垃圾焚燒中飛灰的處理與處置研究

引言

垃圾焚燒法究其本質(zhì)是一種高溫處理技術(shù),用過剩的空氣在焚燒爐內(nèi)燃燒氧化需要處理的有機廢物垃圾,使垃圾中的有毒有害物質(zhì)在高溫中被分解、氧化,從而降低垃圾中的有害物質(zhì)含量,但是在垃圾焚燒處理過程中,會產(chǎn)生一定量的硫化物和碳化物,會嚴重污染空氣。同時,燃燒產(chǎn)生的飛灰是重金屬和二嗯英的主要來源之一,重金屬會通過雨水浸泡流入土壤和地下水中,不僅污染環(huán)境,還會危害人們的健康。因此,要積極做好垃圾焚燒中飛灰的處理與處置工作。近年來,隨著垃圾分類的推行,進一步加強了垃圾燃燒的處理效果,使更多重金屬富集到了飛灰中,從而降低底渣中的重金屬含量,所以更加需要做好飛灰的無害處理工作。

1飛灰的來源及成分

通常飛灰是在垃圾焚燒的過程中出現(xiàn),指的是那些由凈煙系統(tǒng)收集和沉淀的物質(zhì)。最近幾年,國內(nèi)的垃圾處理率得到了大幅提升,全年的垃圾焚燒處理量高達2億t左右。一般垃圾焚燒的飛灰量是以進入焚燒爐中垃圾量的3%計算,全年需要凈化的燃燒飛灰量高達600多萬t。飛灰中的主要成分有鉛、鉻、汞等重金屬,同時鹽離子等物質(zhì)的含量也很高,很容易溶解在雨水中。另外,由于垃圾焚燒飛灰中存在很多有害物質(zhì),因此要妥善儲存和處理飛灰,以降低垃圾焚燒對人類和環(huán)境造成的危害。

2飛灰的理化性質(zhì)

觀察垃圾焚燒中飛灰的物理性質(zhì)可以發(fā)現(xiàn),飛灰一般呈白色或深灰色,粒徑大小在1～150u1。飛灰由氧化鈣、氧化硫、氧化碳以及一些重金屬氧化物組成。如果不能有效處理飛灰,會造成嚴重的二次污染。因此,在進行垃圾處理工作時,要盡可能降低飛灰中的有毒物質(zhì),減少污染物質(zhì)的遷移,減輕垃圾焚燒中飛灰對環(huán)境造成的污染。飛灰處理十分復(fù)雜,需要運用一定的技術(shù)手段,使飛灰達到國家標準和規(guī)定后,才能進行后續(xù)的填埋處理工作?，F(xiàn)階段常用的飛灰處理方法有固化穩(wěn)定化法、分離萃取法和熱處理法等。

3飛灰的處理與處置技術(shù)

3.1飛灰處理的固化穩(wěn)定化法

垃圾焚燒中飛灰的固化穩(wěn)定化處理通常包括水泥固化、熔融固化和化學(xué)藥劑處理等。水泥固化技術(shù)指的是利用水泥、添加劑和危險飛灰廢物、水進行混合,經(jīng)過一定時間的固化養(yǎng)護,從而形成結(jié)實堅硬的固化物質(zhì),最大限度地降低飛灰中重金屬物質(zhì)的滲出。這個技術(shù)的基本反應(yīng)原理是利用水泥的水化反應(yīng),降低飛灰的比表面積,減少有害物質(zhì)發(fā)生滲透的概率,最終真正實現(xiàn)飛灰的穩(wěn)定、無害處理。水泥固化技術(shù)的優(yōu)點是原材料簡單易得,工藝設(shè)備操作方便,固化條件較低,是現(xiàn)階段垃圾焚燒飛灰處理比較常用的一種技術(shù)。它的缺點是由于固化形成的物質(zhì)具有較大的分子空隙,所以在處理一些重金屬時,效果不夠理想,最終導(dǎo)致形成的處理物達不到國家填埋標準,影響垃圾焚燒飛灰的處理效果。

熔融固化法也叫玻璃化技術(shù)。這項技術(shù)使用的主要工藝設(shè)備是高溫電弧爐,利用高溫把待處理的飛灰進行熔融處理,最終形成玻璃狀硅酸鹽,阻礙有害易溶物質(zhì)的溶出。這項技術(shù)的反應(yīng)原理是通過熔融處理,減少垃圾焚燒中飛灰的體積,對重金屬的固定處理更加有效,進而保證重金屬的穩(wěn)定保存。近年來熔融工藝在一些發(fā)達國家中的應(yīng)用和發(fā)展比較好,它的優(yōu)點是工藝穩(wěn)定、安全,缺點是耗能較大、設(shè)備投資較高。

