探析垃圾焚燒過程重金屬污染物遷移機理及處理方法

引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平有了很大提升，但隨之產(chǎn)生的垃圾也越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計，城市生活垃圾以每年百分之八到百分之十的速度增長。目前，人們主要采用填埋、焚燒、堆肥三種方式來處理垃圾。垃圾焚燒過程中的重金屬污染物發(fā)生遷移，造成了二次污染。因此，人們必須研究其遷移機理，然后采取有力的措施加以處理，提高垃圾處理效率。

垃圾焚燒是人們處理生活垃圾的重要手段，焚燒法具有減容減重大、高效快捷、可回收利用熱能等優(yōu)點，受到人們的青睞。但是在焚燒的過程中，重金屬污染物卻沒有得到有效處理，經(jīng)常發(fā)生重金屬污染物遷移現(xiàn)象，不利于城市生活垃圾的有效處理。本文從垃圾焚燒角度出發(fā)，先分析了垃圾焚燒過程中重金屬污染物遷移機理，然后探討了垃圾焚燒過程中的重金屬污染物處理方法，旨在為處理垃圾焚燒中的重金屬污染物提供參考。

垃圾焚燒過程中的重金屬污染物發(fā)生遷移，造成了二次污染。因此，人們必須要研究其遷移機理，然后采取有力的措施加以處理，提高垃圾處理效率。

垃圾焚燒過程中重金屬污染物遷移機理

垃圾焚燒過程中重金屬的形成和遷移機理

一般來講，固體廢棄物可以分為兩種，一種是可燃垃圾，另一種是不可燃垃圾，這兩種垃圾在焚燒中都會或多或少地帶有一些重金屬。對于不可燃垃圾來講，有些比較大塊的金屬，一般會在焚燒前被分選出來，其它的重金屬則會依附于床料中，然后直接進入底灰，或者是因為焚燒爐中的某些因素，比如過量的空氣、真空等，最終以一種夾帶的方式存在于煙氣中，形成大量的飛灰顆粒。而在可燃垃圾中，其重金屬的依存形式有兩種：其一，有機物質(zhì)以金屬顆粒為核心，最終組成一些有機化合物；其二，以礦物質(zhì)形式，同某些有機物質(zhì)混合。但是，無論重金屬以哪種方式存在，在焚燒的過程中，等有機物質(zhì)被焚燒之后，這些重金屬最終都會被釋放出來，并且根據(jù)其自身特性，發(fā)生相應的化學反應，比如發(fā)生還原反應、與氯反應等。一般而言，對于不同的重金屬，其在焚燒底灰、煙氣、飛灰中的分布比例也會產(chǎn)生很大的不同。對于揮發(fā)性的重金屬而言，要么在焚燒過程中直接揮發(fā)；要么和垃圾中的其他成分發(fā)生化學反應，最終生成一種更容易揮發(fā)的化合物，蒸發(fā)后形成氣態(tài)物質(zhì)直接向煙氣遷移，待煙氣冷卻之后，這些蒸汽就會冷凝，然后附著在飛灰顆粒上面。對于那些非揮發(fā)性的重金屬，它們大多是借助夾帶的方式，直接向煙氣遷移。

影響重金屬污染物發(fā)生遷移的具體因素

在垃圾焚燒過程中，影響重金屬污染物發(fā)生遷移的因素主要有以下幾種。

第一，金屬本身的特性。眾所周知，每種重金屬的熔沸點都是不一樣的，對于沸點比較高的金屬元素，比如Al、Ca、Mg等，一般不會在燃燒區(qū)域內(nèi)揮發(fā)，大多存在于灰底；對于那些沸點比較低的金屬元素，比如Zn、Pb、Cd等，在焚燒的過程中就會發(fā)生揮發(fā)，如果離開了燃燒區(qū)域，將經(jīng)歷冷凝過程，一定條件下會發(fā)生同類核化或異相吸附，最終停留在飛灰或底灰中。

第二，垃圾組成。焚燒的垃圾種類繁多，那么垃圾組成成分也會隨之增多，而成分的不同對焚燒過程中重金屬的遷移產(chǎn)生不用程度的影響。如氯、硫等，都會對重金屬污染物的遷移產(chǎn)生很大的影響。

第三，垃圾焚燒的運行環(huán)境。比如焚燒爐爐型、煙氣滯留時間、焚燒溫度等，這些都會對重金屬污染物的遷移產(chǎn)生重大的影響。

垃圾焚燒過程中的重金屬污染物處理方法

垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的重金屬污染物，如果沒有得到及時、有效的處理，極易對環(huán)境造成二次污染。飛灰富集了較高濃度的重金屬污染物，如果未對其進行妥善處置，如直接進行填埋，在自然環(huán)境中會受到酸雨等影響，重金屬污染物會漸漸滲濾出來而再次污染環(huán)境。因此，人們一定要采取有力的措施加以處理，有效提高垃圾處理的效率，防止二次污染。

