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生活垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢分析
一、飛灰處置的重要性和緊迫性
飛灰中含有苯并芘、苯并蒽、二噁英等有機污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等重金屬，是高度危險的固體廢物。二噁英是具有多種毒性作用的氯化三環(huán)芳烴類(lèi)有機化合物，具有不可逆的致畸、致癌、致突變性；Hg及其化合物具有極強的神經(jīng)毒性，對人體的多個(gè)器官會(huì )產(chǎn)生嚴重的損害。飛灰如果處置不當，會(huì )對環(huán)境造成嚴重毒害作用。
我國的大中型城市飛灰產(chǎn)生量大、土地資源緊張，以填埋為主的處置方式面臨越來(lái)越大的壓力。2018年，北京生活垃圾無(wú)害化處理量為975.1萬(wàn)噸，飛灰產(chǎn)生量約12萬(wàn)噸，而北京市唯一滿(mǎn)足填埋飛灰條件的北京金隅生態(tài)島科技公司的安全填埋坑庫容僅為12.26萬(wàn)立方米，不到一年就能填滿(mǎn)。因此亟需尋找出一條既能有效處理飛灰又能節約土地資源的有效途徑。
二、飛灰處置技術(shù)的難點(diǎn)
國內生活垃圾產(chǎn)量、組分等與發(fā)達國家有著(zhù)顯著(zhù)的不同，使得我國飛灰呈現出明顯的不同特點(diǎn)。
?。?）氯元素含量高。生活垃圾中含氯塑料等經(jīng)焚燒分解后產(chǎn)生的氯化氫等酸性物質(zhì)，與煙氣凈化系統中堿性物反應后生成物進(jìn)入到飛灰中，另外廚余垃圾中食鹽等也最終富集于飛灰。含氯元素高是我國飛灰最為明顯的特征之一，以北京地區飛灰為例，飛灰含氯量高達20%以上，飛灰中氯元素主要以可溶性氯鹽形式存在，如氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣等。
?。?）成分復雜，波動(dòng)大。飛灰中除重金屬和二噁英等有毒有害物質(zhì)外，還含有鈣硅鋁鐵氧化物、氯鹽以及碳硫磷元素等。飛灰中各物質(zhì)（元素）的含量會(huì )隨著(zhù)生活垃圾組分、季節、焚燒條件、煙氣凈化水平等的變化而產(chǎn)生較大波動(dòng)，將給飛灰處理處置帶來(lái)很大的困難。
三、飛灰處置技術(shù)現狀分析
1、技術(shù)總體情況
根據生態(tài)環(huán)境部正在組織制定的《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術(shù)規范》（送審稿）內容，飛灰利用處置分為填埋和資源化兩種方式。填埋是飛灰處置的傳統方法，而資源化是近些年發(fā)展起來(lái)的新的處理方式。在飛灰填埋或資源化利用處置前，均需對飛灰進(jìn)行適當的預處理。目前飛灰的預處理技術(shù)主要包括水洗、固化/穩定化、高溫燒結、高溫熔融、低溫熱解等。
其中，固化/穩定化-填埋技術(shù)是指將飛灰中有毒有害組分包容覆蓋起來(lái)，或者使其呈現化學(xué)惰性，然后進(jìn)入填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是將飛灰進(jìn)行水洗處理（氯鹽去除）后作為水泥原料，通過(guò)水泥窯高溫燒成徹底分解二噁英，將重金屬固化穩定化在水泥熟料中，而水洗廢水通過(guò)處理后全部回用。高溫燒結制陶粒技術(shù)是將飛灰或與工業(yè)固體廢物或粘土等原料的混合物，加入助熔劑、粘結劑等添加劑后，加熱至飛灰的熔點(diǎn)，形成可作為陶粒使用的輕質(zhì)致密固體。等離子體熔融技術(shù)是將飛灰或與固體廢物等原料的混合物，加入添加劑后，利用等離子炬產(chǎn)生的熱源，加熱至飛灰完全熔融后，冷卻形成致密玻璃體。低溫熱解技術(shù)是指在低溫條件下將飛灰中二噁英類(lèi)去除后作為替代原料用于建材產(chǎn)品生產(chǎn)。
總體而言，固化/穩定化-填埋目前在國內飛灰處置中應用廣泛；水泥窯協(xié)同處置是近年來(lái)成功研發(fā)的飛灰資源化利用技術(shù)；高溫燒結制陶粒目前在天津地區飛灰處置中得到應用；等離子體熔融作為飛灰高溫熔融的一種重要方式，近年來(lái)已進(jìn)行了中等規模試驗；低溫熱解是一種新興的飛灰處理技術(shù)，有關(guān)單位正在開(kāi)展相關(guān)研究。
2、主流技術(shù)分析
2016年8月1日起施行的新版《國家危險廢物名錄》將飛灰進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)處理和水泥窯協(xié)同處理的過(guò)程納入豁免清單管理，表明固化/穩定化-填埋技術(shù)和水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是我國政府認可的飛灰處置的主流技術(shù)。
?。?）固化/穩定化-填埋
