生活垃圾焚烧发电厂:垃圾焚烧飞灰处置方向初探



     城镇生活垃圾进行焚烧处理的特点是资源化利用明显,减量化效果显著,体积可减少90%,但仍有20%~30%的质量留在了焚烧后产生的灰与渣中,其中飞灰量约为2.5%~3%左右,以一个日处理量为2000吨/天的垃圾焚烧发电厂为例,其每天产生的飞灰量约为60吨,一年产生的飞灰量约为2万吨!同时由于飞灰中含有大量二噁英和可溶出性重金属,因此垃圾焚烧产生飞灰属于《国家危险废物名录》中的HW18类危险废物,必须进行安全处理处置。近年来,我国在垃圾焚烧处理技术方面发展迅速,对焚烧工艺和焚烧过程产生的二次污染物也做了更深入的研究工作,对于飞灰的最终稳定化处理或资源化利用却仍是一个未成熟的领域,真正成功运用于垃圾焚烧发电厂并达到国家相关处理规范要求的少之又少,因此对于飞灰的后续稳定化处理及资源化利用将仍是垃圾发电行业技术研究的一个重要课题。

  1.飞灰的特性分析

  飞灰的基本特性。为了正确处理垃圾焚烧后的飞灰,应全面了解这些飞灰的物理和化学性质,如飞灰的粒径大小分布、表面积、形态、密度、组成及化学性质等。

  飞灰的危险特性。二噁英含量:以某垃圾处理厂为例,抽样检查2007年至2010年的飞灰中的二噁英,其含量在250-800ng TEQ/kg之间。重金属含量(以重庆同兴垃圾处理厂为例)。

  从上表可以看出,飞灰中含量较高的重金属元素包括Zn、Pb、Ba、Mn、Cu、Cr和Cd,其中Pb和Cd的浓度远远超出了《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》中规定的入场限值。

 生活垃圾焚烧发电厂:垃圾焚烧飞灰处置方向初探
  2、飞灰的处置方向探讨

  飞灰的处置方式分类。生活垃圾焚烧飞灰的危险特性主要表现在其二噁英和重金属毒性,按解毒对象,可以将生活垃圾焚烧飞灰处理处置技术分为二噁英解毒技术、重金属解毒技术、二噁英重金属共解毒技术三类。按照生活垃圾焚烧飞灰的处理方式,可以将焚烧飞灰处理处置技术分为预处理技术、最终处置技术和建材利用技术三类。从本质上讲,飞灰的各种二噁英解毒技术和重金属解毒技术均属于飞灰的预处理技术,采用上述技术处理后的飞灰(或处理残余物)还需进行后续的安全处置或建材利用。飞灰的最终处置技术即为填埋处置,包括生活垃圾填埋场填埋处置和危险废物填埋场填埋处置两种,但生活垃圾焚烧飞灰进入填埋场前必须进行相应的预处理满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)或《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)中的入场标准。

  飞灰处置方式比较。低温热降解技术+制作免烧砖:低温热降解技术是指将垃圾焚烧飞灰在较低的温度下加热使其中的二噁英发生脱氯反应和C-O键断裂分解反应的二噁英解毒技术。低温热降解被认为是焚烧飞灰中二噁英削减的有效技术,该技术的主要要求为:惰性气氛反应温度为250~400℃停留时间大于1h,处理后焚烧飞灰的排出温度低于60℃⑤二噁英降解率达99.5%以上。 经过上述技术处理后的飞灰用于制作免烧砖,通过试验得知,飞灰掺加比例在9%以下时,可使免烧砖的重金属与二噁英释放量满足释放量限值。

  其主要技术为焚烧炉产生的飞灰通过刮板输灰机送至飞灰仓进行量的调节,然后通过螺旋输送机送至气氛电阻保护炉(含螺旋冷却输送装置)进行加热,在加热及冷却过程中入氮气使氧含量低于1%,加热30~60分钟并冷却后,通过刮板机及斗提机将处理过的飞灰暂存于飞灰储仓或将飞灰运输至建材厂进行资源化利用。在加热过程中产生的烟气,引入到喷雾塔进口(活性炭喷口前),通过焚烧炉烟气净化系统进行处理。

  这种方法在国内尚无先例,但国外已开始研究投用,由于其投资成本较低,工艺技术简单,飞灰解毒彻底,资源化利用程度较高等特点,将会是国内在现有处理技术之下的优先选择。

  萃取-催化降解技术:萃取-催化降解技术是指首先通过溶剂萃取的方法将焚烧飞灰中二噁英转移到有机溶剂中,再利用负载贵金属催化剂(较多使用的Pt/C或Pt/Al2O3)、氢供体和NaOH,在较温和的条件下完成二噁英的脱氯。飞灰萃取液的实验也表明该技术能将二噁英降低到理想水平。

  该技术目前依然处于实验研究阶段,其处理效率取决于萃取效率和脱氯效率,在萃取过程要消耗部分溶剂,且所用溶剂对人的暴露风险较大,该方法的适用性有待进一步验证。

  药剂固化技术+卫生填埋:药剂稳定化技术以处理重金属废物为主,与其它稳定化方法相比具有工艺简单、稳定效果好、费用低廉等优点,一般可分为有机药剂和无机药剂两种。有机药类是以螯合型药剂为主,即用一种水溶性的螯合高分子,与重金属离子反应形成不溶于水的高分子络合物,使灰中的重金属固定下来。与无机稳定化药剂相比,为达到相同稳定化效果,螯合剂的使用量要少得多。通过多次的试验表明,由于飞灰特性的各有不同,所采用药剂的不同,飞灰经过稳定化处理后进行浸出液污染物浓度测试也大不相同,难有药剂真正能达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008),特别是Pb含量更是难以达到,目前这种方法为大多数垃圾焚烧发电厂采用,但药剂的寻求与探索仍是一条漫长的路。

  水泥固化+卫生填埋:水泥固化处理是利用水泥与垃圾焚烧飞灰混合后形成固化体,一般通过把飞灰、水泥按一定比例混合,加入适量的水,使之固化,从而减少重金属的溶出,此种方法成本低,处理工艺简单,但固化物中重金属无素易浸出,通过试验表明,采用此种方法易对环境造成严重的二次污染。

  从人的健康和环境保护的角度出发,垃圾焚烧所产生的飞灰必须进行妥善的处理。目前,国家已经明确规定垃圾焚烧飞灰必须稳定化处置或进行降毒性处理,达到污染物控制相关标准后方可进行填埋或资源化利用。

  目前,我国还在发展传统的城市垃圾焚烧技术。随着社会的发展和人们环境意识的提高,未来垃圾焚烧飞灰的处理发展方向应该是随污染物排放标准的提高,无害化程度要进一步提高,同时应尽可能减少处理和控制二次污染物的运行费用。现在西方一些发达国家已在研究开发现代生态型焚烧技术或飞灰高温融熔技术,即一方面通过改进焚烧工艺来使垃圾中的重金属尽可能蒸发到烟道气中,被烟道除尘器捕集形成飞灰,而炉渣中的重金属含量得以减少,使得综合处理费用大大降低。另一方面,通过对飞灰进行高温气氛保护降解,对重金属和二噁英进行彻底的分解。今后,我们也应针对我国国情和城市垃圾的特点,逐步开展这方面的研究工作,以填补这方面的空白。

  参考文献:

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