化學(xué)藥劑法,顧名思義指的是在垃圾焚燒飛灰中加入一定的化學(xué)藥劑來實現(xiàn)污染物的處理,把其中的有害物質(zhì)由高污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變成低污染物質(zhì)。由于化學(xué)藥劑處理方法不會導(dǎo)致飛灰體積增加,所以大大提升了飛灰無害處理的效率,降低由于處理不合格而進行二次處理所帶來的經(jīng)計損失。但是,由于不同垃圾中存在的重金屬和污染物種類、形態(tài)不同,所以不能僅用一種化學(xué)藥劑處理全部有害物質(zhì),在垃圾飛灰處理中具有一定的局限性。

3.2飛灰處理的分離萃取法

垃圾焚燒中飛灰的分離萃取法主要分為水洗法、電化學(xué)法以及超臨界流體萃取法。其中水洗法指的是利用不同物質(zhì)在水溶劑中的溶解度不同進行飛灰的分離,通過去掉溶水層的方法去除有害物質(zhì)。比如,利用水洗法可以去除飛灰中的可溶性氯化物,不僅可以做好固化穩(wěn)定化處理的前期處理工作,還能最大限度降低重金屬含量,提升固化體質(zhì)量,為后期的資源化處理打好基礎(chǔ)。由于水洗法處理飛灰時會用到水溶劑,導(dǎo)致在處理過程中容易浸出一定的重金屬,如果不做好后期處理工作,就會對水體和環(huán)境造成二次污染,因此在進行水洗法處理飛灰時要注意后期的水溶液處理工作。

通常來說,電化學(xué)技術(shù)的本質(zhì)是利用電勢差使污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)、電解反應(yīng)以及微電解反應(yīng),它們同時發(fā)生或交替發(fā)生,最終降低飛灰中的重金屬含量。飛灰中的重金屬離子在電化學(xué)反應(yīng)時,會在兩極發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),然后形成沉淀物,最后把飛灰中的重金屬提出并回收。這種處理技術(shù)與其他方法相比較,不需要加入過多的化學(xué)試劑和藥品,分離處理效果更好,分離效率較高。同時,后期處理過程更加簡單,管理便捷,工藝設(shè)備簡單、占地面積小,產(chǎn)生的污泥量也比較低。該技術(shù)的缺點是在操作過程中會使用過多的電能,能源消耗較高,投入成本過大。

超臨界流體萃取法是一種技術(shù)含量較高的飛灰處理技術(shù),整個處理過程是在超臨界狀態(tài)下進行,利用流體流動壓力和溫度差的變化使混合物的溶解度產(chǎn)生變化,最終把混合物從液體狀態(tài)和固體狀態(tài)中分離出來,實現(xiàn)有害物質(zhì)的提純。所以超臨界流體萃取法可以廣泛用于固體廢物的分離和液體處理中,可以通過改變分離過程中的壓力、溫度等條件,實現(xiàn)提升流體流量的目的,也可以通過加入適當?shù)膴A帶劑,提升萃取效率。超臨界流體萃取法的缺點是,由于超臨界條件很難掌控,所以使用難度較高,同時又缺乏經(jīng)濟實惠、安全可靠的分離溶劑,所以生產(chǎn)效率低,能量消耗高,需要大量的投入資金支持。

3.3飛灰的熱處理方法

垃圾焚燒中飛灰的熱處理方法分為兩種:一種是燒結(jié)法,另一種是熔融法。燒結(jié)法指的是利用高溫條件,把燒結(jié)物質(zhì)中的氣孔通過飛火排出,最終形成燒結(jié)物的垃圾焚燒飛灰處理工藝。由于燒結(jié)體具有細膩、致密的結(jié)構(gòu),所以相應(yīng)的抗壓強度不高,更加符合建筑材料的使用性能要求。但是,由于飛灰燒結(jié)過程中會進行高溫干燥處理,所以容易使易揮發(fā)的污染物從燒結(jié)體中分離出來,形成嚴重的二次污染。

熔融法主要是通過高溫作用,將飛灰融化形成結(jié)構(gòu)致密的玻璃狀體,把飛灰中的重金屬固定在玻璃狀體中,會大大降低飛灰的體積和重量,使得熔融后的熔渣具有更高的機械強度。同時,該方法可以降低飛灰中的重金屬含量,最終減輕重金屬的毒性,有效降解飛灰中的有機污染物。但是,熔融法在操作過程中能耗較高,會造成有機物的二次污染。

4結(jié)語

綜上所述,垃圾焚燒中的飛灰處理與處置對于環(huán)境保護來說十分重要。在現(xiàn)階段國內(nèi)使用的垃圾焚燒飛灰處理與處置方法中,水泥固化法和熔融固化法是未來飛灰處理的主要發(fā)展方向。