【水泥人網(wǎng)】摘要:本文分析了城市垃圾處理技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；介紹了城市垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)的發(fā)展和資源化利用的緊迫性；闡述了水泥生產(chǎn)中資源化利用垃圾焚燒飛灰的可行性和前景；回顧了國內(nèi)外水泥生產(chǎn)協(xié)同處理固體廢物技術(shù)的發(fā)展歷程，并提出了目前亟需解決的一些關(guān)鍵技術(shù)。在廣泛研究的基礎(chǔ)上，明確指出了水泥生產(chǎn)中資源化利用垃圾焚燒飛灰是實現(xiàn)焚燒飛灰資源化利用和無害化處理的重要途徑。
引言
隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人民生活水平迅速提高，我國城市固體廢物產(chǎn)生量急劇增加。l987年全國城市生活垃圾清運量僅5 398萬t，到l997年猛增至1.2億t，2002年我國城市垃圾已達1．5億t以上，并以每年8％-10％的增長率增加[1]。預(yù)計到2010年，我國城市生活垃圾的年排放量將高達2．1億t。急劇增加的城市垃圾的排放已成為制約經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，對人類的生存環(huán)境也構(gòu)成了威脅，如何經(jīng)濟有效地治理這些垃圾，防止污染，也日益成為全社會關(guān)注的追切需要解決的熱點問題。
1城市生活垃圾處理技術(shù)現(xiàn)狀
目前對于城市生活垃圾的處理已由過去的簡單清除、野外堆放和露天簡易填埋等初級處理方式漸漸提高到堆肥發(fā)酵、衛(wèi)生填理、焚燒發(fā)電和資源化等高級處理方式。隨著可用垃圾填埋場地的減少、填埋成本的提高，以及堆肥受市場影響且堆肥質(zhì)量不理想，使得垃圾焚燒越來越受到重視。焚燒能減少垃圾90％以上的體積，還可將垃圾中貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌问降哪芰窟M行回收，具有處理速度快、占地面積小、減量化和無害化效率高等優(yōu)點。國外垃圾焚燒發(fā)展較早，目前世界年焚燒處理量達1．3億t。日本、丹麥垃圾焚燒的比例分別高達95％、56％。
基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計剃(863)項目(2006AA062363)
焚燒法處理固體廢物尤其是城市生活垃圾因其高效快捷、減容顯著、能源利用率高等優(yōu)點在全世界得到廣泛的應(yīng)用，預(yù)計將成為城市垃圾的主要處理方式之一剛。近年來，我國建設(shè)現(xiàn)代化大型生活垃圾焚燒J¨一的發(fā)展速度很快，城市生活垃圾焚燒總?cè)萘恳殉^15 000 t／d?！笆濉逼陂g建設(shè)各類焚燒爐50多座，“十一五”期問規(guī)劃中的焚燒爐有80多座，此外還有相當(dāng)數(shù)量的生活垃圾焚燒發(fā)電廠正在醞釀之中。根據(jù)對我國垃圾成分變化的分析，國家有關(guān)部門已明確，垃圾焚燒將成為城市垃圾的主要處理方式之一。
2焚燒飛灰的化學(xué)成分及危害性
垃圾焚燒會產(chǎn)生一定量的垃圾焚燒灰渣，其中在熱回收系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)收集的物質(zhì)，即垃圾焚燒飛灰，往往占到被焚燒垃圾量的3％-5％，甚至l0％-15％【4】。表l和表2是上海浦東御橋垃圾焚燒廠的焚燒飛灰的分析結(jié)果。
要知，垃圾焚燒飛灰的主要化學(xué)成分是：三Uz、算a?、Al20，和Fm0，，以及大量的C]-S0，和堿要。。竺妻；，可知，垃圾焚燒飛灰還含有較高濃度的能 警水浸出的可溶性Cd、Pb、Cu、Zll Cr等多種有害重 金孽翟質(zhì)。此外，二惡英和呋哺等有機污染物也將在j灰摯體中富集存在，這些有毒有害污染物的存在對竺。F變竺、周圍生態(tài)琢境和人體健康構(gòu)成了潛在的生態(tài)與譬藤風(fēng)險。
3焚燒飛灰處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
3?1城市垃圾焚燒飛灰處理的緊迫性
隨著越來越多的垃圾焚燒廠的建成與投入使用，我國垃圾焚燒飛灰的排放量也將越來越巨大?！秶?危險廢物名錄》已將垃圾焚燒飛灰規(guī)定為編號為HWl8的危險廢物，國家環(huán)境保護總局在2001年頒布的《危險廢物污染防止技術(shù)政策》也對焚燒飛灰的處置闖題作了相應(yīng)的規(guī)定：不得在產(chǎn)生地長期貯存；不得進行簡易處置及排放。生活垃圾焚燒飛灰在產(chǎn)生地必須進行必要的固化和穩(wěn)定化處理之后方可運輸。 生活垃圾焚燒飛灰須進入安全填埋廠進行安全填埋處置。但垃圾焚燒飛灰的填埋占用土地，且安全填埋處理的費用很高，廠址難尋，目前我國只有深圳、沈陽、上海等幾個城市建設(shè)了符合技術(shù)規(guī)范的危險廢物填埋廠，同時已建危險廢物填埋場的填埋能力和使用期限都十分有限，也不完全排除有造成二次污染的潛在司能性。這些問題已經(jīng)成為影響垃圾焚燒技術(shù)推廣的重要因素。因此，研究開發(fā)適宜的焚燒飛灰處理技術(shù)已成為近年來的熱點之一。
3．2國際上焚燒飛灰處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀?
