垃圾焚烧飞灰污染特性及其控制对策

泊星石rockstar.xicp.net垃圾焚烧飞灰污染特性及其控制对策摘要：分析了上海浦东御桥垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧过程的二次污染物——飞灰的污染特性，得出结论：飞灰中Pb和Hg的浸出浓度超过我国危险废物鉴别标准，属于危险废物；飞灰中含有毒有害的二恶英类物质，为0.98～1.50ngTEQ/g；溶解盐含量高达17.4%～21.9%。结合国内外的飞灰管理现状，建议对飞灰先进行适当处理以稳定其中的Pb、Cd、Zn和Hg，达到我国危险废物浸出毒性鉴别标准后，再单独填埋（含渗滤液收集系统、底衬和覆盖层等）。关键词：垃圾焚烧；烟气净化系统飞灰；重金属；二恶英；污染控制；飞灰单独填埋中图分类号：X701文献标识码：A文章编号：1005-8206(2004)01-0003-05快速增长的生活垃圾，给城市环境管理带来了巨大的压力。而焚烧法以其占地面积小，无害化、减量化和资源化效果好等特点，在我国正越来越受到关注。随着我国东南部沿海地区和部分中心城市的经济发展和生活垃圾低位发热量的提高，不少城市，如深圳、太原、广州等，正开始或计划兴建焚烧厂。目前，上海市已建成两座大型现代化生活垃圾焚烧厂，日处理垃圾量达2000t/d，每天产生飞灰60～100t。飞灰属于危险废物，必须进行特殊的处理和处置，因此这些焚烧飞灰成为城市固体废物管理面临的新难题。1、国内外垃圾焚烧飞灰管理现状垃圾焚烧飞灰是指在垃圾焚烧厂的烟气净化系统（APC）中收集而得的残余物（有时热回收利用系统飞灰也排入其中），一般包括除尘器（包括布袋除尘器或静电除尘器）飞灰和吸收塔飞灰（干法或半干法吸收塔）或洗涤塔污水污泥。飞灰中含有烟道灰（在焚烧室内产生并排出，在加入化学药剂前被去除的颗粒物，包括烟道气冷却后冷凝下来的挥发物）、加入的化学药剂及化学反应产物。飞灰中含有重金属、二恶英、溶解盐等有毒有害的物质'，目前其处理方法主要有：固化法，包括水泥基固化法、凝硬性废物(pozzolanicwaste）固化法和热塑性材料固化法（后两者应用甚少，前者仍为飞灰最主要的处理方法）；化学药剂稳定法，目前用于稳定飞灰的化学药剂类型主要有磷酸盐类、铁氧化物、硫化物和高分子鳌合剂；热处理法——熔融、烧结等；水、酸或其它溶剂浸取；以及这些处理程序的组合工艺。上述方法中，仅热处理法对二恶英有破坏作用，其余方法仍以针对处理重金属和溶解盐为主。飞灰一般被归于危险废物类，极少有资源化利用，多数时候是经过稳定化、无害化处理达到相关要求后，运往常规填埋场或危险废物填埋场填埋。在加拿大，大多数情况下飞灰被运往危险废物处置场，但在BritishColumbia州，处理后的飞灰若能通过一组重金属的实验室浸出测试，即可运往常规填埋场填埋。在丹麦，干法或半干法烟气净化系统飞灰属于危险废物，一般装在聚乙烯袋中后置于专用填埋场（含渗滤液收集系统和底衬，常有不可渗透的覆盖层）单独填埋；湿式洗涤塔污泥通常单独填埋或与烟道灰混合填埋——这些方法都被认为是在找到可行处理系统前的临时处置措施。在荷兰，大部分烟道灰在非危险废物填埋场填埋，但有约40%由静电除尘器收集的飞灰目前被用作沥青混凝土的填料（掺入比例很小）；在1997年以前，烟气净化系统飞灰通常装在专用袋中置于危险废物填埋场，而从1998年1月起，飞灰未经处理不得直接填埋。在德国，烟道灰和烟气净化系统飞灰属于危险废物，在指定的危险废物填埋场或在地下处置场（如旧的盐矿或用于处置垃圾的专用井）处置，为减少尘粒从存放物料表面释放出来，通常将飞灰打包或润湿。在美国，飞灰通常与炉渣混合收集、处理后单独填埋，填埋场采用粘土或合成衬垫（syntheticliner）隔离，有渗滤液收集和处理的要求。在日本，飞灰被归类为“需专门管理的生活垃圾”，不可直接填埋，只有经过由健康福利部（MinistryofHealthandWelfare）指定的飞灰处理方法（水泥固化法、化学药剂稳定法、熔融法和酸或其他溶剂提取法4种）处理并通过浸出测试后，方可进入填埋场填埋。1泊星石rockstar.xicp.net我国《危险废物污染防治技术政策》（国家环境保护总局，2001-12）中规定，生活垃圾焚烧飞灰必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等其它废物混合，也不得与其它危险废物混合；不得在产生地长期贮存，不得进行简易处置，不得排放，必须在产生地进行必要的固化和稳定化处理之后方可运输，运输需使用专用运输工具（须密闭），须进行安全填埋处置。