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? ? 隨著(zhù)焚燒技術(shù)在危廢處理處置中的廣泛推廣和應用，危廢焚燒廠(chǎng)飛灰處理處置，即將成為當下和可預見(jiàn)的未來(lái)環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、焦點(diǎn)、難題，亟待引起足夠重視，特別是隨著(zhù)“無(wú)廢社會(huì )”建設逐步深刻開(kāi)展，該問(wèn)題面臨凸顯的風(fēng)險。
? ? 危廢焚燒產(chǎn)生的飛灰主要是因為危廢焚燒飛灰產(chǎn)量大， 同時(shí)飛灰中含有大量的重金屬元素、鹽類(lèi)及高毒性當量的二噁英等有毒有害的污染成分，位列《國家危險廢物名錄》HW18 類(lèi)。因此飛灰必須按照危險廢物的標準進(jìn)行處置，飛灰資源化利用之前必須經(jīng)過(guò)無(wú)害化處置。2016年，我國危廢以焚燒方式處置量為 110萬(wàn)噸，目前，危廢焚燒飛灰主要以固化安全填埋仍，但相對于正在以每年12%的速度飛速增長(cháng)的危廢產(chǎn)量而言，安全填埋場(chǎng)有限的庫容顯得杯水車(chē)薪。因此探索安全、可靠的固化/穩定化飛灰處置技術(shù)的同時(shí)，也應該積極開(kāi)發(fā)飛灰的資源化利用途徑和市場(chǎng)，變廢為 寶，徹底解決安全填埋的庫容壓力。該文通過(guò)對目前焚燒飛灰的處理處置技術(shù)的介紹和比較，主要包括化學(xué)處理法、固化/穩定化法、安全填埋法和資源化法，以期為危廢焚燒飛灰的處理處置提供借鑒。
? ? 危廢焚燒飛灰的性質(zhì)和成分
? ? 危廢焚燒飛灰和城市垃圾焚燒飛灰同樣具有含水率低、形狀 不規則、孔隙率高、粒徑小及比表面積大等特點(diǎn)，但危廢焚燒飛 灰中可溶性鹽的含量更高，化學(xué)成分分析見(jiàn)表 1。由焚燒灰成分分析可以看到，焚燒灰中主要成分為 Na、Ca、K、Cl、S、Si 等。
? ? 現有危廢焚燒飛灰處理技術(shù)線(xiàn)路
? ? 1、化學(xué)處理法
? ? 飛灰的化學(xué)處理法主要是用化學(xué)藥劑將重金屬元素提取出來(lái)，從而減少重金屬對環(huán)境造成的危害，重金屬的提取方法有酸提取、堿提取、生物制劑浸提、高溫提取及其他藥劑提取等。
? ? 采用酸提取可以將飛灰中的部分金屬提出從而作為資源進(jìn)行利用，但由于危廢焚燒物成分復雜、焚燒條件不同，飛灰中各成分含量差異較大，處理條件難以把控。另外，飛灰中存在很多堿 性的金屬氧化物，因此一般為堿性。直接用酸進(jìn)行浸提會(huì )消耗大量的酸，因此在用酸浸提之前一般要進(jìn)行水洗預處理。
? ? 重金屬提取技術(shù)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)灰中的可溶鹽溶解于水中，提高了處理效果，增加了處理物的穩定性；(2)處理物中的可溶鹽較少，且形態(tài)為脫水濾餅狀，易于進(jìn)行操作、搬運、填埋； (3)工藝簡(jiǎn)單，可操作性強。 但同時(shí)也存在著(zhù)需要對可溶鹽和排水進(jìn)行處理的弊端，一般只用于重金屬濃度較高，有必要進(jìn)行回收的情況。
? ? 2、固化/穩定化法
