我國(guó)生活垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)及相關(guān)政策總結(jié)

黃慶 李惠 馬東光 趙春芳 潘新慶

摘要：生活垃圾焚燒飛灰由于富含二噁英及重金屬而被列為HW18類危險(xiǎn)廢棄物。同時(shí)飛灰成分復(fù)雜，富含鈣、鉀、硅、氯等元素難于處置。目前我國(guó)飛灰主要處置方式分為填埋和資源化利用。填埋要求滿足危險(xiǎn)廢物或生活垃圾填埋相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);資源化利用主要是水泥窯協(xié)同處置，飛灰入水泥窯高溫區(qū)不按危廢處置，要求滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。以上兩種處置方式均要求有一定的預(yù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)飛灰的解毒或?qū)w灰中的毒性降到一定程度。

關(guān)鍵詞：生活垃圾焚燒飛灰;填埋;資源化

Abstract：MSWI fly ash is classified as HW18 hazardous waste due to its rich dioxin and heavy metals.At the same time， the composition of fly ash is complex and rich in calcium， potassium， silicon， chlorine and other elements which are difficult to dispose of. At present， the main disposal methods of fly ash in China are landfill and resource utilization. Landfill requirements meet the relevant standards for hazardous waste or domestic waste landfill; Resource utilization is mainly the cooperative disposal of cement kilns.Fly ash entering the high-temperature area of cement kilns is not disposed of as hazardous waste， which is required to meet relevant emission standards. The above two disposal methods require a certain pretreatment technology to realize detoxification of fly ash or reduce toxicity in fly ash to a certain extent.

Key words：MSWI fly ash;Landfill;Resources

我國(guó)城市生活垃圾年產(chǎn)生量增長(zhǎng)迅速，2018 的清運(yùn)總量達(dá)到了2.3億t，并且每年以4%～5%的速度遞增，預(yù)計(jì)到2030年，城市垃圾產(chǎn)生量將達(dá)到4.09億t[1]。垃圾焚燒發(fā)電由于無(wú)害化程度高、減容減量大、可最大限度回收能源[2]，近年來爆發(fā)式增長(zhǎng)。生活垃圾焚燒過程中飛灰的產(chǎn)生量占垃圾焚燒量的3%～5%[3，4]，預(yù)計(jì)到2020年底，我國(guó)每年城市生活垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰量將超過1 000萬(wàn)t[5]，若不能對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處置，飛灰中的重金屬[6]和二噁英可能會(huì)遷移到土壤和水體中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)也是對(duì)一種資源的浪費(fèi)。為此，本文總結(jié)了目前我國(guó)垃圾焚燒飛灰的處置技術(shù)及其相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及未來的發(fā)展趨勢(shì)。

1 填埋

1.1 危廢填埋

我國(guó)于2019年9月30日發(fā)布了《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2019）代替GB18598-2001，2020年6月1日實(shí)施。其中規(guī)定了填埋廢物的入場(chǎng)要求。其中規(guī)定了與垃圾焚燒飛灰特性有關(guān)的重金屬浸出濃度、水溶性鹽含量以及浸出液pH等。飛灰須滿足規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)方可進(jìn)行填埋。危險(xiǎn)廢物允許填埋的控制限值如表1所示。飛灰作為危險(xiǎn)廢物填埋一般需經(jīng)過水泥固化，該工藝成熟、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但廠址選擇要求嚴(yán)格，飛灰也未當(dāng)作資源而被浪費(fèi)。

1.2 生活垃圾填埋

為了緩解危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)的壓力，同時(shí)避免飛灰產(chǎn)生的危害，國(guó)家在《危險(xiǎn)廢物豁免管理清單》中提出：飛灰滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）中6.3條要求，進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)填埋，填埋過程可不按危險(xiǎn)廢物管理。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：生活垃圾焚燒飛灰和醫(yī)療廢物焚燒殘?jiān)òw灰、底渣）經(jīng)處理后滿足下列條件，可以進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置。

（1）含水率小于 30%;（2）二噁英含量低于 3μgTEQ/Kg;（3）按照 HJ/T 300 制備的浸出液中危害成分濃度低于表2規(guī)定的限值。

一般飛灰需經(jīng)過預(yù)處理達(dá)到填埋標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行填埋。飛灰填埋預(yù)處理技術(shù)包括飛灰螯合穩(wěn)定法、溶劑萃取法、熔融固化法和化學(xué)藥劑處理法等[7-10]，上述方法均可使得飛灰中的重金屬等以盡可能小的速率溶出，降低飛灰毒性。但是，目前國(guó)內(nèi)生活垃圾填埋場(chǎng)遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)負(fù)荷，西安江村溝垃圾填埋場(chǎng)（國(guó)內(nèi)最大垃圾填埋場(chǎng)）比設(shè)計(jì)年限提前25年即將封場(chǎng)。

