【水泥人網(wǎng)】摘要:本文分析了城市垃圾處理技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；介紹了城市垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)的發(fā)展和資源化利用的緊迫性；闡述了水泥生產(chǎn)中資源化利用垃圾焚燒飛灰的可行性和前景；回顧了國(guó)內(nèi)外水泥生產(chǎn)協(xié)同處理固體廢物技術(shù)的發(fā)展歷程，并提出了目前亟需解決的一些關(guān)鍵技術(shù)。在廣泛研究的基礎(chǔ)上，明確指出了水泥生產(chǎn)中資源化利用垃圾焚燒飛灰是實(shí)現(xiàn)焚燒飛灰資源化利用和無(wú)害化處理的重要途徑。
引言
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平迅速提高，我國(guó)城市固體廢物產(chǎn)生量急劇增加。l987年全國(guó)城市生活垃圾清運(yùn)量?jī)H5 398萬(wàn)t，到l997年猛增至1.2億t，2002年我國(guó)城市垃圾已達(dá)1．5億t以上，并以每年8％-10％的增長(zhǎng)率增加[1]。預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)城市生活垃圾的年排放量將高達(dá)2．1億t。急劇增加的城市垃圾的排放已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境也構(gòu)成了威脅，如何經(jīng)濟(jì)有效地治理這些垃圾，防止污染，也日益成為全社會(huì)關(guān)注的追切需要解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。
1城市生活垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀
目前對(duì)于城市生活垃圾的處理已由過(guò)去的簡(jiǎn)單清除、野外堆放和露天簡(jiǎn)易填埋等初級(jí)處理方式漸漸提高到堆肥發(fā)酵、衛(wèi)生填理、焚燒發(fā)電和資源化等高級(jí)處理方式。隨著可用垃圾填埋場(chǎng)地的減少、填埋成本的提高，以及堆肥受市場(chǎng)影響且堆肥質(zhì)量不理想，使得垃圾焚燒越來(lái)越受到重視。焚燒能減少垃圾90％以上的體積，還可將垃圾中貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌问降哪芰窟M(jìn)行回收，具有處理速度快、占地面積小、減量化和無(wú)害化效率高等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外垃圾焚燒發(fā)展較早，目前世界年焚燒處理量達(dá)1．3億t。日本、丹麥垃圾焚燒的比例分別高達(dá)95％、56％。
基金項(xiàng)目：國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)剃(863)項(xiàng)目(2006AA062363)
焚燒法處理固體廢物尤其是城市生活垃圾因其高效快捷、減容顯著、能源利用率高等優(yōu)點(diǎn)在全世界得到廣泛的應(yīng)用，預(yù)計(jì)將成為城市垃圾的主要處理方式之一剛。近年來(lái)，我國(guó)建設(shè)現(xiàn)代化大型生活垃圾焚燒J¨一的發(fā)展速度很快，城市生活垃圾焚燒總?cè)萘恳殉^(guò)15 000 t／d。“十五”期間建設(shè)各類(lèi)焚燒爐50多座，“十一五”期問(wèn)規(guī)劃中的焚燒爐有80多座，此外還有相當(dāng)數(shù)量的生活垃圾焚燒發(fā)電廠正在醞釀之中。根據(jù)對(duì)我國(guó)垃圾成分變化的分析，國(guó)家有關(guān)部門(mén)已明確，垃圾焚燒將成為城市垃圾的主要處理方式之一。
2焚燒飛灰的化學(xué)成分及危害性
垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生一定量的垃圾焚燒灰渣，其中在熱回收系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)收集的物質(zhì)，即垃圾焚燒飛灰，往往占到被焚燒垃圾量的3％-5％，甚至l0％-15％【4】。表l和表2是上海浦東御橋垃圾焚燒廠的焚燒飛灰的分析結(jié)果。
要知，垃圾焚燒飛灰的主要化學(xué)成分是：三Uz、算a?、Al20，和Fm0，，以及大量的C]-S0，和堿要。。竺妻；，可知，垃圾焚燒飛灰還含有較高濃度的能 警水浸出的可溶性Cd、Pb、Cu、Zll Cr等多種有害重 金孽翟質(zhì)。此外，二惡英和呋哺等有機(jī)污染物也將在j灰摯體中富集存在，這些有毒有害污染物的存在對(duì)竺。F變竺、周?chē)鷳B(tài)琢境和人體健康構(gòu)成了潛在的生態(tài)與譬藤風(fēng)險(xiǎn)。
3焚燒飛灰處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
3?1城市垃圾焚燒飛灰處理的緊迫性
隨著越來(lái)越多的垃圾焚燒廠的建成與投入使用，我國(guó)垃圾焚燒飛灰的排放量也將越來(lái)越巨大。《國(guó)家 危險(xiǎn)廢物名錄》已將垃圾焚燒飛灰規(guī)定為編號(hào)為HWl8的危險(xiǎn)廢物，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局在2001年頒布的《危險(xiǎn)廢物污染防止技術(shù)政策》也對(duì)焚燒飛灰的處置闖題作了相應(yīng)的規(guī)定：不得在產(chǎn)生地長(zhǎng)期貯存；不得進(jìn)行簡(jiǎn)易處置及排放。生活垃圾焚燒飛灰在產(chǎn)生地必須進(jìn)行必要的固化和穩(wěn)定化處理之后方可運(yùn)輸。 生活垃圾焚燒飛灰須進(jìn)入安全填埋廠進(jìn)行安全填埋處置。但垃圾焚燒飛灰的填埋占用土地，且安全填埋處理的費(fèi)用很高，廠址難尋，目前我國(guó)只有深圳、沈陽(yáng)、上海等幾個(gè)城市建設(shè)了符合技術(shù)規(guī)范的危險(xiǎn)廢物填埋廠，同時(shí)已建危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)的填埋能力和使用期限都十分有限，也不完全排除有造成二次污染的潛在司能性。這些問(wèn)題已經(jīng)成為影響垃圾焚燒技術(shù)推廣的重要因素。因此，研究開(kāi)發(fā)適宜的焚燒飛灰處理技術(shù)已成為近年來(lái)的熱點(diǎn)之一。
3．2國(guó)際上焚燒飛灰處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀?
