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“飞灰三化”做到了么? 城市垃圾焚烧飞灰处理技术比较

关注:日期:2018-03-05

文章导读:目前针对垃圾焚烧飞灰有多种处理技术,但是不是所有的处理技术都能实现飞灰的减量化、资源化、无害化的处置要求。对于“绿水青山”的生态文明政策,环境污染物质的“三化”处理是最优选择,垃圾焚烧飞灰的处置也不例外。

垃圾焚烧飞灰是日常生活垃圾焚烧过程中产生的,在垃圾焚烧的过程中,垃圾中有机物主要以气态物质的形式排放;无机物质则主要形成固体颗粒物,其中颗粒较大固体沉积在焚烧炉底部及炉排上,被称为底灰,而那些细小的颗粒物则漂浮在烟气中,随烟气一同进入烟气净化系统,这些颗粒物构成了焚烧飞灰50%的比例,剩余的焚烧飞灰则源自于烟气净化过程中投加的石灰石或活性炭,它们共同在除尘器(静电除尘器、布袋除尘器等)中被捕集,同时也有一部分细小的颗粒物在烟道及烟囱的底部沉降下来,这些被捕获和沉降下来的细小颗粒物则被称作焚烧飞灰。

图1垃圾焚烧飞灰

焚烧飞灰同时具有重金属危害特性和持久有机污染物危害特性。在焚烧飞灰中含有较高浓度且容易被水浸出的Pb、Cd、Cu、Cr及Zn等重金属,以及具有很强危害性的二噁英和呋喃,这些污染物质可以通过污染水体、土壤,进而危害到动植物和人体的健康。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)规定:“生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。

随着垃圾焚烧事业在国内的推广,垃圾飞灰的处理及资源化利用问题越来越受到普遍关注,对飞灰处置技术的研究也在不断深入。

国内目前常见的飞灰处理技术

水泥固化法

水泥固化法是目前应用最广泛的焚烧飞灰固化技术。该方法是将水泥和焚烧飞灰用水按一定比例混合均匀,通过水合反应使重金属等有害成分固定在稳定的矿物结构中,防止其溶出,以达到稳定化、无害化的目的。为了提高固定效果,保证水泥能有效地完成水硬性胶凝反应,有时需根据飞灰的种类向混合物中加入适当的添加剂。

水泥固化法所需材料费和运行费用较低,但存在以下问题:①处理后废物体积增加;②新的填埋场有限;③存在长期稳定性问题,飞灰中特殊的盐类和有机物的分解容易造成固化体破裂,从而造成再次污染。

熔融烧结法

熔融法是将飞灰在燃料炉内利用燃料或电力加热到1400℃以上的高温,飞灰中二噁英等有机污染物发生热分解、燃烧及气化,而无机物则熔融形成玻璃质熔渣,同时一部分低熔点重金属元素蒸发而被收集,残留在飞灰中重金属元素可以包围在烧结熔融的玻璃态网络中甚至形成玻璃的网络结构,从而有效地控制重金属的浸出。烧结法是将待处理的危险废物与细小的玻璃质,如玻璃屑、玻璃粉混合,经混合造粒成型后,在1000-1100℃高温熔融下形成玻璃固化体,借助玻璃体的致密结晶结构,确保固化体的永久稳定。

熔融烧结技术具有减容率高、熔渣性质稳定、无重金属溶出等优点,且玻璃化后的焚烧飞灰可以用作建筑或铺路材料,实现灰渣的资源化利用。但其制约因素与其优点同样明显,该技术需要消耗大量的能源,设备投资高,高含盐二次灰处理难度大。

化学药剂稳定后填埋

药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转化为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。药剂稳定化技术以处理重金属废物为主,目前在飞灰稳定化处理方面应用较多。

水泥窑协同处置技术

水泥窑协同处置焚烧飞灰技术是通过对飞灰进行水洗脱氯,烘干后作为替代原料生产水泥,一方面利用水泥窑独特的高温环境将飞灰稳定脱毒,另一方面同时节约了部分水泥生产原料,实现了资源化利用,水经过处理和蒸发后回用洗灰。该技术脱氯效果好,对水泥窑影响小,烟气排放达标,飞灰中的重金属固熔于水泥晶格中,二噁英去除彻底,同时回收大量珍贵钾盐资源。

水泥窑协同处置飞灰技术,即“脱盐预处理和脱盐飞灰的水泥窑资源化处置”技术,实际是“飞灰洗脱预处理”+“高温煅烧”技术,只不过把后半部分将能耗大、容积相对小的熔炉,替换成容积大、不需要为处理飞灰另提供热量的水泥窑。该技术已经成为我国飞灰处理最有发展前景的一项新技术。

图2水泥窑协同处置飞灰

飞灰处置技术“三化”情况

减量化

水泥固化法,水泥加入量约为飞灰质量的10%-20%,未能做到减量;化学药剂稳定后填埋,加入药剂没有达到减量的效果;水泥窑协同处置和熔融烧结法利用高温分解二噁英固化重金属,达到了危险物减量的效果。

资源化

水泥固化法与化学药剂稳定化后的飞灰不能作为他用,只能按废弃物填埋;熔融烧结后的玻璃固化提可以做为路面材料等;水泥窑协同技术,将飞灰分解成工业盐、与水泥原料最大限度地将飞灰资源化。

无害化

水泥固化在酸雨等环境作用下,固化体中的大部分重金属及无机盐将随时间推移被逐渐溶出,对环境存在着长期的、潜在的威胁。

熔融烧结技术很难控制Pb、Cd、Zn等易挥发重金属元素与氯化氢气体逸出的二次污染,需进行严格的后续烟气处理,故处理成本很高,与我国国情现状不符,且二次飞灰污染问题难以得到有效解决。

飞灰的药剂稳定化只控制重金属污染,不能对二嗯英等有机污染物以及盐类进行稳定化,需要结合其他处理来完成飞灰的无害化过程。由于各类焚烧飞灰组分差异大,因此很难找到一种价格适中、效果稳定、普便适用的焚烧飞灰稳定化药剂,最关键的是化学药剂处理后的飞灰在环境中的长期稳定性尚不明确。

水泥窑协同处置飞灰,使得部分飞灰与水泥生产的结合,部分生成工业用盐,既节约了飞灰处理能耗,又减少了水泥原料消耗最大程度地实现了飞灰的无害化。

以上分析可知,目前飞灰各种处理方法,水泥窑协同处置飞灰技术,即“脱盐预处理和脱盐飞灰的水泥窑资源化处置”技术较好地实现了飞灰的“三化”处理,该技术将有望成为我国飞灰处理最具有推广性,且长期有效可行的方法。

原标题:“飞灰三化”做到了么? —城市垃圾焚烧飞灰处理技术比较


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