? ? 固化與穩定化技術(shù)是國際上處理有毒廢物的主要方法之一， 自20世紀80年代以來(lái)，該技術(shù)得到迅猛發(fā)展。固化/穩定化處理的目的，是使危險廢物中的所有污染組分呈現化學(xué)惰性或被包容起來(lái)，以便運輸、利用和處置。由于垃圾焚燒飛灰中含有的重金屬具有不可降解性，若直接填埋或作建筑用材，在自然環(huán)境下經(jīng)歷風(fēng)化、侵蝕后，飛灰中的重金屬很容易浸出來(lái)，對周?chē)沫h(huán)境產(chǎn)生很大的影響?，F行的固化/穩定化方法主要有:水泥固化、瀝青固 化、熔融固化、化學(xué)藥劑穩定化等。
? ? （1）水泥固化技術(shù) 固化/穩定化是利用固化劑與垃圾焚燒飛灰混合后形成固化體，從而達到降低廢物中危險成分浸出的目的。膠凝材料水泥是 常見(jiàn)的危險廢物固化劑，因此常采用水泥對焚燒飛灰進(jìn)行固化處理。飛灰被摻入水泥的基質(zhì)中后，在一定的條件下。經(jīng)過(guò)一系列的物理、化學(xué)作用，形成溶解性更小的金屬氧化物，使污染物在廢物水泥基質(zhì)體系中的遷移率減小。為改善固化條件，提高固化體的性能，固化過(guò)程中需視廢物的性質(zhì)和對產(chǎn)品質(zhì)量的要求摻入適量的添加劑。
? ? 關(guān)于水泥固化技術(shù)的機理，一般認為水泥固化有害物質(zhì)是把有害物質(zhì)封閉在固化體內，通過(guò)水泥中粉末狀的硅酸鈣水化物膠體對有害物質(zhì)的吸附包容，并逐漸硬化性化固化體，而將有害物質(zhì)束縛達到廢物穩定化、無(wú)害化目的的。
? ? 水泥固化處理飛灰具有工藝成熟、處理成本低、操作簡(jiǎn)單、不需要特殊的設備、原材料來(lái)源豐富、可在常溫下操作、被固化的廢渣不要求脫水和干燥等優(yōu)點(diǎn)。用水泥穩定化的主要缺點(diǎn)是對于一定的污染物較為靈敏，會(huì )由于某些污染物的存在而推遲固化時(shí)間，甚至影響終的硬結效果。
? ? （2）瀝青固化技術(shù) 瀝青固化是以瀝青為固化劑與飛灰在一定的溫度、配比、堿度及攪拌作用下產(chǎn)生皂化反應，使有害物質(zhì)均勻地包裹在瀝青中，形成固化體。瀝青具有良好的化學(xué)穩定性、粘結性與一定的彈性和塑性，對大多數酸、堿、鹽類(lèi)有一定的耐腐蝕性。瀝青固化 操作有兩種：一是將瀝青加熱，利用在高溫下可以變成熔融膠粘性液體將飛灰摻合、包覆在瀝青中，冷卻后即形成瀝青固化體； 二是利用乳化劑將瀝青乳化，用乳化瀝青和飛灰混合，然后破乳、 脫水，即完成廢物的瀝青固化處理，此法可以在室溫下完成。瀝青固化體的性能指標包括在水中的浸出率、輻照穩定性和化學(xué)穩 定性，它們主要由瀝青種類(lèi)、飛灰加入量、飛灰的組分和殘余水分等的影響。
? ? （3）熔融固化技術(shù) 熔融固化技術(shù)也稱(chēng)之為玻璃化技術(shù)，該技術(shù)是在燃料爐內利用燃料或電將飛灰加熱到1400℃左右的高溫，使其中的二惡英等有機污染物高溫分解，熔渣快速冷卻形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結晶結構，從而確保固化體的穩定。熔融固化技術(shù)不僅可以控制污染，而且熔融后灰渣致密，減容效果也非常顯著(zhù)。 此外，根據需要可以將熔渣制成建筑材料或作為陶瓷、玻璃等生 產(chǎn)行業(yè)的原料，實(shí)現灰渣的資源化利用。
? ? 熔融固化的大優(yōu)點(diǎn)是可以得到高質(zhì)量的建筑材料，同時(shí)具有減容率高、熔渣性質(zhì)穩定、無(wú)重金屬等溶出的優(yōu)點(diǎn)，國外已研究出多種焚燒飛灰處理的高溫熔融爐，并已在日本和歐洲有少量應用。其缺點(diǎn)是需要消耗大量的能源，同時(shí)由于其中的Pb、Cd、 Zn等易揮發(fā)重金屬元素需進(jìn)行后續嚴格的煙氣處理，故處理成本較高。