飛灰處理方法

（1）水泥固定法。所謂水泥固定法，它指的是將固化和穩(wěn)定化有機結合起來，從而有效處理飛灰中重金屬污染物的一種方法。固化，即solidification，它指的是人們借助固化劑的作用，將其同廢棄物混合在一起，從而促使廢棄物中的有害物質(zhì)凝結在一起，最終形成一種固體化的過程，它屬于一種物理反應的過程。穩(wěn)定化，即stabilization，它指得是將固化劑同廢棄物混合在一起，使它們產(chǎn)生化學反應，那么廢棄物中的有害物質(zhì)則會逐漸轉(zhuǎn)變成低毒性、低溶解性的物質(zhì)。固定化則是將這兩種形式結合在一起，其中同時伴有化學反應和物理反應。

在處理垃圾焚燒中的重金屬污染物時，就是將飛灰同水泥組合在一起，水泥固化的機理是：水泥漿體的pH值比較高，那么飛灰中的重金屬則會與硅酸鹽或者是OH-結合，最終形成含鈣的鹽類，有效治理飛灰中的重金屬污染物。

（2）化學藥劑螯合。在處理垃圾焚燒中的重金屬污染物時，還可以采取化學藥劑螯合方法。藥劑處理一般可以分為兩種，即無機藥劑和有機藥劑。在有機藥類中，主要的藥劑是螯合型藥劑，它主要是采用一種水溶性的螯合高分子，使其同重金屬離子發(fā)生反應，最終形成一種不溶于水的高分子絡合物，從而固定住飛灰中的重金屬污染物。

根據(jù)相關人員的研究發(fā)現(xiàn)，人們有效利用螯合劑表面的活性劑，在處理飛灰中的重金屬污染物具有良好的效果，一方面，它能對飛灰進行表面活化改性，而且其活化率非常之高，甚至達到95%以上；另一方面，對于飛灰中的重金屬離子，螯合劑表面的活性劑對其具有良好的穩(wěn)定螯合作用。因此，人們使用這種方法來處理飛灰中的重金屬，不僅具有良好的穩(wěn)定化作用，而且還達到資源化的作用，可謂一舉兩得。

（3）飛灰的熔融處理。在利用熔融處理方法來處理飛灰中的重金屬污染時，一般可以分為兩大類，一類是電融化法，比如微波爐、電弧爐、電阻爐等；一類是燃燒熔化法，比如較常見的回轉(zhuǎn)溶化爐、薄膜溶化爐、焦炭溶化爐等。

就目前情況來看，熔融在處理垃圾飛灰中的重金屬污染物方法還比較先進。這些飛灰經(jīng)過熔融處理之后，存在于飛灰中的二噁英等污染物，經(jīng)過受熱處理之后，直接被分解破壞。對于存在于飛灰中那些沸點比較低的重金屬鹽類來講，只有較少一部分產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，很大一部分都是轉(zhuǎn)移到玻璃態(tài)熔渣之中，這樣就很大程度上避免鹽類浸出。

幾種方法的比較

上述三種飛灰處理方法都各有優(yōu)缺點，人們需要分析其特點，根據(jù)實際需要，采取合適的方法對飛灰進行有效處理。

對于水泥固定法來講，其優(yōu)點是成本較低、操作簡單快捷、固化物可以進行資源利用，所以比較容易實現(xiàn)工業(yè)化的應用；其缺點就是加入大量水泥之后，固化物的體積會逐漸加大，而且存在于飛灰中的氯化物、重金屬，均會對水泥的水化產(chǎn)生一定的負面影響。

對于藥劑處理方法來講，其穩(wěn)定化效果好、處理的廢棄物種類多，但是其成本比較高。

對于飛灰的熔融處理，即熱處理方法來講，減容效果好、有效兼顧有機物處理、重金屬溶出率低；但是這種方法花費的成本同樣比較高，所以不易實現(xiàn)工業(yè)化應用。

結語

綜上所述，垃圾焚燒是目前比較常用的垃圾處理方法，具有多方面的優(yōu)點。但是由于在焚燒過程中出現(xiàn)較多的重金屬污染物遷移，很有可能造成二次污染。因此，我們必須認真分析其遷移機理，采取水泥固定法、化學藥劑螯合、飛灰的熔融處理這三種方法加以處理，確保垃圾處理的效率，防止二次污染。