國際上現(xiàn)有的焚燒飛灰處理技術(shù)主要包括固化／穩(wěn)定化處理、濕式化學(xué)處理與高溫處理三種。?
固化／穩(wěn)定化技術(shù)是國際上目前處置重金屬廢物 和其他菲金屬危險廢物的重要手段，其目的是使危險廢物中的所有污染組分呈化學(xué)惰性或被包容起來f5]，以便運輸、利用和處置。水泥固化技術(shù)是一種最常用 的危險廢物固化技術(shù)，其基本原理在于通過固化、包容，減少有害固化廢物的表面積和降低其可滲透性， 達到穩(wěn)定化、無害化的目的，美國環(huán)保局曾將此技術(shù)稱為處理有毒有害廢物的最佳技術(shù)刪。但傳統(tǒng)的水泥固化技術(shù)在處理含水率較高的廢物時，需要使用大量水泥，致使廢物增容比較大，給后續(xù)的運輸與處理帶來困難，也大大提高了處置費用，并需要大量的填埋場地。濕式化學(xué)處理是利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)，使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑浴⒌瓦w移性及低毒性物質(zhì)的過程。藥劑穩(wěn)定化處理具有處理過程簡單、設(shè)備投資低、最終處理量少的優(yōu)點，但是會產(chǎn)生高濃度無視鹽廢水，需要進一步處理。由于焚燒飛灰組分及重金屬形態(tài)的復(fù)雜性，以及對反應(yīng)機理缺乏起碼的認識，因此很難找到一種普遍適用的化學(xué)穩(wěn)定劑，也是該技術(shù)至今沒有進入規(guī)?；瘧?yīng)用的原因之一f71。高溫處理包括熔融和燒結(jié)兩種方式，高溫可以對焚燒飛灰中的二惡英類有害物質(zhì)進行徹底分解破壞，其分解率可離達99．9％tsJ。熔融可使飛灰中固體顆粒發(fā)生熔融相變，成為液態(tài)熔渣，然后經(jīng)快速冷卻形成致密的玻璃態(tài)熔渣，將重金屬固化在網(wǎng)格中實現(xiàn)穩(wěn)定化目的。
目前大約有4％灰渣采用熔融法處理，我國也有很多關(guān)于熔融技術(shù)研究的報道p幽。熔融處理的缺點在于所需能源和費用很高。燒結(jié)是在高溫作用下，固體顆粒獲得擴散能量，將大部分甚至全部氣孔從晶體中排除，在低于熔點溫度下變成致密堅硬的燒結(jié)體并符合材料特性的要求。物料在燒結(jié)過程中可以有效地固化各種重金屬。歐美發(fā)達國家生活垃圾焚燒飛灰中堿金屬氯化物含量較低，常將其作為硅酸鹽水泥的一部分原料入窯煅燒。垃圾焚燒飛灰經(jīng)燒結(jié)后成為陶瓷狀固體，可做混凝土骨料，以及用于路基、堤壩等。
目前，許多國家將飛灰與底渣混合收集共同處理處囂，近年來歐美發(fā)達國家在此方面的研究主要集中在飛灰固化作為建筑材料方面。對焚燒飛灰固化德定化的研究主要集中在改進水泥固化工藝和技術(shù)，以及研究高效固化／穩(wěn)定化藥劑和采用穩(wěn)定化技術(shù)代替固化技術(shù)?；瘜W(xué)穩(wěn)定化與其它處理方法相比，具有節(jié)能、效果好而費用適中的優(yōu)點，但是，由于是在常溫下進行，對二惡英沒有分解和破壞效果，因而處理后的飛灰仍應(yīng)填堙。日本和韓國等亞洲國家由于生活垃圾中塑料類物質(zhì)含量較高，焚燒飛灰中氯化物，尤其是堿金屬氯化物含量較高，采用水泥或石灰固化時其固化體的強度與浸水持久性較差，其對重金屬的阻截僅是由于其強堿性作用的緣故。同時對重金屬的長期固定效果差，二惡英很難被消除或穩(wěn)定化。因此，日本和韓國相關(guān)研究主要集中在高溫處理，尤其是熔融玻璃化方面。高溫處理法雖然處理費用較高，但因其穩(wěn)定化程度高，品質(zhì)均勻，可達到無害化、穩(wěn)定化和資源化的目標(biāo)，已受到越來越多的關(guān)注。特別是利用水泥窯獨特的高溫環(huán)境以及完善的污染控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，焚燒灰渣水泥窯處理技術(shù)越來越受推崇。
