垃圾焚烧飞灰

1本期目录垃圾焚烧飞灰特性----------------------------------------------------------------------------------------------------2处理处置技术----------------------------------------------------------------------------------------3意见建议----------------------------------------------------------------------------------------------5政策法规----------------------------------------------------------------------------------------------5产业化发展-------------------------------------------------------------------------------------------7行业动态-----------------------------------------------------------------------------------------------------------8市场动态国内--------------------------------------------------------------------------------------------------11国外--------------------------------------------------------------------------------------------------17院内新闻标准管理--------------------------------------------------------------------------------------------192垃圾焚烧飞灰飞灰是垃圾焚烧的必然产物，大约占焚烧垃圾量的3~5%。《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》（国办发〔2012〕23号），规划到2015年新增垃圾焚烧设施262座，处理能力达21.9万吨/日。上海将建老港焚烧厂二期及崇明、嘉定、松江等5座郊区垃圾焚烧厂，新增设施能力达8000吨/日以上。按此计算，全国和上海分别产生飞灰6570~10950吨/天和240~400吨。如何安全有效地处置焚烧飞灰成为急需解决的环境和社会问题。目前，我国经济发达地区飞灰主要通过简易处理后运往安全填埋场填埋，不仅大量占用了安全填埋场的库容，且成本高，一般为2000~3000元/吨。而一些经济欠发达、没有条件建设安全填埋场的地区，一般采用堆存或简单水泥固化后运往垃圾填埋场填埋的方式，存在着二次污染的隐患。2008年7月，《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）开始实施，规定飞灰应经稳定化处理，满足含水率小于30%、二噁英含量低于3μgTEQ/Kg、按照HJ/T300方法制备的浸出液中危害成分浓度低于规定的限值，方可送往生活垃圾卫生填埋场分区填埋。该标为飞灰进入卫生填埋场进行最终处置提供了规范依据，但对飞灰稳定化处理提出了严格的要求。上海现正在运行的江桥、御桥两个焚烧厂的飞灰均运至嘉定危废中心经预处理后安全填埋。现有嘉定安全填埋场库容已难以满足上海现有和将建焚烧厂的飞灰处置需要。因此，通过强化预处理使飞灰达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》后进入老港卫生填埋场进行分区填埋，可解决上海或其他城市飞灰处置的尴尬局面。在此背景下，进一步研制开发稳定高效的飞灰处理药剂和工艺并产业化推广意义重大且势在必行。特性在《国家危险废物名录》中编号HW18的危险废物。物理特性飞灰是在烟气净化系统收集而得的细颗粒物质，包括用化学药剂处理烟气时产生的飞灰，在灰渣中约占10%～20%。飞灰一般呈灰白色或深灰色，粒径小于300μm，大部分为1.0μm～30μm，含水率10%～23%，热灼减率34%～51%，易冻胀，难压实，颗粒形态多呈棒状、多角质状、棉絮状、球状等不规则形状。化学特性飞灰中的主要成分为CaO，SiO2，Na2O，SO3，K2O，Fe2O3，Al2O3，MgO，其中CaO3的质量分数最高，为20.4％～37.9％，其次为SO3，SiO2；主要危害物质为重金属（Zn、Pd、Cu、Cr、Cd、Ni和Hg等，平均含量都小于3％）和二噁英；焚烧飞灰中氯的质量分数高，最高可达15%，其中可溶氯占总氯的比例为40.6％～83.9％。各焚烧厂飞灰的基本化学组成及质量分数不同焚烧厂飞灰中重金属质量分数(mg/kg)处理处置技术固化/稳定化飞灰处理主要有水泥固化、沥青固化、化学药剂稳定化、高温处理等方法。其中，化学药剂稳定化法由于工艺简单、稳定效果好、增容比小、能耗低等特点，成为飞灰稳定化的一个发展方向。固化/稳定化技术是目前国际上处置重金属废弃物和其它非金属危险废弃物的重要手段，是指通过物理-化学方法将有害物质固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。其目的是使废物中的污染组分呈现化学惰性或被包容起来，使其在运输与处置的过程中更加安全。水泥固化是把垃圾焚烧飞灰按一定比例混合掺入水泥基质，加人适量的水，在一定条件下，经过一系列的物理、化学作用，最终使粒状的物料变成粘合的混凝土块，从而使飞灰固化稳定。作用机制是重金属通过水泥水化过程中的吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应，最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体C-S-H表面上，从而达到稳定化、无害化的目的。