垃圾焚烧飞灰的处置及资源化利用工艺研究

张曙光，郝永利，纪 涛，胡华龙

（1.天津壹鸣环境工程有限公司，天津 300384；2.环保部固体废物与化学品管理技术中心，北京 100029）

垃圾焚烧飞灰的处置及资源化利用工艺研究

张曙光1，郝永利2，纪 涛1，胡华龙2

（1.天津壹鸣环境工程有限公司，天津 300384；2.环保部固体废物与化学品管理技术中心，北京 100029）

论述了目前国内对于生活垃圾焚烧飞灰处理处置及利用的情况，介绍了一种垃圾焚烧飞灰资源化技术的工艺流程、特点以及应用情况，为改善生活垃圾焚烧飞灰利用技术水平有限的局面，避免其造成二次污染环境风险提供了技术参考。

生活垃圾；焚烧飞灰；解毒；陶粒；资源化

随着我国社会经济的发展和人们物质生活水平的提高，城市化进程快速推进，城市生活垃圾产生量以每年8%～10%的速度持续增长。由于生活垃圾成分的复杂性、差异性及有限的可利用性[1]，给处理带来了很大困难。城市生活垃圾的基本处理方式有填埋、焚烧和堆肥。其中，焚烧法[2]可使垃圾减容90%，减量75%，产生的热能可以回收利用，能够最大限度地实现生活垃圾减量化、无害化、资源化，而且占用的土地资源最少。但是，生活垃圾焚烧过程中会产生大量飞灰（占焚烧垃圾总量的3%～5%），飞灰中含有大量的有毒重金属，还有二英等剧毒有机物。在特定的条件下，飞灰中的这些重金属和二英等会渗滤出来，污染水体和土壤，对环境和人们的生活造成严重影响。因而如何安全有效地利用、处理处置垃圾焚烧飞灰（下文简称飞灰），成为迫在眉睫的环境问题和社会问题。

1 垃圾焚烧飞灰的资源化、处理处置方式

2008年发布的《生活垃圾填埋场污染控制标准》和2007年发布的《国家鼓励发展的环境保护技术目录（2007年度）》及《国家先进污染防治示范技术名录（2007年度）》为飞灰的合理安全处置和资源化利用开辟了可行之路并提供了必要的技术支撑。其中生活垃圾填埋污染控制标准中明确规定：生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣（包括飞灰底渣）经处理后满足下列条件，可以进入生活垃圾填埋场单独分区填埋处置：1）含水率小于30%；2）二英含量低于3μgTEQ/kg；3）按照HJ/T300制备的浸出液中危害成分浓度低于国家规定的限值，即可送入生活垃圾填埋场进行分区填埋。但是对于我国东部发达地区来说，土地资源比较紧张，如果单纯采取安全填埋方式，将会造成填埋场的巨大压力。开展飞灰资源化，符合当前环境保护、促进循环经济发展的要求。本文介绍了飞灰资源化的一种工艺。

2 工艺概述

焚烧飞灰微波解毒+免烧型制陶粒工艺流程图

2.1 微波解毒工艺

飞灰由干灰库中卸出后，经计量后通过螺旋输送机送入微波加热器，喂料速度为10.0t/h左右，飞灰在微波加热器内停留近20min，加热温度为600℃～800℃，从而使飞灰中95%以上的二英得以消解。

2.2 废气处理工艺

微波加热过程中将会产生少量烟气，其中含有一定浓度的酸性气体、重金属和二英等有害成分，为防止上述有害成分进入环境，设置了严格的废气处理工艺：微波加热器和飞灰降温换热装置均为负压操作，所抽出的烟气首先进入半干反应塔与脱酸剂进行反应，去除其中的HCl、SO2等酸性物质，同时完成对烟气的急冷降温，防止二英类持久性有机污染物的重新生成。通过向半干反应塔排出的烟气中喷射活性炭粉末以吸附并清除烟气中的气相重金属和二英类物质，最后烟气中的粉尘由高效袋除尘器捕集下来，除尘器的废气再经过活性碳纤维吸附装置深度净化后排入大气，袋除尘器捕集下来的飞灰和废弃的活性碳纤维吸附料统一收集后送回转窑煅烧系统处理。

2.3 稳定化工艺

飞灰由微波加热器中卸出后，首先通过高效换热装置冷却至一定温度以下，然后与重金属稳定剂、固化剂等进行充分混合，使其中的重金属形成不易浸出的形态，完成飞灰稳定化。

2.4 固化成型工艺

经过稳定化处理的飞灰进入成型设备进行挤压造粒，成型的陶粒坯料由输送设备送入陶粒养护室中进行恒温保湿养护，成品送往堆场临时储存。为防止飞灰泄漏，在飞灰卸料、输送、配料、搅拌、成型过程中，均进行负压操作，并配置高效袋除尘器捕集飞灰。

3 工艺特点

微波解毒更适用于流化床飞灰，与炉排炉相比，该类飞灰的产生量相对较大、飞灰重金属含量相对较低，微波解毒具有的单位投资低、单位处理成本低等特点，能较好地满足对此类飞灰的处理需求；烧结则更能适应炉排炉飞灰重金属含量高，解毒处理要求较高的特点。具体特点如下。

