我国生活垃圾焚烧飞灰处置技术及相关政策总结

黄庆 李惠 马东光 赵春芳 潘新庆

摘要：生活垃圾焚烧飞灰由于富含二噁英及重金属而被列为HW18类危险废弃物。同时飞灰成分复杂，富含钙、钾、硅、氯等元素难于处置。目前我国飞灰主要处置方式分为填埋和资源化利用。填埋要求满足危险废物或生活垃圾填埋相关标准;资源化利用主要是水泥窑协同处置，飞灰入水泥窑高温区不按危废处置，要求满足相关排放标准。以上两种处置方式均要求有一定的预处理技术，实现飞灰的解毒或将飞灰中的毒性降到一定程度。

关键词：生活垃圾焚烧飞灰;填埋;资源化

Abstract：MSWI fly ash is classified as HW18 hazardous waste due to its rich dioxin and heavy metals.At the same time， the composition of fly ash is complex and rich in calcium， potassium， silicon， chlorine and other elements which are difficult to dispose of. At present， the main disposal methods of fly ash in China are landfill and resource utilization. Landfill requirements meet the relevant standards for hazardous waste or domestic waste landfill; Resource utilization is mainly the cooperative disposal of cement kilns.Fly ash entering the high-temperature area of cement kilns is not disposed of as hazardous waste， which is required to meet relevant emission standards. The above two disposal methods require a certain pretreatment technology to realize detoxification of fly ash or reduce toxicity in fly ash to a certain extent.

Key words：MSWI fly ash;Landfill;Resources

我国城市生活垃圾年产生量增长迅速，2018 的清运总量达到了2.3亿t，并且每年以4%～5%的速度递增，预计到2030年，城市垃圾產生量将达到4.09亿t[1]。垃圾焚烧发电由于无害化程度高、减容减量大、可最大限度回收能源[2]，近年来爆发式增长。生活垃圾焚烧过程中飞灰的产生量占垃圾焚烧量的3%～5%[3，4]，预计到2020年底，我国每年城市生活垃圾焚烧产生的飞灰量将超过1 000万t[5]，若不能对其进行无害化处置，飞灰中的重金属[6]和二噁英可能会迁移到土壤和水体中，造成严重的环境污染，同时也是对一种资源的浪费。为此，本文总结了目前我国垃圾焚烧飞灰的处置技术及其相关的标准以及未来的发展趋势。

1 填埋

1.1 危废填埋

我国于2019年9月30日发布了《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598-2019）代替GB18598-2001，2020年6月1日实施。其中规定了填埋废物的入场要求。其中规定了与垃圾焚烧飞灰特性有关的重金属浸出浓度、水溶性盐含量以及浸出液pH等。飞灰须满足规范要求的标准方可进行填埋。危险废物允许填埋的控制限值如表1所示。飞灰作为危险废物填埋一般需经过水泥固化，该工艺成熟、系统简单，但厂址选择要求严格，飞灰也未当作资源而被浪费。

1.2 生活垃圾填埋

为了缓解危险废物填埋场的压力，同时避免飞灰产生的危害，国家在《危险废物豁免管理清单》中提出：飞灰满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中6.3条要求，进入生活垃圾填埋场填埋，填埋过程可不按危险废物管理。标准中规定：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填埋处置。

（1）含水率小于 30%;（2）二噁英含量低于 3μgTEQ/Kg;（3）按照 HJ/T 300 制备的浸出液中危害成分浓度低于表2规定的限值。

一般飞灰需经过预处理达到填埋标准后方可进行填埋。飞灰填埋预处理技术包括飞灰螯合稳定法、溶剂萃取法、熔融固化法和化学药剂处理法等[7-10]，上述方法均可使得飞灰中的重金属等以尽可能小的速率溶出，降低飞灰毒性。但是，目前国内生活垃圾填埋场远超设计负荷，西安江村沟垃圾填埋场（国内最大垃圾填埋场）比设计年限提前25年即将封场。