國(guó)際上現(xiàn)有的焚燒飛灰處理技術(shù)主要包括固化／穩(wěn)定化處理、濕式化學(xué)處理與高溫處理三種。?
固化／穩(wěn)定化技術(shù)是國(guó)際上目前處置重金屬?gòu)U物 和其他菲金屬危險(xiǎn)廢物的重要手段，其目的是使危險(xiǎn)廢物中的所有污染組分呈化學(xué)惰性或被包容起來(lái)f5]，以便運(yùn)輸、利用和處置。水泥固化技術(shù)是一種最常用 的危險(xiǎn)廢物固化技術(shù)，其基本原理在于通過(guò)固化、包容，減少有害固化廢物的表面積和降低其可滲透性， 達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化的目的，美國(guó)環(huán)保局曾將此技術(shù)稱(chēng)為處理有毒有害廢物的最佳技術(shù)刪。但傳統(tǒng)的水泥固化技術(shù)在處理含水率較高的廢物時(shí)，需要使用大量水泥，致使廢物增容比較大，給后續(xù)的運(yùn)輸與處理帶來(lái)困難，也大大提高了處置費(fèi)用，并需要大量的填埋場(chǎng)地。濕式化學(xué)處理是利用化學(xué)藥劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性物質(zhì)的過(guò)程。藥劑穩(wěn)定化處理具有處理過(guò)程簡(jiǎn)單、設(shè)備投資低、最終處理量少的優(yōu)點(diǎn)，但是會(huì)產(chǎn)生高濃度無(wú)視鹽廢水，需要進(jìn)一步處理。由于焚燒飛灰組分及重金屬形態(tài)的復(fù)雜性，以及對(duì)反應(yīng)機(jī)理缺乏起碼的認(rèn)識(shí)，因此很難找到一種普遍適用的化學(xué)穩(wěn)定劑，也是該技術(shù)至今沒(méi)有進(jìn)入規(guī)模化應(yīng)用的原因之一f71。高溫處理包括熔融和燒結(jié)兩種方式，高溫可以對(duì)焚燒飛灰中的二惡英類(lèi)有害物質(zhì)進(jìn)行徹底分解破壞，其分解率可離達(dá)99．9％tsJ。熔融可使飛灰中固體顆粒發(fā)生熔融相變，成為液態(tài)熔渣，然后經(jīng)快速冷卻形成致密的玻璃態(tài)熔渣，將重金屬固化在網(wǎng)格中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化目的。
目前大約有4％灰渣采用熔融法處理，我國(guó)也有很多關(guān)于熔融技術(shù)研究的報(bào)道p幽。熔融處理的缺點(diǎn)在于所需能源和費(fèi)用很高。燒結(jié)是在高溫作用下，固體顆粒獲得擴(kuò)散能量，將大部分甚至全部氣孔從晶體中排除，在低于熔點(diǎn)溫度下變成致密堅(jiān)硬的燒結(jié)體并符合材料特性的要求。物料在燒結(jié)過(guò)程中可以有效地固化各種重金屬。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家生活垃圾焚燒飛灰中堿金屬氯化物含量較低，常將其作為硅酸鹽水泥的一部分原料入窯煅燒。垃圾焚燒飛灰經(jīng)燒結(jié)后成為陶瓷狀固體，可做混凝土骨料，以及用于路基、堤壩等。
目前，許多國(guó)家將飛灰與底渣混合收集共同處理處囂，近年來(lái)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在此方面的研究主要集中在飛灰固化作為建筑材料方面。對(duì)焚燒飛灰固化德定化的研究主要集中在改進(jìn)水泥固化工藝和技術(shù)，以及研究高效固化／穩(wěn)定化藥劑和采用穩(wěn)定化技術(shù)代替固化技術(shù)。化學(xué)穩(wěn)定化與其它處理方法相比，具有節(jié)能、效果好而費(fèi)用適中的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于是在常溫下進(jìn)行，對(duì)二惡英沒(méi)有分解和破壞效果，因而處理后的飛灰仍應(yīng)填堙。日本和韓國(guó)等亞洲國(guó)家由于生活垃圾中塑料類(lèi)物質(zhì)含量較高，焚燒飛灰中氯化物，尤其是堿金屬氯化物含量較高，采用水泥或石灰固化時(shí)其固化體的強(qiáng)度與浸水持久性較差，其對(duì)重金屬的阻截僅是由于其強(qiáng)堿性作用的緣故。同時(shí)對(duì)重金屬的長(zhǎng)期固定效果差，二惡英很難被消除或穩(wěn)定化。因此，日本和韓國(guó)相關(guān)研究主要集中在高溫處理，尤其是熔融玻璃化方面。高溫處理法雖然處理費(fèi)用較高，但因其穩(wěn)定化程度高，品質(zhì)均勻，可達(dá)到無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化的目標(biāo)，已受到越來(lái)越多的關(guān)注。特別是利用水泥窯獨(dú)特的高溫環(huán)境以及完善的污染控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，焚燒灰渣水泥窯處理技術(shù)越來(lái)越受推崇。