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垃圾焚燒發電廠飛灰處理技術

發布時間: 2018-01-18 15:31 查看: 3242次

垃圾焚燒飛灰是生活垃圾焚燒后在熱回收利用系統、煙氣凈化系統收集的物質。飛灰的產量與垃圾種類、焚燒條件、焚燒爐型及煙氣處理工藝有關，一般約占垃圾焚燒量的3％～5％左右。分析表明：垃圾焚燒飛灰并不是化學惰性物質，其中有含量較高的能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多種有害重金屬物質和鹽類，若處理不當，將會造成重金屬遷移，污染地下水、土壤及空氣。
垃圾焚燒

檢驗結果表明，垃圾焚燒爐會使周邊區域內大氣中的重金屬污染增加20％左右。同時，飛灰中的二惡英也是潛在的重要環境污染物。由于垃圾焚燒飛灰中的重金屬和二惡英等難于自然降解，因此其對環境的影響十分嚴重。如何安全有效地處置垃圾焚燒飛灰即成為急需解決的環境和社會問題。

飛灰處理技術現狀

國內外對飛灰中重金屬特性研究結構表明；具有高沸點的重金屬在燃燒過程中易均勻凝結，從而形成飛灰的核心，而高溫下易揮發的重金屬會隨著溫度下降凝結在飛灰的表面，飛灰中重金屬隨飛灰的粒徑減少而增加。飛灰中重金屬浸出毒性與飛灰的粒徑、表面積、pH值有關，主要依賴飛灰中重金屬存在的形態。

Ca(OH)2對Cd、Zn、Cr的溶出有較強的抑制作用，但對Pb有促溶作用。研究認為1000℃高溫中加入CaCl2熔融飛灰3h以上，可以降低飛灰中的重金屬含量，并使飛灰中重金屬的溶出率降低；然而Al和Cr加熱處理后，Al的浸出反而增加，主要因為加熱處理飛灰后，的形態由鋁硅酸鹽態轉變為可溶性的鋁鐵氧化物，Cr的情況也是如此。

研究表明在垃圾焚燒中使用活性炭粉末除塵時，焚燒排放尾氣中的二惡英濃度比未加活性炭時降低了54％，這說明大量的二惡英轉移到了飛灰中。因此，隨著國家大氣排放標準的嚴格實施，垃圾焚燒產生的二惡英類將主要進入飛灰，從而使飛灰的污染控制顯得更加重要。

根據垃圾成分的不同，目前國內外對垃圾焚燒飛灰通常采用的處理方法有：①經過適當處理按危險廢物填埋。但處理成本較高；②固化與穩定化。主要有水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學藥劑固化穩定化等。經過固化的飛灰，如符合浸出毒性標準的要求，則可以按普通廢物填埋處理。

其主要作用是使飛灰中的重金屬及其污染組分呈現化學惰性或被包容起來，以便運輸和處理，并可降低污染物的毒性和減少其向生態圈的遷移率；③將重金屬與飛灰分離，分別進行資源化處理、如酸提取、堿提取、生物提取等。本文主要對固化與穩定化進行分析。

2．1固化與穩定化法
固化與穩定化技術是國際上處理有毒廢物的主要方法之一，而水泥基材料是近2O年來歐美等發達國家應用最廣也是最重要的膠結料。

2．1．1水泥固化法
固化處理是利用固化劑與垃圾焚燒飛灰混合后形成固化體，從而減少重金屬的溶出。水泥是最常見的危險廢物固化劑，因此工程中常采用水泥對焚燒飛灰進行固化處理。飛灰被摻入水泥的基質中后，在一定的條件下，經過一系列的物理、化學作用，使污染物在廢物水泥基質體系中的遷移率減小(如形成溶解性比金屬離子小得多的金屬氧化物)。
有時，還添加一些輔料以增進反應過程，最終使粒狀的物料變成粘合的混凝土塊。從而使大量的廢物因固化而穩定化。對垃圾焚燒飛灰進行穩定化處理的研究結果表明，無論是采用水洗、粉碎等飛灰前處理工藝，處理后的砌塊均難以達到較高的強度。另外在研究飛灰中的重金屬浸出時發現，由于飛灰中氯離子的影響，經固化后的砌塊中鐵、銅、鋅等離子容易浸出而導致污染物超標。

