生活垃圾焚烧底渣综合利用现状

李婧+陈鹏+陈森

摘 要：随着人们生活和消费水平的提高，城市生活垃圾的产生量呈逐年上升的趋势，生活垃圾焚烧也已日益成为生活垃圾处置的主流方式，生活垃圾焚烧底渣的處置逐渐引起公众和政府的关注。该文从生活垃圾焚烧底渣物理性质、化学性质等方面对生活垃圾焚烧底渣综合利用现状展开综述，以期对生活垃圾底渣的综合利用带来一定的启发。

关键词：生活垃圾焚烧底渣；性质；综合利用；现状

中图分类号 X799.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）20-0061-03

Present Situation of Municipal Waste Combustion Ash Comprehensive Utilization

Li Jing1 et al.

（1Nanjing Research Institute of Environmental Protection，Nanjing 210013，China）

Abstract：With the improvement of people's living standard，the amount of city municipal waste rose up yearly，combustion became a main mode of municipal waste disposal.The municipal waste combustion ash was attracting more and more attention of government and the public.In this article，synthetic utilization of municipal waste combustion ash was carried out from the physical properties，the chemical properties and so on.We hoped this could help to deal with this problem.

Key words：Municipal waste combustion ash；Property；Synthetic utilization；Present situation

近年来，随着人们生活水平的不断提高，城市生活垃圾产生量大幅度增加。然而，生活垃圾填埋土地成本高昂，很多大中型城市都面临着库容渐满的困境，生活垃圾焚烧逐渐成为城市生活垃圾处置的主要方式。生活垃圾焚烧可有效减少生活垃圾的体量，可实现生活垃圾的无害化处理，但仍会有20%～30%的质量以灰渣的形式留存[1]。根据收集位置的不同，生活垃圾焚烧灰渣可分为底渣和飞灰。在我国，生活垃圾焚烧飞灰和底渣是分类收集的。其中，飞灰约占灰渣总质量的20%，为2016版国家危废名录中HW18类危险废物，需按规定进行管理与处置。底渣约占灰渣总质量的80%，其处理处置和综合利用正在逐渐引起政府和公众的关注[2-3]。

1 底渣的基本性质

1.1 底渣的物理性质 生活垃圾焚烧底渣主要由熔渣、陶瓷或玻璃碎片、黑色及有色金属、未燃有机物以及一些不可燃物质组成[4]，是一种非均质混合物。干燥后底渣的粒径主要分布在4～20mm的区间，其中以0.075～2mm粒径范围的为最多，炉排型焚烧炉底渣在这一区间颗粒质量占83.94%，而流化床型焚烧炉则占57.65%[5]，因此，可以说底渣是较粗的砂状粉末。

生活垃圾焚烧底渣中的主要物相为玻璃相，占比约为40%左右，主要晶相为硅酸盐（如钙黄长石、石英、斜辉石和透辉石等）、碳酸盐（主要为金属碳酸盐）和盐类（硫酸盐和氯化物）、氧化物（磁铁矿、赤铁矿和尖晶石等）等。

1.2 底渣的化学性质 底渣的pH值在11.2～12.5。章骅[6]等对上海地区城市垃圾焚烧底渣的研究发现，其主要的化学元素有O、Al、Si、C、Fe、Na、Ca、K等；此外还含有少量的Pb、Cd、Cr、As等有害元素，其中Cd含量为0.3～71mg/kg，Cr含量为23～3170mg/kg，Cu含量为190～8240mg/kg，Hg含量为0.02～78mg/kg，As含量为0.12～189mg/kg。

EDX能谱分析结果表明，生活垃圾焚烧底渣的元素组成形态主要有SIO2、CaCO3、Al2O3、MgO、KCl等[7]。

2 生活垃圾焚烧底渣的综合利用途径

生活垃圾焚烧底渣经跳汰、磁选去除部分金属杂质，并经研磨、筛分等处理后，可经多种途径进行综合利用。

目前，在大多数国家，生活垃圾焚烧底渣的综合利用途径主要有填埋场覆盖材料、沥青路面筑路骨料替代品、水泥或混凝土骨料替代品以及路基、路堤的填充材料等4种[4]，主要被用在道路、停车场等的基础工程以及海洋建筑工程如人工暗礁等[8]。近年来，利用生活垃圾焚烧底渣作为水泥或混凝土骨料替代品制造免烧砖也成为其综合利用的一大热点。

2.1 用作沥青路面筑路骨料替代品 20世纪70至80年代初，美国在费城、华盛顿和休斯敦等地开展了至少6项生活垃圾焚烧混合灰渣（炉渣与飞灰的混合物）的沥青路面铺装示范工程，将灰渣作为沥青路面筑路替代骨料应用于道路的各个层面，积累了丰富的灰渣应用数据和经验[9]。课题组还对道路渗滤液进行了长达9年的跟踪监测，结果表明，底灰中有害元素如Cd、Pb等的9年累计释放量很低[10]。