2 資源化

2.1 高溫建材

水泥窯由于具有高溫、余熱、堿性、負(fù)壓環(huán)境等特點(diǎn)，對(duì)分解飛灰中的二噁英和固化重金屬有先天優(yōu)勢(shì)，同時(shí)殘?jiān)勺鳛樗嗌a(chǎn)的原料[11]。國(guó)家為了鼓勵(lì)水泥企業(yè)協(xié)同處置飛灰，特別在《危險(xiǎn)廢物豁免管理清單》中提出：生活垃圾焚燒飛灰處置滿足《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB30485-2013），進(jìn)入水泥窯協(xié)同處置，水泥窯協(xié)同處置過程不按危險(xiǎn)廢物管理。雖然水泥窯能有效地實(shí)現(xiàn)飛灰的解毒，但一般飛灰中的氯含量高達(dá)10%以上，水泥窯直接協(xié)同處置時(shí)，氯化物容易在窯內(nèi)揮發(fā)，隨煙氣回到窯尾煙室、分解爐等部位且隨溫度降低逐漸轉(zhuǎn)化為固態(tài)。氯化物在水泥窯系統(tǒng)不斷地循環(huán)往復(fù)，不停在氣液固相轉(zhuǎn)化，容易引起結(jié)皮堵塞。如此不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，不但水泥的質(zhì)量無(wú)法保證，水泥生產(chǎn)也無(wú)法正常運(yùn)行。目前對(duì)氯含量高的飛灰常采用水洗降低飛灰中的氯后入窯處置的技術(shù)，北京市琉璃河水泥有限公司垃圾焚燒飛灰項(xiàng)目通過飛灰洗脫系統(tǒng)、水質(zhì)凈化系統(tǒng)、蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)、混合烘干系統(tǒng)、入窯煅燒系統(tǒng)五大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了飛灰作為水泥替代原料資源化利用。需要指出的是，垃圾焚燒飛灰入窯前的運(yùn)輸、儲(chǔ)存等仍需按照危險(xiǎn)廢物的標(biāo)準(zhǔn)管理。垃圾焚燒飛灰中有較好的硅、鋁比和適宜的鉀鈉氧化物含量，可以作為制備輕骨料的原料使用。飛灰經(jīng)過配料、捏合、成型、煅燒、尾氣處理等工藝制備陶粒，同時(shí)高溫過程中實(shí)現(xiàn)了重金屬的固化和二噁英分解，也是飛灰資源化途徑之一[12]。目前天津市出臺(tái)了地方標(biāo)準(zhǔn)《高溫?zé)Y(jié)處置生活垃圾焚燒飛灰制陶粒技術(shù)規(guī)范》（DB12/T 779-2018），有關(guān)飛灰制陶粒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范》正在征求意見中。在日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，玻璃化是常見處理垃圾飛灰的一種方法。飛灰在玻璃化過程中，有機(jī)組分和有毒物被破壞，去毒率>99.9%，同時(shí)，重金屬可能密封在硅酸鹽基體中，或者蒸發(fā)或沉淀而分離。飛灰玻璃化后的產(chǎn)物可用于透水磚、瓷磚和地面鋪設(shè)磚等。但飛灰玻璃化能耗大，處理成本高，在熔融處理過程中有大量的揮發(fā)物產(chǎn)生，尾氣處理非常困難。

2.2 非高溫建材

國(guó)家生態(tài)環(huán)境部于2019年10月25日公布了關(guān)于征求國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》意見的函。意見稿中指出：飛灰二噁英解毒預(yù)處理對(duì)飛灰二噁英的分解去除率應(yīng)達(dá)到99%以上，且經(jīng)過二噁英解毒預(yù)處理后產(chǎn)物中殘留二噁英含量應(yīng)低于50 ng-TEQ/kg。飛灰作為替代原料用于免燒磚、水泥混合材、混凝土摻和料等非高溫建筑材料生產(chǎn)過程之前，應(yīng)對(duì)飛灰進(jìn)行二噁英解毒預(yù)處理，生產(chǎn)的產(chǎn)品的重金屬浸出濃度應(yīng)滿足GB30760《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》的要求。但其中并未規(guī)定重金屬Hg的限值，Hg又屬于危害較大且易揮發(fā)重金屬，應(yīng)注意原始飛灰中Hg的含量。

目前，飛灰中二噁英低溫解毒技術(shù)主要有微波解毒技術(shù)[13]和低溫?zé)峤饧夹g(shù)[14]等，相關(guān)報(bào)道均指出能實(shí)現(xiàn)飛灰中95%以上的二噁英降解。結(jié)合重金屬浸出控制，能實(shí)現(xiàn)飛灰作為水泥混合材等非高溫建筑材料的資源化利用。低溫?zé)崽幚斫到庾钤缬蒆agenmaier提出，為了確保二噁英有效降解，他認(rèn)為必須滿足以下條件：（1）缺氧條件;（2）反應(yīng)溫度在250-400℃之間;（3）停留時(shí)間為1h;（4）排放溫度低于60℃。二噁英的毒性當(dāng)量降解率高達(dá)95%以上。

3 總結(jié)

（1）目前填埋仍是我國(guó)垃圾焚燒飛灰主要處置方式之一，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也比較完善，但危廢和生活垃圾填埋或存在選址困難，或處置量已達(dá)設(shè)計(jì)負(fù)荷的問題，同時(shí)填埋未將廢物作為資源利用。（2）水泥窯協(xié)同處置飛灰能很好地實(shí)現(xiàn)飛灰解毒作為水泥原料資源化利用，需要滿足水泥生產(chǎn)及排放標(biāo)準(zhǔn)，該技術(shù)符合國(guó)家“無(wú)廢城市”的發(fā)展，但需同時(shí)考慮飛灰產(chǎn)量、氯離子含量和水泥廠規(guī)模的關(guān)系。（3）未來垃圾焚燒飛灰的主要途徑是資源化利用。目前國(guó)家出臺(tái)了相關(guān)的征求意見稿，隨著標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充完善，限制和解決飛灰中的重金屬及二噁英污染，飛灰將作為各種建材資源被利用。

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收稿日期：2020-06-11

作者簡(jiǎn)介：黃慶（1987-），男，工程師，研究方向?yàn)楣腆w廢棄物處理處置。