本處理方式有填埋、焚燒和堆肥。其中，焚燒法[2]可使垃圾減容90%，減量75%，產(chǎn)生的熱能可以回收利用，能夠最大限度地實現(xiàn)生活垃圾減量化、無害化、資源化，而且占用的土地資源最少。但是，生活垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生大量飛灰（占焚燒垃圾總量的3%～5%），飛灰中含有大量的有毒重金屬，還有二英等劇毒有機物。在特定的條件下，飛灰中的這些重金屬和二英等會滲濾出來，污染水體和土壤，對環(huán)境和人們的生活造成嚴重影響。因而如何安全有效地利用、處理處置垃圾焚燒飛灰（下文簡稱飛灰），成為迫在眉睫的環(huán)境問題和社會問題。

1 垃圾焚燒飛灰的資源化、處理處置方式

2008年發(fā)布的《生活垃圾填埋場污染控制標準》和2007年發(fā)布的《國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護技術(shù)目錄（2007年度）》及《國家先進污染防治示范技術(shù)名錄（2007年度）》為飛灰的合理安全處置和資源化利用開辟了可行之路并提供了必要的技術(shù)支撐。其中生活垃圾填埋污染控制標準中明確規(guī)定：生活垃圾焚燒飛灰和醫(yī)療廢物焚燒殘渣（包括飛灰底渣）經(jīng)處理后滿足下列條件，可以進入生活垃圾填埋場單獨分區(qū)填埋處置：1）含水率小于30%；2）二英含量低于3μgTEQ/kg；3）按照HJ/T300制備的浸出液中危害成分濃度低于國家規(guī)定的限值，即可送入生活垃圾填埋場進行分區(qū)填埋。但是對于我國東部發(fā)達地區(qū)來說，土地資源比較緊張，如果單純采取安全填埋方式，將會造成填埋場的巨大壓力。開展飛灰資源化，符合當前環(huán)境保護、促進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的要求。本文介紹了飛灰資源化的一種工藝。

2 工藝概述

焚燒飛灰微波解毒+免燒型制陶粒工藝流程圖

2.1 微波解毒工藝

飛灰由干灰?guī)熘行冻龊螅?jīng)計量后通過螺旋輸送機送入微波加熱器，喂料速度為10.0t/h左右，飛灰在微波加熱器內(nèi)停留近20min，加熱溫度為600℃～800℃，從而使飛灰中95%以上的二英得以消解。

2.2 廢氣處理工藝

微波加熱過程中將會產(chǎn)生少量煙氣，其中含有一定濃度的酸性氣體、重金屬和二英等有害成分，為防止上述有害成分進入環(huán)境，設(shè)置了嚴格的廢氣處理工藝：微波加熱器和飛灰降溫換熱裝置均為負壓操作，所抽出的煙氣首先進入半干反應(yīng)塔與脫酸劑進行反應(yīng)，去除其中的HCl、SO2等酸性物質(zhì)，同時完成對煙氣的急冷降溫，防止二英類持久性有機污染物的重新生成。通過向半干反應(yīng)塔排出的煙氣中噴射活性炭粉末以吸附并清除煙氣中的氣相重金屬和二英類物質(zhì)，最后煙氣中的粉塵由高效袋除塵器捕集下來，除塵器的廢氣再經(jīng)過活性碳纖維吸附裝置深度凈化后排入大氣，袋除塵器捕集下來的飛灰和廢棄的活性碳纖維吸附料統(tǒng)一收集后送回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)處理。

2.3 穩(wěn)定化工藝

飛灰由微波加熱器中卸出后，首先通過高效換熱裝置冷卻至一定溫度以下，然后與重金屬穩(wěn)定劑、固化劑等進行充分混合，使其中的重金屬形成不易浸出的形態(tài)，完成飛灰穩(wěn)定化。

2.4 固化成型工藝

經(jīng)過穩(wěn)定化處理的飛灰進入成型設(shè)備進行擠壓造粒，成型的陶粒坯料由輸送設(shè)備送入陶粒養(yǎng)護室中進行恒溫保濕養(yǎng)護，成品送往堆場臨時儲存。為防止飛灰泄漏，在飛灰卸料、輸送、配料、攪拌、成型過程中，均進行負壓操作，并配置高效袋除塵器捕集飛灰。

3 工藝特點

微波解毒更適用于流化床飛灰，與爐排爐相比，該類飛灰的產(chǎn)生量相對較大、飛灰重金屬含量相對較低，微波解毒具有的單位投資低、單位處理成本低等特點，能較好地滿足對此類飛灰的處理需求；燒結(jié)則更能適應(yīng)爐排爐飛灰重金屬含量高，解毒處理要求較高的特點。具體特點如下。

3.1 節(jié)能減排

微波加熱利用“熱點”效應(yīng)，對污染物集中的活性炭顆粒進行選擇性加熱，即可達到對飛灰中二英、重金屬的解毒目標。能量以電磁波的形式傳遞，可在極短時間內(nèi)完成對物料的加熱作用，具有高效的轉(zhuǎn)換效率，節(jié)能效果顯著。與燒結(jié)法等飛灰處理技術(shù)相比，處理單位質(zhì)量飛灰可節(jié)約能耗86%以上。

3.2 無二次污染

污染排放主要為微波加熱過程中產(chǎn)生的尾氣。該工藝采用的尾氣凈化處理技術(shù)為：酸氣中和裝置 + 活性炭吸附 + 布袋除塵器 + 活性炭深度吸附，優(yōu)于“酸氣中和裝置 + 布袋除塵器”的熔融固化尾氣處理技術(shù)，尾氣凈化處理十分嚴格，且微波加熱不需氧氣助燃，整個加熱系統(tǒng)處于密閉狀態(tài)，可保證最低的污染排放。與燒結(jié)法相比，處理單位質(zhì)量飛灰的尾氣排放總量可減少95%以上。