根據《危險廢物填埋污染控制標準》（GB18598-2001），飛灰滿(mǎn)足穩定化控制限值后可進(jìn)入危廢填埋場(chǎng)填埋，另外2008年修訂頒布的《生活垃圾衛生填埋污染控制標準》（GB18598-2008）規定，飛灰經(jīng)過(guò)預處理滿(mǎn)足入場(chǎng)要求后，可以進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的獨立單元進(jìn)行填埋。
固化/穩定化是飛灰填埋處置利用的預處理技術(shù)，其主要作用是控制和降低飛灰中重金屬溶出。固化/穩定化技術(shù)主要包括水泥固化法、化學(xué)藥劑穩定化法兩大類(lèi)，其中化學(xué)藥劑穩定化法因增容體積小、固化效果較好，近年來(lái)研究報道較多，目前常用藥劑可分為無(wú)機類(lèi)和有機類(lèi)，無(wú)機藥劑主要包括石膏、磷酸鹽、硫化物(硫代硫酸鈉、硫化鈉)、鐵酸鹽、硅酸鹽、硅膠、石灰等，有機藥劑主要包括巰基胺鹽、EDTA連接聚體、檸檬酸鹽、多聚磷酸鹽、殼聚糖衍生物等。
固化/穩定化-填埋是目前國內飛灰處置中普遍采用的方式，但在填埋前預處理過(guò)程尚缺乏統一的技術(shù)規范，住房和城鄉建設部正在組織有關(guān)單位加緊制定《生活垃圾焚燒飛灰固化/穩定化處理技術(shù)標準》。
?。?）水泥窯協(xié)同處置
在水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的應用方面，目前國內已建成兩條產(chǎn)能總共為7萬(wàn)噸/年飛灰處置生產(chǎn)工業(yè)線(xiàn)，都已達產(chǎn)達標并穩定運行。
采用水泥窯協(xié)同處置飛灰后，水泥熟料中重金屬浸出毒性滿(mǎn)足《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規范》（GB30760-2014）標準要求，排放煙氣中污染物濃度低于《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標準》（GB30485-2013)中限值，水泥質(zhì)量符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2008）標準。
水泥窯協(xié)同處置飛灰技術(shù)憑借其處置徹底、無(wú)二次污染和資源化利用的優(yōu)勢，得到了政府部門(mén)的認可，入選國家環(huán)保部2017年發(fā)布的固體廢物治理領(lǐng)域的《國家先進(jìn)污染防治技術(shù)名錄》和國家工信部《建材工業(yè)鼓勵推廣應用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄（2018-2019年本）》，是國家鼓勵推廣應用的環(huán)保技術(shù)。
3、主流技術(shù)比較
固化/穩定化-填埋與水泥窯協(xié)同處置技術(shù)各有所長(cháng)，從環(huán)境危害性及可靠性、經(jīng)濟性等方面進(jìn)行綜合比較，結果如表1所示。
由表1可見(jiàn)，水泥窯協(xié)同處置技術(shù)具有資源化程度高、環(huán)境風(fēng)險小和不占用土地的特點(diǎn)，與固化/穩定化-填埋技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢。
四、飛灰處置技術(shù)發(fā)展趨勢分析
1、主流技術(shù)
固化/穩定化-填埋處理技術(shù)是目前國內飛灰主要的處置方式，但是該技術(shù)占用寶貴的土地資源，劇毒二噁英和重金屬仍然存在，存在潛在環(huán)境風(fēng)險。未來(lái)隨著(zhù)相關(guān)標準及技術(shù)的完善，可以應用于飛灰產(chǎn)生量不高而土地資源相對寬裕的中小城市。
水泥窯協(xié)同處置技術(shù)利用水泥窯處置飛灰實(shí)現了飛灰的無(wú)害化處置和資源化利用，在解決“垃圾圍城”最后一公里路難題的同時(shí)，促進(jìn)了水泥行業(yè)綠色轉型發(fā)展，具有顯著(zhù)的社會(huì )效益和環(huán)境效益。水泥窯協(xié)同處置飛灰技術(shù)成熟，標準體系完善，是擁有水泥廠(chǎng)的大中型城市的首選技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景。
目前，北京金隅集團旗下北京金隅琉水環(huán)?？萍脊驹诒本┙ú目蒲锌傇旱募夹g(shù)支持下，經(jīng)過(guò)多年的研究開(kāi)發(fā)，形成了完整的水泥窯協(xié)同處置飛灰技術(shù)，編制了相關(guān)行業(yè)標準和團體標準，并在集團內外進(jìn)行了推廣應用。
2、其他相關(guān)技術(shù)
高溫燒結制陶粒技術(shù)特點(diǎn)是飛灰中二噁英降解率可高達到95%以上，燒結產(chǎn)物為輕質(zhì)致密固體，可作為陶粒使用，但該技術(shù)工藝路線(xiàn)較為復雜，尾氣處理難度較大，產(chǎn)生二次飛灰較多，還有許多的技術(shù)難題需要克服。
