淺析生活垃圾焚燒后固體廢物的處理

陳磊杰

泰和陽明青島（檢測）有限公司 山東青島 266000

隨著城市的發(fā)展，對垃圾處理提出了更高水平的要求。垃圾焚燒處理技術(shù)，可以將城市生活垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)，同時將焚燒得到的熱量有效利用用來發(fā)電，并且降低了電能生產(chǎn)過程中對自然資源的消耗，一舉三得。該種垃圾處理技術(shù)是目前垃圾處理最有效的方式，將垃圾無害化、減量化、資源化，符合我國垃圾處理的要求[1]。焚燒是一種效率較高成本低的城市垃圾處理方法，同時還能利用焚燒過程中產(chǎn)生的大量的熱能用以發(fā)電，達(dá)到節(jié)約土地資源、有效利用再生資源的目的[2]?？扇嘉镔|(zhì)在高溫條件下氧化為二氧化碳和水，將垃圾形態(tài)轉(zhuǎn)化到更小或者轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，盡量減少垃圾填埋中對土壤、地下水的危害。但是，在垃圾焚燒過程中，同樣會產(chǎn)生大量的氣態(tài)污染物，甚至燃燒后的殘渣也因其特殊的理化性質(zhì)而具有一定的污染性。城市垃圾中約有85%為有機(jī)物，焚燒后的灰渣主要是飛灰和底灰，其中底灰約占85%，飛灰只占15%。分別用XRF技術(shù)測出垃圾焚燒底灰主要由CaO，SiO2，SO3，Al2O3，F(xiàn)e2O3和Na2O等組成，而且不同地區(qū)的垃圾焚燒底灰的化學(xué)含量有所差異，但是這些成分與普通硅酸鹽水泥成分相接近，可以部分或者全部代替膠凝材料。相關(guān)研究表明將垃圾焚燒灰作為水泥直接摻入材料中，試件出現(xiàn)膨脹、開裂、力學(xué)強(qiáng)度低等現(xiàn)象，是由于焚燒灰中含有金屬鋁與水泥發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)致了試件發(fā)生膨脹，孔隙增大。本研究用不同的堿處理方案對城市垃圾焚燒底灰進(jìn)行預(yù)處理，將城市生活垃圾底灰在砂漿中作為部分水泥代替料進(jìn)行了實驗，并對其物理力學(xué)性能進(jìn)行研究。

1 實驗部分

1.1 實驗原材料

（1）城市垃圾焚燒底灰。底灰樣品取自西南地區(qū)某垃圾焚燒廠焚燒爐排渣口，樣品中不包含焚燒飛灰。主要包括熔渣、陶瓷、玻璃碎片、金屬制品和一些不可燃物質(zhì)等。用電子秤稱取約1．1kg的焚燒底灰放在105℃的烘箱中，將底灰烘至恒重后取出，參照規(guī)范《建設(shè)用砂》（GB/T14684—2011）對底灰進(jìn)行粒徑分析，可知，底灰的粒徑分布較寬，其中，0．08～1．00mm，2．00 ～ 5．00mm 和5．00 ～ 9．50mm 所占比例分別為 32．0%，26．4% 和 32．1%。從顆粒粒徑方面來看，焚燒底灰可以代替水泥或砂漿的骨料，本次試驗選取粒徑小于5mm的灰渣進(jìn)行研究。

（2）水泥。在建材市場中購買的42．5級基準(zhǔn)水泥，屬于P．I型硅酸鹽水泥，符合GB8076—2008附錄A的規(guī)定。

（3）骨料。采用的砂漿骨料為中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，在成都建材市場購得，標(biāo)準(zhǔn)砂的含濕量和顆粒粒徑分布均符合GB/T17671—1999的相關(guān)規(guī)定。

（4）水。取自于成都理工大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實驗室的普通自來水。

（5）化學(xué)試劑。NaOH，Na2CO3，Ca（OH）2。

1.2 實驗過程

（1）預(yù)處理城市垃圾焚燒底灰。3種預(yù)處理方案，提前去除底灰中的活性金屬，減少其對砂漿產(chǎn)生不利影響。分別采用化學(xué)試劑配制對應(yīng)濃度的溶液，控制液固比不小于5。在處理結(jié)束時將底灰和處理液用濾紙過濾，將濾渣放在烘箱中于105℃條件下烘干24h，然后收集烘干后的生活垃圾焚燒底灰。最后用行星式球磨機(jī)將預(yù)處理后的焚燒底灰進(jìn)行研磨。收集小于80μm的底灰微粉密封保存?zhèn)溆谩?/p>

（2）城市垃圾焚燒底灰水泥砂漿配合比設(shè)計。根據(jù)國家推行標(biāo)準(zhǔn)GB/T17671—1999和建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T315—2011附錄A中的相關(guān)規(guī)定，本試驗采用40mm×40mm×160mm的標(biāo)準(zhǔn)模具，水灰比均為0．5。其中S0為對照組，不摻入生活垃圾焚燒底灰微粉，S1，S2，S3，S4為試驗組，均用生活垃圾焚燒底灰微粉替代30%的膠凝材料等，其余材料用量與對照組相同，不同的是S1的底灰按照方案1預(yù)處理，S2的底灰按照方案2預(yù)處理，S3的底灰按照方案3用飽和Ca（OH）2溶液預(yù)處理，S4使用未經(jīng)化學(xué)溶液處理的磨細(xì)垃圾焚燒底灰替代水泥。在制備砂漿樣品時，按照GB/T17671—1999中規(guī)定，進(jìn)行攪拌。依據(jù)GB/T2419—2005中要求的試驗方法，采用NLD-3膠砂流動度測定儀分別測定各組膠砂流動度。將樣品在飽和石灰水中固化，直到試驗期齡7天和28天測抗壓強(qiáng)度。

（3）測試方法。依據(jù)GB/T17671—1999中規(guī)定的試驗方法，對砂漿試塊依次進(jìn)行抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度試驗。測試試塊抗折強(qiáng)度時試驗機(jī)以（50±10）N/s的速率均勻加壓，測試抗壓強(qiáng)度時，以（2400±200）N/s的速率均勻加壓，直到試塊被完全破壞。

2 結(jié)語

本研究通過試驗結(jié)果，可以得出以下幾點結(jié)論：垃圾焚燒底灰經(jīng)飽和Ca（OH）2溶液的處理，使底灰28d活性指數(shù)達(dá)到70%。滿足規(guī)范JG/T315—2011規(guī)定28d活性指數(shù)大于65%的要求。表明底灰的活性是可以通過預(yù)處理繼續(xù)提高的。當(dāng)采用Na2CO3溶液對垃圾焚燒底灰進(jìn)行預(yù)處理，會加快水泥的水化速度。當(dāng)?shù)谆伊讲淮笥?mm時，用液固比不小于5的飽和Ca（OH）2溶液在常溫條件下浸泡15d，為適合我國西南地區(qū)生活垃圾焚燒底灰的較優(yōu)預(yù)處理方案[3]，但是處理時間較長，需進(jìn)一步研究適合我國西南地區(qū)城市生活垃圾焚燒底灰特性且經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)處理方案。