在硬化水泥浆体的C-S-H结构中，Zn会取代C-S-H中的Ca或与C-S-H表面的Ca反应形成含Ca和Zn的氧化物；Pb通常以碳酸盐、4硫酸盐等形式存在于水泥熟料颗粒的表面，抑制水泥的水化；同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境，抑制了重金属的析出。优点：工艺设备简单、操作方便、材料来源广、价钱便宜、固化产物强度高等。缺点：处理后废物体积增加，增容比达1.5～2.0；填埋场库容消耗大；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。沥青固化是指以沥青为固化剂，与有害废物在一定的温度、配料比、碱和搅拌作用下产生皂化反应使有害废物均匀地包容在沥青中形成固化体的方法。固化方式有２种：一是将沥青加热，利用在高温下可以变成熔融胶黏性液体将废物掺合、包覆在沥青中冷却后即形成沥青固化体；二是利用乳化剂将沥青乳化，用乳化沥青涂覆废物，然后破乳、脱水，即完成废物的沥青固化处理。优点：固化产物空隙小，致密度高，难以被水渗透，同水泥固化相比，有害物质的浸出率小2-3个数量级，为10-4-10-6g／（cm2·d），且不论废物的性质和种类如何，均可得到性能稳定的固化体；随即就能固化，无需养护。缺点：加入量需求大；导热性差，需在室温下完成，高温（200℃左右）下固化湿废物时存在排水困难；具有可燃性，须考虑加热蒸发时不能过热。湿式化学处理湿式化学处理是通过水洗浸出，利用化学药剂通过化学反应，使飞灰中有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。通过湿法化学处理可去除飞灰中的可溶盐、重金属等，进而提高产物的稳定性，减少最终处置产物对环境的影响。常用处理工艺有水洗-酸浸处理、磷酸盐处理、亚铁盐处理、硫化物处理、螯合剂处理等。水洗-酸浸处理可有效去除飞灰中可溶性氯盐，水洗后，重金属主要以残渣态存在；磷酸盐水洗处理方法是基于生成不溶性金属磷酸盐，该法不仅对飞灰中重金属在常温下具有稳定作用还能抑制Cd，Pb，Zn等重金属的高温挥发作用；亚铁盐处理法是利用Fe2O3晶体的生成将重金属稳定在晶格之内，亚铁盐对氯盐有着很好的促溶作用；硫化钠、硫代硫酸钠和硫脲等处理方法是利用他们与重金属生成稳定的硫化物；螯合剂的添加除了解毒作用还能使飞灰活性得到提高，活化指数可以高达96.49%。优点：处理过程简单、设备投资低、最终处理量少。缺点：会产生高浓度无机盐废水，需要进一步处理。且由于焚烧飞灰组分及重金属形态的复杂性，以及对反应机理缺乏足够认识，很难找到一种普遍适用的化学稳定剂。高温处理高温处理包括熔融和烧结两种方式，高温可对焚烧飞灰中的二恶英类有害物质进行彻底分5解破坏，其分解率可高达99.9%。缺点：所需能源费用高。熔融是将飞灰或飞灰与玻璃料的混合物加热到1000～1200℃以上的熔融温度，并控制熔炉的气氛防止重金属的挥发，从而使飞灰中固体颗粒发生熔融相变，成为液态熔渣，然后经快速冷却形成致密的玻璃态熔渣，借助玻璃体的致密结晶结构将飞灰牢固地封闭在玻璃体中。优点：减重、减容效果好，一般可减重2/3左右；熔融后重金属被牢固地束缚在SiO2硅氧四面体组成的网络结构中，浸出率低，可满足目前浸出标准。缺点：所得玻璃态材料硬度、热性能等较差，通常只能用于路基材料、水泥混凝土的混合材料或再次送入填埋场填埋，附加值较低；熔融过程中会产生少量高浓度的熔融炉飞灰（其Cd和Pb浓度是熔融前的5～10倍）；熔融渣碱性高，会对水泥、混凝土造成碱腐蚀；费用非常高，难以推广。烧结是固体粉状成型体在低于其熔点温度下加热，使物质自发地充填颗粒间隙而致密化的过程。既可发生在单纯固相之间，也可在液体参与下进行。烧结过程中主要变化是：颗粒间接触界面扩大并逐渐形成晶界，气孔从连通状变成孤立状并且逐步缩小，最后大部分甚至全部从坯体中排出，使成型的致密度和强度增加，成为具有一定性能和几何外形的整体。物料在烧结过程中有效地固化各种重金属。优点：烧结固化体的抗压强度满足对混凝土中粗集料强度的要求，这种飞灰烧结固化体可用做混凝土中的掺加料。缺点：要求飞灰须经水洗预处理，否则飞灰中的硫酸盐、氯盐以及玻璃体对绕结固化过程极为不利。意见建议焚烧飞灰中较高的氯含量及重金属含量是制约飞灰资源化利用的瓶颈，而飞灰中氯和重金属的含量与进厂原始垃圾的组成直接相关。生活垃圾中的氯主要来源于废塑料（主要为PVC塑料）、厨余垃圾、废橡胶制品等，其中PVC塑料以有机氯为主，而厨余类废物以无机氯盐为主。飞灰中的重金属主要来自混入生活垃圾的工业固废和生活垃圾中的有毒有害废物。故建议：1)加强垃圾分类回收；2)减少一次性塑料袋的使用；3)严格控制和管理工业垃圾的排放。政策法规《国家危险废物名录》62008年6月发布的中华人民共和国环境保护第1号令《国家危险废物名录》中明确将来自于环境治理行业的焚烧处置残渣定为危险废物，编号HW18。其中包括生活垃圾焚烧飞灰（802-002-18），危险废物焚烧、热解等处置过程产生的低渣和飞灰（医疗废物焚烧处置产生的低渣除外）（802-003-18），危险废物等离子体、高温熔融等处置后产生的非玻璃态物质及飞灰（802-004-18）和固体废物及液态废物焚烧过程中废气处理产生的废活性炭、滤饼（802-005-18）。危险特性为毒性（Toxicity,T）。《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）本标准规定了生活垃圾填埋场选址、设计与施工、填埋废物的入场条件、运行、封场、后期维护与管理的污染控制和监测等方面的要求。本标准适用于生活垃圾填埋场建设、运行和封场后的维护与管理过程中的污染控制和监督管理。本标准的部分规定也适用于与生活垃圾填埋场配套建设的生活垃圾转运站的建设、运行。本标准自2008年7月1日起实施，具有强制执行效力。其中规定生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣（包括飞灰、底渣）经处理后满足含水率小于30%、二噁英含量低于3μgTEQ/Kg、同时按照HJ/T300制备的浸出液中危害成分浓度低于表1规定的限值，可以进入生活垃圾填埋场填埋处置。且经处理后满足要求的生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣（包括飞灰、底渣）在生活垃圾