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生活垃圾焚燒飛灰處置技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

2020-07-27 03:02:40來源：本站

隨著我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量快速增長，2018年全國城市生活垃圾清運量達到了22801.8萬噸，生活垃圾處理處置問題備受關(guān)注。

　　生活垃圾焚燒發(fā)電因具有減量化明顯、占用土地資源少及可實現(xiàn)能源化的優(yōu)勢，逐漸成為我國生活垃圾處置的主流方式。根據(jù)國家發(fā)展改革委和住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，2020年全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒發(fā)電處理比例目標(biāo)為54%，生活垃圾焚燒規(guī)模將達到59.14萬噸/日。

　　生活垃圾焚燒飛灰（以下簡稱飛灰）是生活垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)收集而得到的粉狀物質(zhì),屬于危險廢物(編碼為HW18)。近年來，隨著城鎮(zhèn)生活垃圾產(chǎn)生量快速增長，飛灰的產(chǎn)生量越來越大，據(jù)中國水泥協(xié)會推算，到“十三五”末我國每年飛灰產(chǎn)生量將高達1000萬噸左右。

　　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，對人體的多個器官會產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。飛灰如果處置不當(dāng)，會對環(huán)境造成嚴(yán)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越大的壓力。2018年，北京生活垃圾無害化處理量為975.1萬噸，飛灰產(chǎn)生量約12萬噸，而北京市唯一滿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12.26萬立方米，不到一年就能填滿。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

　　國內(nèi)生活垃圾產(chǎn)量、組分等與發(fā)達國家有著顯著的不同，使得我國飛灰呈現(xiàn)出明顯的不同特點。

　　（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(qū)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。

　　（2）成分復(fù)雜，波動大。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，將給飛灰處理處置帶來很大的困難。

　　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，或者使其呈現(xiàn)化學(xué)惰性，然后進入填埋場進行填埋。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)是將飛灰進行水洗處理（氯鹽去除）后作為水泥原料，通過水泥窯高溫?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，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-填埋目前在國內(nèi)飛灰處置中應(yīng)用廣泛；水泥窯協(xié)同處置是近年來成功研發(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，近年來已進行了中等規(guī)模試驗；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》將飛灰進入生活垃圾填埋場處理和水泥窯協(xié)同處理的過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)《危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2001），飛灰滿足穩(wěn)定化控制限值后可進入危廢填埋場填埋，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)過預(yù)處理滿足入場要求后，可以進入垃圾填埋場的獨立單元進行填埋。

　　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，其中化學(xué)藥劑穩(wěn)定化法因增容體積小、固化效果較好，近年來研究報道較多，目前常用藥劑可分為無機類和有機類，無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(wěn)定化-填埋是目前國內(nèi)飛灰處置中普遍采用的方式，但在填埋前預(yù)處理過程尚缺乏統(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，目前國內(nèi)已建成兩條產(chǎn)能總共為7萬噸/年飛灰處置生產(chǎn)工業(yè)線，都已達產(chǎn)達標(biāo)并穩(wěn)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、無二次污染和資源化利用的優(yōu)勢，得到了政府部門的認(rèn)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(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄（2018-2019年本）》，是國家鼓勵推廣應(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，從環(huán)境危害性及可靠性、經(jīng)濟性等方面進行綜合比較，結(jié)果如表1所示。

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　　由表1可見，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，與固化/穩(wěn)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(wěn)定化-填埋處理技術(shù)是目前國內(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。未來隨著相關(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現(xiàn)了飛灰的無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，促進了水泥行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展，具有顯著的社會效益和環(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)過多年的研究開發(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)和團體標(biāo)準(zhǔn)，并在集團內(nèi)外進行了推廣應(yīng)用。

　　2、其他相關(guān)技術(shù)

　　高溫?zé)Y(jié)制陶粒技術(shù)特點是飛灰中二噁英降解率可高達到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。

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