2、我国垃圾焚烧飞灰的污染特性由于我国已建或在建的垃圾焚烧厂采用的焚烧方式和烟气净化工艺比较相似（混合焚烧，机械炉排，石灰＋活性炭半干法烟气净化工艺），故以上海浦东御桥垃圾焚烧发电厂飞灰为例讨论我国垃圾焚烧飞灰的污染特性。需要说明的是除二恶英外，重金属和溶解盐污染特性数据均为2002年5月至2003年6月于不同季节7次取样测试的结果。2.1重金属垃圾焚烧飞灰的重金属浸出毒性较大。根据危险废物浸出毒性浸出方法标准——水平振荡法浸出程序测试结果，御桥垃圾焚烧发电厂飞灰的Pb和Hg超过最高允许值，属于危险废物，见表1。其余重金属浸出浓度低于鉴别标准最高允许浓度。另外，根据有效浸出测试结果和多级提取测试结果，除了Pb和Hg外，Cd和Zn也是飞灰重金属污染的主要元素，在某些不利的浸出环境下，这4种元素的浸出毒性会显著增加并造成污染，而其它元素基本没有超标的风险。飞灰中水溶态的重金属含量较少，可浸出的Pb和Zn主要以酸溶态形式存在，而Cd主要以酸溶态和离子交换态形式存在，说明在酸性条件下，飞灰的重金属浸出毒性会大大增加。2.2二恶英由表2可知，御桥垃圾焚烧发电厂飞灰中的二恶英类物质毒性浓度为0.98～1.5ngTEQ/g。德国、美国和日本土壤质量标准中二恶英的限值为lngTEQ/g,新西兰为1.5ngTEQ/go日本填埋标准规定进场飞灰的二恶英浓度不得超过3ngTEQ/g我国目前尚未有相应的二恶英限制标准，但参照日本的相关标准，御桥垃圾焚烧发电厂飞灰中的二恶英浓度可满足直接单独填埋的要求。2.3溶解盐la来的测试结果表明，御桥垃圾焚烧发电厂飞灰中的溶解盐含量高达17.4%～21.9%，主要为Ca、Na和K的氯化物（溶解性氯离子占8.4%～11.0％），处置时不仅有可能会污染地下水和附近水体，而且氯化物的大量存在会增加2泊星石rockstar.xicp.net其它某些污染物的溶解性，如：Pb和Zn。由于采用半干法烟气净化处理工艺，APC飞灰中的CaC12含量较高（石灰与HCl的反应产物），CaC12易溶且热不稳定，若不事先去除，可能会妨碍飞灰的固化和稳定化。另外，飞灰中的NaCl含量也较高，其存在也会不利于飞灰的固化或熔融处理。3、飞灰污染控制对策建议由飞灰的污染特性可知，飞灰中可溶性重金属和溶解盐含量高，其重金属浸出浓度超过我国危险废物鉴别标准，而且含有毒有害的二恶英等有机污染物，若处理处置不当，会危害环境和人类健康。因此，飞灰处置前应选择合适的工艺对其进行无害化、稳定化处理，以稳定其中的Pb、Cd、Zn和Hg,尤其是Pb，在达到我国危险废物浸出毒性鉴别标准后，再对其进行处置。飞灰中水溶态的重金属含量较小，可溶性重金属又以酸溶态形式存在为主，因此飞灰单独填埋时（只有雨水下渗或地下水流经），重金属浸出的污染风险比与生活垃圾混合填埋（渗滤液呈酸性）要小。大部分重金属氢氧化物为不溶物，因此飞灰浸出液的碱性越大，重金属的浸出浓度一般就越低。但Pb的情况较特殊，当飞灰在强碱性环境中（浸出液PH＞10.5）时，Pb（PbO、PbSO4和Pb（OH）2等）会与·OH反应生成络合物，其浸出性随飞灰浸出液pH的增大反而会增加。因此在飞灰单独填埋时，Pb的浸出性最需注意。飞灰中的二恶英可采用高温熔融法破坏处理，去除率可达99.9%以上。但由于熔融法的高昂投资和运行成本，飞灰目前主要仍以填埋为主控制二恶英的污染风险。二恶英具有水溶性极低、脂溶性高的特点，通过水体直接危害人类健康的风险较低，人体直接从环境中（水、大气和土壤）摄取二恶英的可能性也较小，二恶英的传播主要是通过在生物体内聚积后经过食物链被摄入人体。因此将飞灰单独处置于专用填埋场或填埋单元（含渗滤液收集系统和底衬、覆盖层等设施）并对其进行适当的控制时（禁止附近居民食入填埋场附近食物和水，定时监测填埋场渗滤液，附近大气、土壤和水体等），二恶英对四周环境和人类健康的危害是可控制的。4、结论根据飞灰的污染特性，建议处置前先对其进行适当处理以稳定Pb、Cd、Zn和Hg，尤其是Pb，达到我国危险废物浸出毒性鉴别标准后，再单独进行填埋（含渗滤液收集系统、底衬和覆盖层等）。为了防止飞灰操作过程中扬尘而使二恶英扩散至大气中，可将飞灰润湿或装封在聚乙烯袋中。3