2 资源化

2.1 高温建材

水泥窑由于具有高温、余热、碱性、负压环境等特点，对分解飞灰中的二噁英和固化重金属有先天优势，同时残渣可作为水泥生产的原料[11]。国家为了鼓励水泥企业协同处置飞灰，特别在《危险废物豁免管理清单》中提出：生活垃圾焚烧飞灰处置满足《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB30485-2013），进入水泥窑协同处置，水泥窑协同处置过程不按危险废物管理。虽然水泥窑能有效地实现飞灰的解毒，但一般飞灰中的氯含量高达10%以上，水泥窑直接协同处置时，氯化物容易在窑内挥发，随烟气回到窑尾烟室、分解炉等部位且随温度降低逐渐转化为固态。氯化物在水泥窑系统不断地循环往复，不停在气液固相转化，容易引起结皮堵塞。如此不采取适当的措施，不但水泥的质量无法保证，水泥生产也无法正常运行。目前对氯含量高的飞灰常采用水洗降低飞灰中的氯后入窑处置的技术，北京市琉璃河水泥有限公司垃圾焚烧飞灰项目通过飞灰洗脱系统、水质净化系统、蒸发制盐系统、混合烘干系统、入窑煅烧系统五大系统实现了飞灰作为水泥替代原料资源化利用。需要指出的是，垃圾焚烧飞灰入窑前的运输、储存等仍需按照危险废物的标准管理。垃圾焚烧飞灰中有较好的硅、铝比和适宜的钾钠氧化物含量，可以作为制备轻骨料的原料使用。飞灰经过配料、捏合、成型、煅烧、尾气处理等工艺制备陶粒，同时高温过程中实现了重金属的固化和二噁英分解，也是飞灰资源化途径之一[12]。目前天津市出台了地方标准《高温烧结处置生活垃圾焚烧飞灰制陶粒技术规范》（DB12/T 779-2018），有关飞灰制陶粒国家标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》正在征求意见中。在日本等发达国家，玻璃化是常见处理垃圾飞灰的一种方法。飞灰在玻璃化过程中，有机组分和有毒物被破坏，去毒率>99.9%，同时，重金属可能密封在硅酸盐基体中，或者蒸发或沉淀而分离。飞灰玻璃化后的产物可用于透水砖、瓷砖和地面铺设砖等。但飞灰玻璃化能耗大，处理成本高，在熔融处理过程中有大量的挥发物产生，尾气处理非常困难。

2.2 非高温建材

国家生态环境部于2019年10月25日公布了关于征求国家环境保护标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（征求意见稿）》意见的函。意见稿中指出：飞灰二噁英解毒预处理对飞灰二噁英的分解去除率应达到99%以上，且经过二噁英解毒预处理后产物中残留二噁英含量应低于50 ng-TEQ/kg。飞灰作为替代原料用于免烧砖、水泥混合材、混凝土掺和料等非高温建筑材料生产过程之前，应对飞灰进行二噁英解毒预处理，生产的产品的重金属浸出浓度应满足GB30760《水泥窑协同处置固体废物技术规范》的要求。但其中并未规定重金属Hg的限值，Hg又属于危害较大且易挥发重金属，应注意原始飞灰中Hg的含量。

目前，飞灰中二噁英低温解毒技术主要有微波解毒技术[13]和低温热解技术[14]等，相关报道均指出能实现飞灰中95%以上的二噁英降解。结合重金属浸出控制，能实现飞灰作为水泥混合材等非高温建筑材料的资源化利用。低温热处理降解最早由Hagenmaier提出，为了确保二噁英有效降解，他认为必须满足以下条件：（1）缺氧条件;（2）反应温度在250-400℃之间;（3）停留时间为1h;（4）排放温度低于60℃。二噁英的毒性当量降解率高达95%以上。

3 总结

（1）目前填埋仍是我国垃圾焚烧飞灰主要处置方式之一，相关标准也比较完善，但危废和生活垃圾填埋或存在选址困难，或处置量已达设计负荷的问题，同时填埋未将废物作为资源利用。（2）水泥窑协同处置飞灰能很好地实现飞灰解毒作为水泥原料资源化利用，需要满足水泥生产及排放标准，该技术符合国家“无废城市”的发展，但需同时考虑飞灰产量、氯离子含量和水泥厂规模的关系。（3）未来垃圾焚烧飞灰的主要途径是资源化利用。目前国家出台了相关的征求意见稿，随着标准的补充完善，限制和解决飞灰中的重金属及二噁英污染，飞灰将作为各种建材资源被利用。

參考文献

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收稿日期：2020-06-11

作者简介：黄庆（1987-），男，工程师，研究方向为固体废弃物处理处置。