生活垃圾焚烧发电飞灰处置方法

1355 编辑：中冶有色技术网来源：《工程管理前沿》

2021-12-03 14:03:47

随着我国城镇化进程的加快，生活垃圾产生量也在增加，原有的垃圾填埋导致土地资源越来越紧缺，作为生活垃圾处理的另一主要途径——焚烧发电技术得到了较大的发展。该技术不仅能变废为宝，将生活垃圾转变为电能和热能，更能促进生活垃圾减量化，有效解决了“垃圾围城”现象，缓解了土地资源压力。但焚烧过程中会产生含有二噁英、重金属等有害物质的飞灰，若飞灰处置不当则会对周边环境造成危害。
1城市垃圾焚烧带来的污染
1.1烟尘污染
在城市垃圾中，生活厨余垃圾占据的整体比重相对较大。通过对此类垃圾进行分析后可以发现，厨余垃圾中的含水量非常高。另外，生活垃圾中还带有纸、塑料、金属等制品，此类制品在焚烧过程中将会出现大量有害烟尘，从而对大气环境造成严重污染，因此此类垃圾焚烧与环境保护理念之间存在落差。
1.2气味污染
生活垃圾在集中储存以及焚烧过程中，垃圾成分非常复杂，所以往往会出现非常浓重的异味，这一类异味的主要来源便是垃圾中有机物腐烂以及焚烧期间出现的气体。垃圾中的主要有机物为蛋白质、多糖等，此类物质在细菌、微生物的影响下将会出现有氧以及无氧反应，通过腐烂、发酵完成分解时往往会带有强烈刺鼻气味，对空气质量带来污染。而且由于城市垃圾中本身便具有大量病菌，这一类微生物还会混合到经过污染的空气中，对人类的身体健康留下隐患。
1.3有害气体物质
在垃圾焚烧发电时，往往会出现气态二噁英，该物质具有非常强烈的毒性。二噁英本身并不是一种单一物质，而是由多种物质混合形成后的一种物质统称，因此二噁英将会对环境带来非常大的影响。部分二噁英其毒性甚至能够达到氰化钾的一千倍。因此如果想要确保垃圾焚烧发电得以顺利开展，就需要对二噁英进行有效控制，避免二噁英一类有害气体出现扩散的情况，为人们的生存环境带来影响。
1.4渗滤液
垃圾通常都并不是由一种单一物质形成的，通过多种物质堆积成的垃圾在堆放、储存过程中将会出现非常多的渗滤液。此类渗滤液中的各种物质成分特别复杂，而且因为其浓度相对较高，所以当渗滤液进入地下水、土壤之后，就会通过渗透导致环境污染的进一步加剧，对大自然中原本的生态平衡带来影响。
1.5炉渣、飞灰以及其他污染物
通常情况下，在垃圾焚烧发电期间，很多环节都会存在产生炉渣、飞灰的情况，此类污染物往往会对环境带来非常大的负担，如果没有对齐专门采取针对性处理措施，还有可能导致二次污染情况的发生。除此之外，在垃圾焚烧发电过程中，还会出现氟化氢、二氧化硫等各种酸性气体与其他重金属污染物，这部分物质将会对大气以及土壤带来污染，例如酸性气体的过量排放就有可能导致酸雨情况的出现。
2生活垃圾焚烧发电飞灰处理方法
根据垃圾焚烧原理，我国生活垃圾焚烧发电厂的焚烧炉主要有两种，分别为机械炉排炉和循环流化床。机械炉排炉飞灰产生量约为焚烧垃圾总量的3%左右，循环流化床由于在焚烧过程中添加煤粉等助燃物，飞灰产生量约为焚烧垃圾量的10%。根据相关统计，全国2020年生活垃圾焚烧总量约为1.7亿吨，飞灰产生量约为510万吨。随着国内生活垃圾焚烧发电行业的蓬勃发展，越来越多的处置技术被研发推广，目前飞灰处理行业主要有以下几种处理方法：
2.1稳定化填埋
稳定化填埋是指通过添加稳定剂完成飞灰的稳定固化，再将固化的飞灰进行填埋。通过对飞灰固化后12种重金属浸出检测，基本能满足国家《生活垃圾填埋场控制标准》对重金属浸出浓度的要求。其原理是通过稳定剂中具有配位能力的硫酰胺类共聚物与过渡态重金属离子（或化合物）发生螯合沉淀反应，使过渡态重金属离子被稳定在絮凝沉淀物中。目前，全国约80%的飞灰采用稳定化填埋技术处理。该技术虽然解决了飞灰处理问题，但是占用土地资源，同时稳定化填埋形成的絮凝沉淀物的稳定性仍需进一步探索。