因此，盡管水泥固化處理飛灰具有工藝成熟、操作簡單、處理成本低等優點，但由于垃圾焚燒飛灰中含有較高的氯離子，采用水泥固化法處理必須進行前處理，以減少氯離子對固化后砌塊的機械性能以及后期重金屬離子浸出等問題，這樣在很大程度上提高了對飛灰處置場建設和運行的要求，造成成本增加，限制了該方法的應用。

2．1．2藥劑穩定化法
藥劑穩定化技術以處理重金屬廢物為主，目前已經發展了多種重金屬穩定化技術，如pH值控制技術、氧化，還原電勢控制技術、沉淀技術、吸附技術和離子交換技術等。這類技術目前在垃圾焚燒飛灰穩定化處理方面應用較少，但是一個發展方向。尤其是藥劑穩定化與其它穩定化方法相比具有工藝簡單、穩定效果好、費用低廉等優點。

目前發展較快的螯合型有機重金屬穩定化藥劑，對包括垃圾焚燒飛灰在內的多種重金屬污染物的穩定化處理效果已經得到試驗證明。對重金屬螯合劑處理垃圾焚燒飛灰進行實驗，并與Na2S和石灰處理等效果進行比較，結果表明，螯合劑投加量0.6％時，捕集飛灰中重金屬的效率高達97％以上，為達到相同的穩定化效果，螯合劑的使用量要比無機穩定化藥劑少得多。

同時，通過l4個月的微生物影響實驗表明，重金屬螯合劑穩定化產物在填埋廠的環境下，其穩定性不受微生物活動的影響。

目前，一般采用的穩定化藥劑有：石膏、磷酸鹽、漂白粉、硫化物(硫代硫酸鈉、硫化鈉)、高分子有機穩定劑、鐵酸鹽、粘土礦物等，磷酸鹽處理飛灰后重金屬Pb在pH值4～l3范圍內浸出很小。

2．1．3熔融固化技術
(1)燒結法。燒結法是將待處理的危險廢物與細小的玻璃質，如玻璃屑、玻璃粉混合，經混合造粒成型后，在1000～1100℃高溫熔融下形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結晶結構，確保固體化的永久穩定。但該方法需充分結合化學穩定和熔融處理工藝才能降低垃圾焚燒飛灰對環境的危害。

(2)熔融法。熔融法是在燃料爐內利用燃料或電將垃圾焚燒飛灰加熱到140O℃左右的高溫，使飛灰熔融后經過一定的程序冷卻變成熔渣，熔渣可作為建筑材料，實現飛灰減容化、無害化、資源化的目的。熔融固化需要將大量物料加溫到熔點以上，無論采用電或其它燃料，需要的能源和費用都相當高。相對于其它處理技術，熔融固化的最大優點是可以得到高質量的建筑材料。

高溫處理法具有減容率高、熔渣性質穩定、無重金屬等溶出的優點，已受到廣泛的關注，國外已研究出多種垃圾焚燒飛灰處理的高溫熔融爐，并已在日本和歐洲有少量使用。但采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能源，同時由于其中的Pb、Cd、Zn等易揮發重金屬元素需進行后續嚴格的煙氣處理，故處理成本很高，只能在經濟發達的國家應用。

2．2濕式化學處理法

飛灰濕式化學處理法有加酸萃取和煙氣中和碳酸化法等，該工藝運行成本較低，可回收重金屬和鹽類，但產生的廢水、廢氣和污泥需要進行必要的處理。目前很少應用。

2．3安全填埋法

安全填埋法是將垃圾焚燒飛灰在現場進行簡單處理后，送入安全填埋場填埋處理的方法，這是目前垃圾焚燒飛灰處理最安全可靠的手段之一。但安全填埋場的建設和運行費用居高不下，垃圾焚燒處理廠難以承受，同時也不能達到減容化和資源化的目的，因此今后會逐漸減少這種方法的應用。

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