生活垃圾焚烧飞灰处置及资源化利用研究

宋立惠

德州市环境卫生服务中心 山东德州 253000

生活垃圾的焚烧率高达80%，对焚烧灰渣的处理也比较先进，其资源化利用方式主要有在熔融设施进行熔融处理后制成熔融灰渣、作为水泥原料及路基材料等。介绍了生活垃圾焚烧灰渣的产生及资源化利用情况，以期对我国处理焚烧灰渣有所借鉴。

1 垃圾焚烧飞灰水洗脱氯工艺分析

垃圾焚烧飞灰中氯含量最高达到20%以上，远高于《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）标准中要求原料氯离子含量≤0.06%。《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ662-2013）要求入窑物料中氯离子含量≤0.04%；因此，飞灰难以直接添加到水泥原料中，必须预先经过脱氯处理，使飞灰中氯含量降低小于1%，大幅度提高水泥原料中飞灰添加量。

2 生活垃圾焚烧飞灰处置及资源化利用

2.1 油酸钠用量的影响

随着油酸钠用量增加，样品抗压强度增大，导热系数先降低后升高。当油酸钠用量较少时，气泡稳定性不高，有些气泡在未成形前就发生坍塌，使得多孔结构少且孔尺寸较大，孔隙率低，抗压强度小，导热系数大。随着油酸钠用量增加，气泡稳定时间变长，孔隙结构增多，但总体孔尺寸变小，抗压强度增大，导热系数降低。当油酸钠用量增加到0.4%时，气泡能够稳定存在，此时样品抗压强度为0.51MPa，导热系数降到最小，为0.095W/（m·K），满足多孔保温材料的要求。随着油酸钠用量继续增加，浆料黏度过大，发泡效果差，抗压强度和导热系数均增大。因此选择油酸钠用量0.4%。

2.2 水泥窑协同处置

该方式是将飞灰水洗脱氯技术与水泥窑高温煅烧技术有机耦合，采用水洗提取飞灰中的钾钠硫氯，制成工业产品；余下部分送入水泥窑高温煅烧，飞灰中的重金属经高温熔融后完全固化于水泥熟料晶格中，二英在高温水泥窑中彻底分解，且不具二次合成条件；洗灰废水循环利用，零排放;烟气经多级吸附和收尘后达标准排放。水泥窑协同处置技术路线在经历从研究到实验到应用，经过近十年的研究应用实践解决了一系列问题，目前比较成熟，可以避免飞灰固化填埋的长效性风险，实现垃圾焚烧飞灰处置的减量化、资源化和无害化，并且水泥性能达到国家普通硅酸盐水泥标准。综上，水泥窑协同处置方式将会成为未来生活垃圾焚烧飞灰处置的主流方式[1]。

2.3 焚烧灰渣作为水泥原料的有效利用

从数量上说，每年产生的焚烧灰渣可全部作为水泥原料进行有效利用。但是工业标准（JIS）规定，硅酸盐水泥中的氯含量为0.035%，而焚烧灰渣含有的氯成分（来源于厨余垃圾、纸张、塑料中含有的氯元素等）超过该规定标准，为此需要高效的除氯技术。虽然通过水洗的方法可以除氯，但很难去除焚烧灰渣中的难溶解性氯化物，因此作为水泥原料替代材料的使用受到限制。作为难溶解性氯化物主要成分的矿物质——弗里德尔盐（3CaO·A12O3·CaCl2·10H2O）可以通过二氧化碳、硫酸离子被分解实现脱氯。目前正在致力于研发新的脱氯技术，即利用二氧化碳超微气泡的分解技术以及向焚烧灰渣添加试剂（硫酸盐）的分解技术。将焚烧灰渣用于水泥原料，一般都是将各自治体的焚烧炉产生的焚烧灰渣作为原料。现在的新措施是，由水泥工厂接收生活垃圾，将闲置的水泥窑改造为用于垃圾资源化的窑炉，在其中使生活垃圾中的有机物被好氧分解后，实施粉碎和分拣，然后与其他水泥原料一起投入水泥窑中进行高温焙烧。这样，各自治体就不再需要拥有焚烧厂，可免去高额建设费和维持管理费，可以说是一个划时代的处理系统[2]。

2.4 进入焚烧厂生活垃圾渗滤液水质变化

针对运营项目，总氮降低而有机氮占比升高、有机氮在好氧段降解难度较大，建议渗滤液全部经厌氧氨化后再进入生化池，若厌氧段运行效果过好导致好氧段碳源不足，可通过降低厌氧段运行效率提升好氧段进水碳氮比；针对拟建项目，垃圾渗滤液处理设施设计参数中，COD可沿用以往的设计取值，氨氮取值建议降低30%，对有机氮含量升高需有所考虑[3]。

3 结语

垃圾焚烧飞灰水洗脱氯已经工程化应用，水洗可以去除垃圾焚烧飞灰中的氯，保留飞灰中的铝、硅、钙用作水泥原料；水洗溶解出来的氯化钠和氯化钾可以回收作为工业盐副产品和钾肥。垃圾焚烧飞灰中的铝、硅、钠、钾均与氯含量关联较大，各地区差异较大，其中钙含量最高，对于水洗脱氯的处理成本影响极大。灰比是垃圾焚烧飞灰水洗脱氯工程经济性的关键因子，目前工程应用水灰比例为3。如何改进生产工艺降低水灰比，值得进一步深入研究。