2.2高温熔融技术
飞灰高温熔融是指在燃料炉内将飞灰加热到1400℃，将飞灰熔融，熔融后的飞灰将晶体聚集重排并熔解结晶，再经过冷却则会形成致密稳定的玻璃体，实现飞灰的解毒处理，形成的玻璃体可作为建筑材料。该方法既解决了飞灰污染环境、危害人体健康的问题，同时还可以作为建材，做到了无害化、减容化、资源化，已受到广泛关注。
2.3高温烧结技术
高温烧结法是将飞灰与黏土、助熔剂等混合后，在1000～1400℃高温下煅烧使其部分熔融，冷却后形成烧结体产物。飞灰中挥发性重金属、可溶盐等物质经过高温煅烧浓缩，在急冷降温过程中凝结形成浓缩盐灰，通过酸洗结晶工艺回收重金属和可溶盐，作为有色金属冶炼原料及工业盐产品对外出售；不易挥发的重金属在高温煅烧过程中通过硅酸盐反应固化在产品矿物晶格中，最终使建材基材的重金属含量和浸出量双降低。高温烧结技术将飞灰煅烧制成陶粒，减少了资源浪费，实现了危险废物的无害化、资源化处理。该方法在安全处置飞灰的同时，又制成陶粒产品进行下游生产，减少了因制备陶粒对原料的开采。
2.4水泥窑协同处置技术
飞灰与石灰石的主要成分相似，可替代烧制水泥熟料。水泥窑协同处置技术是将飞灰作为水泥原料，彻底分解二噁英，将重金属固化在水泥熟料中[8]。飞灰中的盐分随温度降低逐渐转化为固态，在气液固相间不断转化，容易造成结皮堵塞。目前在飞灰入窑前用水洗，能有效抑制结皮堵塞。自国家鼓励水泥窑协同处置固体废物及危险废物的相关政策陆续出台，水泥窑协同处置飞灰技术的关注度急剧增加，各省水泥厂也陆续开展水泥窑协同处置飞灰项目。
2.5危废填埋场填埋
危险废物填埋场填埋是将飞灰用吨袋等容器密闭包装后，由危险废物运输车辆运送至危险废物填埋场进行填埋处理。该方法是目前飞灰处置最稳妥的方法之一。但危废填埋场的建设和运营费用较生活垃圾填埋场高，生活垃圾焚烧处理厂在经济上难以平衡，同时该方法处置飞灰达不到节约土地和循环利用资源目的，故此方法较少应用。
3发展方向
随着人们环境保护意识的增强和科学技术的进步，未来飞灰的处置应无害化和节约化，尽可能少地占用土地等资源。结合飞灰处置行业的客观情况，飞灰处置发展方向有：（1）国家推进的垃圾分类，可以有效减少飞灰中的重金属等有害物质，从源头减少飞灰的危害；（2）加强垃圾焚烧炉的研发，并加强对入炉焚烧垃圾的控制，减少飞灰产生量；（3）提升水泥窑协同处置的能力，从水洗段开始优化整个工艺流程，降低飞灰处置费用；（4）加强飞灰资源化技术研发，通过高温熔融、高温烧结、水泥窑协同处置等技术的应用，大力研发经济、环保的新技术。
4结语
目前，我国对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的研究集中在传统的重金属处理方法，虽然传统重金属处理方法应用广泛，但是对于处理后飞灰资源化问题、浸出液中重金属处理方法以及不同重金属浸出条件难统一等问题尚未有解决办法，且研究规模以实验室和小型反应器为主。新型重金属处理技术如水热处理技术虽然可以大规模处理飞灰，但是存在能耗高、不经济等问题，很难大规模投入使用。因此，研究新型有效、经济节能，适合我国国情的重金属处理技术成为未来研究重点。

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