? ? （4）化學(xué)藥劑穩定化技術(shù) 化學(xué)藥劑穩定化是利用化學(xué)藥劑通過(guò)化學(xué)反應使有毒有害物質(zhì)轉變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過(guò)程。用藥劑穩定化技術(shù)處理焚燒飛灰，可以在實(shí)現無(wú)害化的同時(shí)，達到少增容或不增容，從而提高焚燒飛灰處理、處置系統的總體效率和經(jīng)濟性。
? ? 化學(xué)藥劑穩定化技術(shù)以處理重金屬廢物為主。到目前為止， 已發(fā)展了許多重金屬穩定化技術(shù)，如pH值控制技術(shù)，氧化/還原電 勢控制技術(shù)，沉淀技術(shù)，吸附技術(shù)，離子交換技術(shù)等。目前發(fā)展較快的螯合型有機重金屬穩定化藥劑，對多種重金屬污染物的穩定化處理效果已經(jīng)得到試驗證明，但其長(cháng)期穩定性如何，還有待于進(jìn)一步考察。另外，螯合劑的價(jià)格比較昂貴，對二惡英的穩定作用不明顯，飛灰處理后的脫水濾液需要進(jìn)行二次，限制了它 的廣泛應用。因而應用廣、絡(luò )合能力強的新型螯合劑的開(kāi)發(fā)也是今后的一個(gè)研究方向，對螯合劑的穩定性、水溶性、安全性等方面也應做進(jìn)一步的研究。
? ? （5）礦物聚合材固化穩定化技術(shù) 礦物聚合材是一種以水玻璃和氫氧化鈉等采用一定的工藝激發(fā)偏高嶺土、工業(yè)廢渣等含鋁硅酸鹽物質(zhì)制得的新材料。
? ? 在堿性條件下，通過(guò)解聚、形成凝膠體并再聚合形成，分子鏈由 Si、O、Al 等以共價(jià)鍵或離子鍵連接而成，有單硅鋁、雙硅鋁以及三硅鋁三種結構，對重金屬有較強的固定作用。礦物聚合 材兼有有機高聚物、陶瓷、水泥的特點(diǎn)，有耐腐蝕、耐高溫、低滲透、有效固定重金屬等優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)能耗只及陶瓷的1/20，鋼的 1/70，塑料的 1/150，而且污染物排放量降低，加上其原材料豐富，價(jià)格低廉，因此，受到了包括歐、美、日等國家的重視，國外政府把它作為高技術(shù)材料，投入大量人力物力進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。
? ? 由于礦物聚合材有以上的諸多優(yōu)點(diǎn)，金漫彤等人對利用礦物聚合材固化焚燒飛灰的工藝及處理效果進(jìn)行了實(shí)驗研究，并與水泥處理飛灰的效果進(jìn)行了比較，結果表明，在其它條件相同時(shí)，礦物聚合材固化飛灰后固化體的抗壓強度比水泥固化效果高，且表現出早期抗壓強度高的特點(diǎn)，固化體中重金屬浸出毒性的效果更好。
? ? 通過(guò)以上對各種固化/穩定化方法的對比可以看出，理想的飛灰固化/穩定化處理方法應該可以滿(mǎn)足以下要求：(1)有害廢物經(jīng)固化處理后所形成的固化體應具有良好的抗滲透性、抗浸出性、抗干濕性、抗凍融性及足夠的機械強度等， 好能作為資源加以利用，如作建筑基礎和路基材料等； (2)固化過(guò)程中材料和能量消耗要低，增容、增重比低； (3)固化工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、便于操作； (4)固化劑來(lái)源豐富、價(jià)廉易得； (5)處理費用低。
? ? 3、安全填埋法