3.1 节能减排

微波加热利用“热点”效应，对污染物集中的活性炭颗粒进行选择性加热，即可达到对飞灰中二英、重金属的解毒目标。能量以电磁波的形式传递，可在极短时间内完成对物料的加热作用，具有高效的转换效率，节能效果显著。与烧结法等飞灰处理技术相比，处理单位质量飞灰可节约能耗86%以上。

3.2 无二次污染

污染排放主要为微波加热过程中产生的尾气。该工艺采用的尾气净化处理技术为：酸气中和装置 + 活性炭吸附 + 布袋除尘器 + 活性炭深度吸附，优于“酸气中和装置 + 布袋除尘器”的熔融固化尾气处理技术，尾气净化处理十分严格，且微波加热不需氧气助燃，整个加热系统处于密闭状态，可保证最低的污染排放。与烧结法相比，处理单位质量飞灰的尾气排放总量可减少95%以上。

3.3 产品性能良好

该技术的产品为免烧型飞灰陶粒。与目前市售的各种陶粒相比，该产品与免烧型粉煤灰陶粒比较近似，其堆积密度接近免烧型粉煤灰陶粒的上限（900～1000kg/m3）；但筒压强度可达5M～10MPa，高于免烧型粉煤灰陶粒，有的可达到高强度陶粒水平；该产品的吸水率小于黏土陶粒，抗冻性与安定性等性能符合GB/T17431.1-1998黏土陶粒国家标准，其的使用性能优于免烧型粉煤灰陶粒。

3.4 处理成本低

该技术处理1吨飞灰的费用为500～700元：与水泥固化和药剂稳定化处理后填埋相比，处理费用降低50%以上；与熔融法相比，降低60%以上，且能耗低；与烧结法的费用相当。该技术的工艺为自主知识产权，处理设备全部国产，日处理200吨飞灰生产线的建设费用约为2500万元；而建设同等处理能力的飞灰熔融处理装置则需要5000万元以上。该技术生产出的免烧型飞灰陶粒可用于填埋场覆土和路基材料，产品的销售还可形成二次收益，降低了处理成本。

4 应用情况

该技术工艺将垃圾焚烧飞灰进行微波解毒处理、重金属稳定剂和固化剂处理，再经造粒工艺和车间养护后，形成免烧型飞灰陶粒产品。经检测，陶粒产品中的二英含量满足《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）中排放浓度≤0.5TEQng/m3的标准要求；重金属毒性浸出满足《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-1996）的标准要求；陶粒产品符合《轻集料及其试验方法 第1部分：轻集料》（GB/T 17431.1-1998）的标准要求；生产过程中其他各项指标均达到设计指标。该项目自2009年4月开始运行，经过近6年的实践，在政府管理、技术储备、人才培养、设施升级等方面积累了丰富的经验，近三年年均处理垃圾焚烧飞灰约2.1万吨，年均销售重金属稳定剂约433吨，整体应用情况良好。

5 小结

该工艺的顺利实施，减少了垃圾焚烧发电企业的后顾之忧，促进和推动了垃圾焚烧发电行业的快速发展；为改善项目所在地生产、生活环境，提高当地人民生活质量，提供了有力的保障。对企业生产及周边地区产生了巨大的社会效益、环境和经济效益：

（1）可帮助垃圾焚烧发电企业处理处置本单位不能自行处置或无法最终处置的飞灰，避免或减少对外界环境及公众健康产生危害，减少企业生产的后顾之忧。

（2）由于集中处理处置设施拥有较完善的专业技术设备、管理水平和专业化水平，处置条件较好，可以获得较好的处理效果，能够降低经营成本和减少处置费用，便于提高污染防治水平，并可获得较好的经济效益及环保效益。

（3）完善城市基础设施，改善投资环境，为城市的可持续发展创造外部条件，为城市的安全和社会稳定消除隐患。

（4）便于掌握和控制固体废物的流向，为相关企业的二次污染物处理、处置工作提供技术咨询和指导，完善固体废物管理、控制和处置系统。

（5）减轻企业垃圾的贮存负担，改善企业环境、减少企业事故隐患，为生产提供安全保障。

（6）改善生产、生活环境，提高人民生活质量，降低飞灰等大宗固体废物破坏生态环境的可能性。

[1] 曹青，吕永康，鲍卫仁，等.抑制焚烧衍生垃圾燃料过程中产生二英的途 径[J].现代化工，2006，26（11）：67-69.

[2] 陈平，程建光，陈俊，等.垃圾焚烧过程中的烟气污染及其控制[J].环境科学与管理，2006，31（5）：116-119.

Technological Study on Disposal of Refuse Incineration Fly Ash and Resources Utilization

ZHANG Shu-guang1, HAO Yong-li2, JI Tao1, HU Hua-long2
(1.Tianjin Yiming Environmental Engineering Co., Ltd, Tianjin 300384;
2.Solid Wastes and Chemicals Management Center of MEP, Beijing 100029, China)

The paper discusses the treatment and disposal as well as the use of domestic refuse incineration fly ash in the country; presents the technology flow, characteristic and application of a sort of resource technique of refuse incineration fly ash. It provides the technical references for improving the limited phase of the technical level of domestic refuse incineration fly ash use and for avoiding to cause the environmental risk of secondary popllution.

domestic refuse; incineration fly ash; detoxification; ceramsite; resources

X799.3

A

1006-5377（2015）04-0046-03