在对生活垃圾焚烧灰渣用作沥青骨料对人群健康及环境的影响评价中认为，若管理恰当，生活垃圾焚烧灰渣用作沥青路面骨料所带来的各项风险值均低于美国环保局制定的可接受风险限值。在该骨料中，Pb被认为是最具风险值的元素，但是经监测，其危害程度也低于健康标准的要求。因此，研究者们认为，生活垃圾焚烧底渣用作沥青路面骨料替代品不会对环境和人群健康造成不可接受的负面影响[11]。endprint

2.2 用作填埋场覆盖物 将生活垃圾焚烧底渣用作填埋场覆盖物是美国目前应用的最多的资源化利用方式。

对生活垃圾焚烧混合灰渣填埋场渗滤液的监测表明，其重金属浓度低于毒性浸出测试（TCLP）中规定的最大允许浓度，而底渣样品中的二噁英毒性当量低于美国疾病控制中心（CDC）推荐的居住区土壤限值（1×10-6），土样中重金属浓度亦不超过背景值[8]。此外，填埋场本身即设计了良好的环保设施，例如防渗层、渗滤液收集系统等，可以有效控制底渣因重金属浸出所造成的对人群健康和环境的不利影响。

一般填埋场覆盖层由下而上分为5层，分别是基础层、阻隔层、排水层、营养层和植被层，每一层对其填充材料的粒径都有不同的要求。而生活垃圾焚烧底渣可经研磨和分筛获得不同的粒径，来填充不同的层次。

生活垃圾焚烧底渣具有透水性强、成本低廉、来源广泛等优点，无论从技术、经济还是环保角度来看，将生活垃圾焚烧底渣用于填埋场的覆盖物，都是很好的选择。

2.3 在水泥替代骨料中的应用 在荷兰和美国，生活垃圾焚烧底渣（或飞灰和底渣的混合灰渣）被用作混凝土中部分骨料的替代品，较为常见的利用方式是将底渣和其它骨料按一定比例混合后和水、水泥一起制成混凝土砖。由于生活垃圾焚烧底渣中不可避免地含有一定量的重金属和可溶性盐，所以自1985年起，在美国开展了一项研究，评估生活垃圾焚烧底渣（或飞灰和底渣的混合灰渣）所制成的免烧砖在应用过程中对陆地和海洋环境的影响。研究人员在海底用焚烧灰渣制成的免烧水泥砖建成了2座人工暗礁，并对环境进行了持续6年的跟踪监测。结果并未发现有有毒有害成分从该水泥砖中渗出并释放到环境中去。随后，对生活垃圾焚烧灰渣作为建筑用水泥替代骨料的可行性研究表明，生活垃圾焚烧灰渣制成的免烧砖符合美国材料试验标准（ASTM），表明从环保角度来讲，生活垃圾焚烧灰渣作为建材利用是可行的。

此外，课题组用生活垃圾焚烧灰渣制成的免烧砖建造了一个船库，并对船库内空气质量（TSP、颗粒态和气态PC-DD/PCDF、挥发性Hg及挥发和半挥发有机物等）进行了长达30个月的跟踪监测，结果表明，船库内的空气质量并无明显变化，说明灰渣中污染物被有效地截留在了水泥砖中[12]。

2.4 用作路堤的填充材料替代品 生活垃圾焚烧底渣的物理化学性质及工程性质与常见的轻质天然骨料如黄沙等相似[13]，前人的研究表明，其对环境的影响是可以接受的，因此，可以将底渣用作道路、停车场等地基的填充材料。这种综合利用方式在欧洲和美国都有成功应用的经验，在我国也较为常见。

3 生活垃圾焚烧底渣在应用中应注意的问题

综上所述，生活垃圾焚烧底渣的资源化利用已被证实是可行的，而且存在多种综合利用方式。但由于其含有重金属等一些有毒有害的污染物，且未经处理的底渣尚不能全面满足各种利用方式相应的技术要求，因此，底渣须经预处理，消除或降低其对人群健康和环境的不利影响，且达到相应的技術要求后方可进行综合利用。

4 结语

生活垃圾焚烧底渣经预处理后进行资源化综合利用，既解决了生活垃圾底渣处置难的问题，又节约了大量物料，且研究和实践已经证明，只要管理得当，底渣的综合利用不会对环境造成危害。但在底渣的资源化利用过程中，仍需注意对底渣进行预处理以消除不利影响且达到相应技术要求，而且，对底渣资源化利用的使用范围应该进行科学而严格的规定。

参考文献

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[12]Roethel Frank J，Breslin Vincent T.Municipal solid waste（MSW） combustor ash demonstration program “the boathouse”[R].Ohio：USEPA，EPA /600 /SR-95 /129，1995.

[13]ChandlerA J，Eighmy T T，Hartlén J，et al.Municipal solid waste incinerator residues[M].The Netherlands Elsevier Science B.V.，1997：895-930.

（责编：张长青）endprint