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生活垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)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(jī)污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等重金屬，是高度危險(xiǎn)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(jī)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(qiáng)的神經(jīng)毒性，對(duì)人體的多個(gè)器官會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。飛灰如果處置不當(dāng)，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重毒害作用。
我國(guó)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(kù)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(jié)約土地資源的有效途徑。
二、飛灰處置技術(shù)的難點(diǎn)
國(guó)內(nèi)生活垃圾產(chǎn)量、組分等與發(fā)達(dá)國(guó)家有著顯著的不同，使得我國(guó)飛灰呈現(xiàn)出明顯的不同特點(diǎn)。
（1）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(tǒng)中堿性物反應(yīng)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(guó)飛灰最為明顯的特征之一，以北京地區(qū)飛灰為例，飛灰含氯量高達(dá)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。
（2）成分復(fù)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)隨著生活垃圾組分、季節(jié)、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(xiàn)狀分析
1、技術(shù)總體情況
根據(jù)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(guī)范》（送審稿）內(nèi)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(tǒng)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(duì)飛灰進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。目前飛灰的預(yù)處理技術(shù)主要包括水洗、固化/穩(wěn)定化、高溫?zé)Y(jié)、高溫熔融、低溫?zé)峤獾取?/span>
其中，固化/穩(wěn)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(xiàn)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?zé)蓮氐追纸舛f英，將重金屬固化穩(wěn)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?zé)Y(jié)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(jié)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?zé)峤饧夹g(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(wěn)定化-填埋目前在國(guó)內(nèi)飛灰處置中應(yīng)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?zé)Y(jié)制陶粒目前在天津地區(qū)飛灰處置中得到應(yīng)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(guī)模試驗(yàn)；低溫?zé)峤馐且环N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(guó)家危險(xiǎn)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(wěn)定化-填埋技術(shù)和水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是我國(guó)政府認(rèn)可的飛灰處置的主流技術(shù)。
（1）固化/穩(wěn)定化-填埋
根據(jù)《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2001），飛灰滿(mǎn)足穩(wěn)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(wèi)生填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2008）規(guī)定，飛灰經(jīng)過(guò)預(yù)處理滿(mǎn)足入場(chǎng)要求后，可以進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的獨(dú)立單元進(jìn)行填埋。
固化/穩(wěn)定化是飛灰填埋處置利用的預(yù)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(wěn)定化技術(shù)主要包括水泥固化法、化學(xué)藥劑穩(wěn)定化法兩大類(lèi)，其中化學(xué)藥劑穩(wěn)定化法因增容體積小、固化效果較好，近年來(lái)研究報(bào)道較多，目前常用藥劑可分為無(wú)機(jī)類(lèi)和有機(jī)類(lèi)，無(wú)機(jī)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(jī)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(wěn)定化-填埋是目前國(guó)內(nèi)飛灰處置中普遍采用的方式，但在填埋前預(yù)處理過(guò)程尚缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)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(wěn)定化處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。
（2）水泥窯協(xié)同處置
在水泥窯協(xié)同處置技術(shù)的應(yīng)用方面，目前國(guó)內(nèi)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，都已達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)并穩(wěn)定運(yùn)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(guī)范》（GB30760-2014）標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)》（GB30485-2013)中限值，水泥質(zhì)量符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2008）標(biāo)準(zhǔn)。
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(shì)，得到了政府部門(mén)的認(rèn)可，入選國(guó)家環(huán)保部2017年發(fā)布的固體廢物治理領(lǐng)域的《國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)名錄》和國(guó)家工信部《建材工業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄（2018-2019年本）》，是國(guó)家鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的環(huán)保技術(shù)。
3、主流技術(shù)比較
固化/穩(wěn)定化-填埋與水泥窯協(xié)同處置技術(shù)各有所長(zhǎng)，從環(huán)境危害性及可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合比較，結(jié)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(xiǎn)小和不占用土地的特點(diǎn)，與固化/穩(wěn)定化-填埋技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
四、飛灰處置技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析
1、主流技術(shù)
固化/穩(wěn)定化-填埋處理技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)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(xiǎn)。未來(lái)隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)的完善，可以應(yīng)用于飛灰產(chǎn)生量不高而土地資源相對(duì)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(xiàn)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(zhuǎn)型發(fā)展，具有顯著的社會(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(biāo)準(zhǔn)體系完善，是擁有水泥廠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(tuán)旗下北京金隅琉水環(huán)保科技公司在北京建材科研總院的技術(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(biāo)準(zhǔn)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，并在集團(tuán)內(nèi)外進(jìn)行了推廣應(yīng)用。
2、其他相關(guān)技術(shù)
高溫?zé)Y(jié)制陶粒技術(shù)特點(diǎn)是飛灰中二噁英降解率可高達(dá)到95%以上，燒結(jié)產(chǎn)物為輕質(zhì)致密固體，可作為陶粒使用，但該技術(shù)工藝路線較為復(fù)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。
