生活垃圾焚燒飛灰處置及資源化利用研究

宋立惠

德州市環(huán)境衛(wèi)生服務(wù)中心 山東德州 253000

生活垃圾的焚燒率高達(dá)80%，對(duì)焚燒灰渣的處理也比較先進(jìn)，其資源化利用方式主要有在熔融設(shè)施進(jìn)行熔融處理后制成熔融灰渣、作為水泥原料及路基材料等。介紹了生活垃圾焚燒灰渣的產(chǎn)生及資源化利用情況，以期對(duì)我國(guó)處理焚燒灰渣有所借鑒。

1 垃圾焚燒飛灰水洗脫氯工藝分析

垃圾焚燒飛灰中氯含量最高達(dá)到20%以上，遠(yuǎn)高于《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）標(biāo)準(zhǔn)中要求原料氯離子含量≤0.06%?！端喔G協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（HJ662-2013）要求入窯物料中氯離子含量≤0.04%；因此，飛灰難以直接添加到水泥原料中，必須預(yù)先經(jīng)過(guò)脫氯處理，使飛灰中氯含量降低小于1%，大幅度提高水泥原料中飛灰添加量。

2 生活垃圾焚燒飛灰處置及資源化利用

2.1 油酸鈉用量的影響

隨著油酸鈉用量增加，樣品抗壓強(qiáng)度增大，導(dǎo)熱系數(shù)先降低后升高。當(dāng)油酸鈉用量較少時(shí)，氣泡穩(wěn)定性不高，有些氣泡在未成形前就發(fā)生坍塌，使得多孔結(jié)構(gòu)少且孔尺寸較大，孔隙率低，抗壓強(qiáng)度小，導(dǎo)熱系數(shù)大。隨著油酸鈉用量增加，氣泡穩(wěn)定時(shí)間變長(zhǎng)，孔隙結(jié)構(gòu)增多，但總體孔尺寸變小，抗壓強(qiáng)度增大，導(dǎo)熱系數(shù)降低。當(dāng)油酸鈉用量增加到0.4%時(shí)，氣泡能夠穩(wěn)定存在，此時(shí)樣品抗壓強(qiáng)度為0.51MPa，導(dǎo)熱系數(shù)降到最小，為0.095W/（m·K），滿足多孔保溫材料的要求。隨著油酸鈉用量繼續(xù)增加，漿料黏度過(guò)大，發(fā)泡效果差，抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)均增大。因此選擇油酸鈉用量0.4%。

2.2 水泥窯協(xié)同處置

該方式是將飛灰水洗脫氯技術(shù)與水泥窯高溫煅燒技術(shù)有機(jī)耦合，采用水洗提取飛灰中的鉀鈉硫氯，制成工業(yè)產(chǎn)品；余下部分送入水泥窯高溫煅燒，飛灰中的重金屬經(jīng)高溫熔融后完全固化于水泥熟料晶格中，二英在高溫水泥窯中徹底分解，且不具二次合成條件；洗灰廢水循環(huán)利用，零排放;煙氣經(jīng)多級(jí)吸附和收塵后達(dá)標(biāo)準(zhǔn)排放。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)路線在經(jīng)歷從研究到實(shí)驗(yàn)到應(yīng)用，經(jīng)過(guò)近十年的研究應(yīng)用實(shí)踐解決了一系列問(wèn)題，目前比較成熟，可以避免飛灰固化填埋的長(zhǎng)效性風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰處置的減量化、資源化和無(wú)害化，并且水泥性能達(dá)到國(guó)家普通硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)。綜上，水泥窯協(xié)同處置方式將會(huì)成為未來(lái)生活垃圾焚燒飛灰處置的主流方式[1]。

2.3 焚燒灰渣作為水泥原料的有效利用

從數(shù)量上說(shuō)，每年產(chǎn)生的焚燒灰渣可全部作為水泥原料進(jìn)行有效利用。但是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）規(guī)定，硅酸鹽水泥中的氯含量為0.035%，而焚燒灰渣含有的氯成分（來(lái)源于廚余垃圾、紙張、塑料中含有的氯元素等）超過(guò)該規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，為此需要高效的除氯技術(shù)。雖然通過(guò)水洗的方法可以除氯，但很難去除焚燒灰渣中的難溶解性氯化物，因此作為水泥原料替代材料的使用受到限制。作為難溶解性氯化物主要成分的礦物質(zhì)——弗里德爾鹽（3CaO·A12O3·CaCl2·10H2O）可以通過(guò)二氧化碳、硫酸離子被分解實(shí)現(xiàn)脫氯。目前正在致力于研發(fā)新的脫氯技術(shù)，即利用二氧化碳超微氣泡的分解技術(shù)以及向焚燒灰渣添加試劑（硫酸鹽）的分解技術(shù)。將焚燒灰渣用于水泥原料，一般都是將各自治體的焚燒爐產(chǎn)生的焚燒灰渣作為原料。現(xiàn)在的新措施是，由水泥工廠接收生活垃圾，將閑置的水泥窯改造為用于垃圾資源化的窯爐，在其中使生活垃圾中的有機(jī)物被好氧分解后，實(shí)施粉碎和分揀，然后與其他水泥原料一起投入水泥窯中進(jìn)行高溫焙燒。這樣，各自治體就不再需要擁有焚燒廠，可免去高額建設(shè)費(fèi)和維持管理費(fèi)，可以說(shuō)是一個(gè)劃時(shí)代的處理系統(tǒng)[2]。

2.4 進(jìn)入焚燒廠生活垃圾滲濾液水質(zhì)變化

針對(duì)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，總氮降低而有機(jī)氮占比升高、有機(jī)氮在好氧段降解難度較大，建議滲濾液全部經(jīng)厭氧氨化后再進(jìn)入生化池，若厭氧段運(yùn)行效果過(guò)好導(dǎo)致好氧段碳源不足，可通過(guò)降低厭氧段運(yùn)行效率提升好氧段進(jìn)水碳氮比；針對(duì)擬建項(xiàng)目，垃圾滲濾液處理設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)中，COD可沿用以往的設(shè)計(jì)取值，氨氮取值建議降低30%，對(duì)有機(jī)氮含量升高需有所考慮[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

垃圾焚燒飛灰水洗脫氯已經(jīng)工程化應(yīng)用，水洗可以去除垃圾焚燒飛灰中的氯，保留飛灰中的鋁、硅、鈣用作水泥原料；水洗溶解出來(lái)的氯化鈉和氯化鉀可以回收作為工業(yè)鹽副產(chǎn)品和鉀肥。垃圾焚燒飛灰中的鋁、硅、鈉、鉀均與氯含量關(guān)聯(lián)較大，各地區(qū)差異較大，其中鈣含量最高，對(duì)于水洗脫氯的處理成本影響極大?；冶仁抢贌w灰水洗脫氯工程經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因子，目前工程應(yīng)用水灰比例為3。如何改進(jìn)生產(chǎn)工藝降低水灰比，值得進(jìn)一步深入研究。