3.3 產(chǎn)品性能良好

該技術(shù)的產(chǎn)品為免燒型飛灰陶粒。與目前市售的各種陶粒相比，該產(chǎn)品與免燒型粉煤灰陶粒比較近似，其堆積密度接近免燒型粉煤灰陶粒的上限（900～1000kg/m3）；但筒壓強度可達5M～10MPa，高于免燒型粉煤灰陶粒，有的可達到高強度陶粒水平；該產(chǎn)品的吸水率小于黏土陶粒，抗凍性與安定性等性能符合GB/T17431.1-1998黏土陶粒國家標準，其的使用性能優(yōu)于免燒型粉煤灰陶粒。

3.4 處理成本低

該技術(shù)處理1噸飛灰的費用為500～700元：與水泥固化和藥劑穩(wěn)定化處理后填埋相比，處理費用降低50%以上；與熔融法相比，降低60%以上，且能耗低；與燒結(jié)法的費用相當。該技術(shù)的工藝為自主知識產(chǎn)權(quán)，處理設(shè)備全部國產(chǎn)，日處理200噸飛灰生產(chǎn)線的建設(shè)費用約為2500萬元；而建設(shè)同等處理能力的飛灰熔融處理裝置則需要5000萬元以上。該技術(shù)生產(chǎn)出的免燒型飛灰陶?？捎糜谔盥駡龈餐梁吐坊牧希a(chǎn)品的銷售還可形成二次收益，降低了處理成本。

4 應(yīng)用情況

該技術(shù)工藝將垃圾焚燒飛灰進行微波解毒處理、重金屬穩(wěn)定劑和固化劑處理，再經(jīng)造粒工藝和車間養(yǎng)護后，形成免燒型飛灰陶粒產(chǎn)品。經(jīng)檢測，陶粒產(chǎn)品中的二英含量滿足《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB18484-2001）中排放濃度≤0.5TEQng/m3的標準要求；重金屬毒性浸出滿足《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》（GB5085.3-1996）的標準要求；陶粒產(chǎn)品符合《輕集料及其試驗方法 第1部分：輕集料》（GB/T 17431.1-1998）的標準要求；生產(chǎn)過程中其他各項指標均達到設(shè)計指標。該項目自2009年4月開始運行，經(jīng)過近6年的實踐，在政府管理、技術(shù)儲備、人才培養(yǎng)、設(shè)施升級等方面積累了豐富的經(jīng)驗，近三年年均處理垃圾焚燒飛灰約2.1萬噸，年均銷售重金屬穩(wěn)定劑約433噸，整體應(yīng)用情況良好。

5 小結(jié)

該工藝的順利實施，減少了垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)的后顧之憂，促進和推動了垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展；為改善項目所在地生產(chǎn)、生活環(huán)境，提高當?shù)厝嗣裆钯|(zhì)量，提供了有力的保障。對企業(yè)生產(chǎn)及周邊地區(qū)產(chǎn)生了巨大的社會效益、環(huán)境和經(jīng)濟效益：

（1）可幫助垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)處理處置本單位不能自行處置或無法最終處置的飛灰，避免或減少對外界環(huán)境及公眾健康產(chǎn)生危害，減少企業(yè)生產(chǎn)的后顧之憂。

（2）由于集中處理處置設(shè)施擁有較完善的專業(yè)技術(shù)設(shè)備、管理水平和專業(yè)化水平，處置條件較好，可以獲得較好的處理效果，能夠降低經(jīng)營成本和減少處置費用，便于提高污染防治水平，并可獲得較好的經(jīng)濟效益及環(huán)保效益。

（3）完善城市基礎(chǔ)設(shè)施，改善投資環(huán)境，為城市的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造外部條件，為城市的安全和社會穩(wěn)定消除隱患。

（4）便于掌握和控制固體廢物的流向，為相關(guān)企業(yè)的二次污染物處理、處置工作提供技術(shù)咨詢和指導，完善固體廢物管理、控制和處置系統(tǒng)。

（5）減輕企業(yè)垃圾的貯存負擔，改善企業(yè)環(huán)境、減少企業(yè)事故隱患，為生產(chǎn)提供安全保障。

（6）改善生產(chǎn)、生活環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量，降低飛灰等大宗固體廢物破壞生態(tài)環(huán)境的可能性。

[1] 曹青，呂永康，鮑衛(wèi)仁，等.抑制焚燒衍生垃圾燃料過程中產(chǎn)生二英的途 徑[J].現(xiàn)代化工，2006，26（11）：67-69.

[2] 陳平，程建光，陳俊，等.垃圾焚燒過程中的煙氣污染及其控制[J].環(huán)境科學與管理，2006，31（5）：116-119.

Technological Study on Disposal of Refuse Incineration Fly Ash and Resources Utilization

ZHANG Shu-guang1, HAO Yong-li2, JI Tao1, HU Hua-long2
(1.Tianjin Yiming Environmental Engineering Co., Ltd, Tianjin 300384;
2.Solid Wastes and Chemicals Management Center of MEP, Beijing 100029, China)

The paper discusses the treatment and disposal as well as the use of domestic refuse incineration fly ash in the country; presents the technology flow, characteristic and application of a sort of resource technique of refuse incineration fly ash. It provides the technical references for improving the limited phase of the technical level of domestic refuse incineration fly ash use and for avoiding to cause the environmental risk of secondary popllution.

domestic refuse; incineration fly ash; detoxification; ceramsite; resources

X799.3

A

1006-5377（2015）04-0046-03