? ? 安全填埋法是將焚燒飛灰在現場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后，送入安全填埋場(chǎng)填埋處理的方法，這是目前焚燒飛灰處理安全可靠的手段之一。但安全填埋場(chǎng)的建設和運行費用居高不下，垃圾焚燒處理廠(chǎng)難以承受，同時(shí)也不能達到減容化和資源化的目的，因此今后會(huì )逐漸減少該方法的應用。
? ? 4、資源化
? ? 近年來(lái)隨著(zhù)焚燒規模的不斷擴大，飛灰的產(chǎn)量也不斷增加， 若僅僅通過(guò)固化/穩定化處理抑制有毒重金屬離子的危害，勢必將造成大量資源的浪費，因此部分研究者、實(shí)踐者已開(kāi)展了將垃圾焚燒飛灰資源化利用的相關(guān)研究并取得了一定的成果。
? ? 飛灰的主要成分屬于CaO-SiO2-A12O3-Fe2O3體系，與常用的 摻合料高爐礦渣、粉煤灰等輔助性膠凝材料組分非常接近，因此不少學(xué)者、研究者、實(shí)踐者展開(kāi)用飛灰取代部分膠凝材料的研究及應用。日本太平洋水泥公司從可持續發(fā)展的戰略角度出發(fā)，早開(kāi)始利用城市垃圾焚燒飛灰代替生料粉配料，在高溫下燒制生態(tài)水泥熟料，并于 2001年4月投入商業(yè)生產(chǎn)。水泥工業(yè)處理飛灰有其得天獨厚的優(yōu) 勢，一方面水泥工業(yè)利用廢棄物規模大、適用范圍寬和效果好， 同時(shí)減輕了水泥工業(yè)對資源與能源巨大需求的壓力，實(shí)現了廢棄物的資源化利用；另一方面飛灰中二噁英在高溫爐內可被徹底破壞，重金屬以化學(xué)鍵合的方式固化到熟料中，重金屬離子固化率高，避免飛灰制品使用過(guò)程中二次污染。
? ? 近年來(lái)也有將飛灰用作路基材料的研究報道，主要是用飛灰代替部分細集料作為填充層，或摻入水泥中替代部分水泥生成水泥固化體作為道路支撐層，該技術(shù)不僅實(shí)現飛灰的資源化利用， 而且減少建筑工業(yè)對天然骨料的需求。
? ? 另外，垃圾焚燒飛灰中含有大量的易溶鹽類(lèi)物質(zhì)和重金屬元素，這些組分與合適的粘土進(jìn)行配合可以用來(lái)燒制陶粒，不僅能夠被穩定地固化到陶粒的硅鋁網(wǎng)絡(luò )玻璃體中，還能在粘土的熔化階段起到助熔作用，使熔體粘度變化對溫度的敏感性降低，起到降低燒成溫度、節能降耗，提高成品率，提高陶粒產(chǎn)品質(zhì)量的多重作用。垃圾焚燒飛灰中的二噁英類(lèi)物質(zhì)則可以在陶粒燒成的高溫度段徹底分解。
? ? 關(guān)于飛灰的資源化研究，還有其它的研究報道，但大多數還 僅限于實(shí)驗室研究階段，如用來(lái)制備吸附劑、土壤改良劑、玻璃、 陶瓷等制品，但飛灰的資源化必將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢。
? ? 主要研究結論
? ? 隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展和人們環(huán)境意識的提高，對于未來(lái)焚燒飛灰的處理處置應該是隨污染物排放標準的提高，無(wú)害化/資源化程度要進(jìn)一步提高，同時(shí)應盡可能減少處理和控制二次污染物的運行費用。 結合我國的實(shí)際情況，危廢焚燒飛灰處理的發(fā)展方向應該包括以下3 個(gè)方面： ①開(kāi)發(fā)先進(jìn)的焚燒爐，并加強對入爐廢物的控制； ②開(kāi)發(fā)穩定效果好、處理成本低的化學(xué)穩定劑以減少垃圾焚燒飛灰中重金屬的遷移； ③開(kāi)發(fā)并積極推廣應用安全可靠、能耗低效益好的資源化技術(shù)，資源化處理處置危廢焚燒飛灰。
