垃圾焚烧发电厂固体废弃物处理

2017-10-16周磊

四川水泥 2017年10期

关键词：飞灰炉渣填埋场

周磊

(合肥水泥研究设计院，安徽合肥 230051)

垃圾焚烧发电厂固体废弃物处理

周磊

(合肥水泥研究设计院，安徽合肥 230051)

固体废弃物；炉渣；飞灰；重金属

综合我国国情和技术成熟度，垃圾焚烧发电是最符合实际需求的垃圾处理方式，也广受市场青睐，预计未来 5年内将在国内得到加速推广。国家十三五城镇生活垃圾处理规划也明确，期间重点城市将实现原生垃圾“零”填埋，焚烧能力5年增量超过一倍。垃圾焚烧发电，会产生气废、液废和固废，将这些废弃物进行最大化的无害化处理，是促进垃圾焚烧发电技术进步的关键，本文探讨垃固体废弃物的处理。垃圾焚烧发电厂的固体废弃物主要包括两类：炉渣和飞灰，其产生量约为垃圾处理量的17%左右。以日处理垃圾450吨的焚烧发电厂为例，年处理垃圾能力15万吨，年产生的废渣2.5万吨，其中炉渣2万吨，飞灰0.5万吨。

1 炉渣

炉渣即垃圾进焚烧炉焚烧后排出的渣，通常为不可燃物和可燃物灰分。

焚烧炉排出的炉渣经出渣机、振动输送机、散播器等排至渣坑，再由渣吊车抓至运渣车运往填埋场或制砖厂，具体流程见下图1。

图1 排炉渣系统工艺流程图

振动输送带在振动传送的过程中使炉渣中的金属物分离外露，由装在振动输送带上方的磁选机将铁件吸起送出；收集起来的废铁用金属打包机压缩成方块，运往钢铁厂回炉再利用。

炉渣的主要成份是硅、钙、铝、铁、锰、钠、磷的氧化物以及废金属，其中有害物质含量低，属一般固体废物，可进行回收利用。炉渣可用作制砖内燃料，作硅酸盐制品的骨料，用于筑路或作屋面的保温材料，也可作水泥原料等。

各垃圾焚烧发电厂应对炉渣进行化学成分检测，如果有害物质含量超标，应对炉渣进行特殊处理

2 飞灰

飞灰是指由空气污染控制设备中所收集细微颗粒，一般经滤袋除尘器所收集的中和反应物（CaCl2、CaSO4）及某些未完全反应的碱剂 Ca(OH)2。按《国家危险废物名录》，飞灰属危险废物，编号为HW18，应运至填埋库区进行填埋处理或运至危险废物处置中心处理。

生活垃圾焚烧后在飞灰中含有不少重金属，如铜Cu、锌Zn、铅Pb、铬Cr、镍Ni、汞Hg、镉Cd等，这些金属都呈阳离子，很容易在水中浸出，通过对炉灰的浸出实验，飞灰中含有的一种或多种重金属成份超标。另外，飞灰成份还含有二噁英类化合物和其他有机化合物的废活性碳粉，据报道，加拿大焚烧炉飞灰中二噁英类化合物含量为319.4ngTEQ/m3。

飞灰中重金属的危害表现在下几个方面：

1. 污染地下水，造成长期污染并易富集；

2. 长期残留土壤中，使土壤富重金属化；

3. 影响农作业的生长发育，重者导致基因突变；

4. 经由生物链进入人体，严重危害人类健康。

2.1 飞灰处理工艺

鉴于飞灰重金属的危害，垃圾发电厂的飞灰须经特别处理后方能最终处置。

飞灰处理一般叫做稳定化或固化处理。稳定化处理是指添加一些特种化学品，使灰中的可溶有害的重金属被氧化或还原解毒、转化为难于浸出的稳定形态。固化是通过加胶结固化基材将灰用颗粒包容隔离，形成强度适宜，抗渗性能良好的固化体。

国内在飞灰的固化处理工艺研究刚起步，实验数据和运行经验都很少，对各地不同垃圾飞灰也缺乏分析和比较，所以目前多采用以水泥固化，填埋场作最终处理。

水泥固化的工艺过程如下：飞灰从飞灰出口处（灰库）收集，用密封自卸车，运至固化处理车间，自卸车把飞灰卸到飞灰卸料坑，经斗提机把飞灰送到飞灰仓里，飞灰仓下有螺旋输送机把飞灰送到二料配料机，经计量，送到搅拌机。同时水泥经散装水泥输送车用气力输送，把水泥送到水泥仓，再经螺旋输送机送到配料机，以一定的比例，送到搅拌机内，搅拌后的水泥浆经压砖机压制成为水泥砖，经皮带运输机送到固化块固化晒场，经72小时固化后送到填埋场成垛填埋。或将搅拌后的飞灰浆直接送到附近填埋厂，推平、压实。

为了防止飞灰的飞扬对环境的影响，在飞灰卸料坑上有特制的抽风罩，在料仓上部都设有布袋除尘器，房间内所有的抽风管都装过滤器或过滤网。

飞灰的固化除水泥处理外，在国外常选用比较成熟的、新型的有机高分子固化剂。其基本原理是利用螯合剂高分子长链上的二硫代羧基官能团以离子键和共价键的形式牢固捕集灰中的重金属离子，生成一种空间网状结构的稳定的高分子螯合物，该螯合物能耐酸、碱及耐环境应变等良好性能。由于飞灰中的成份不一样，为了提高飞灰中金属的捕获率，增加螯合物的稳定性，要选择合适的螯合稳定固化剂。用螯合固化和水泥固化二者相比，螯合固化块的体积小，最终处置填埋场的量也可减少，但螯合剂的价格比水泥要贵很多，运行费用高，目前国内实施起来难度较大。

2.2 固化块

固化块通常做成大块水泥砖250×250×100mm（用标准的压制制砖机），每块砖的体积为0.0062m3，水泥与飞灰的混合比按3：7，按年产生的飞灰量0.5万吨计算，年需用水泥量2150t。固化通常在晒场晾晒约72小时（三天）后风干成型。

固化块的配方要求可根据当地的实际数据来决定，如灰渣中的有害物的组成，搅拌的均匀性和流动性，固化块的足够的强度和良好的耐腐蚀性及抗冻性和抗风化能力等。据有关测试一般固化块能将有害废物固化在其中，一般其浸出率（浸取第七天）为～1×10-4。42天累积浸出率为1×10-2达到饱和终点，其浸出的有害重金属符合国家环保局规定的排放要求。