垃圾焚燒發(fā)電廠的飛灰是如何固化打包處理的
編輯：瓏基機(jī)械 時(shí)間：2024-06-18
1、垃圾焚燒飛灰對環(huán)境的影響
垃圾焚燒飛灰是生活垃圾焚燒后利用熱回收利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)收集的粉塵物質(zhì)。飛灰的產(chǎn)量與垃圾種類、焚燒條件、焚燒爐型及煙氣處理工藝有關(guān)，一般約占垃圾焚燒量的3％～5％左右。分析表明：垃圾焚燒飛灰并不是化學(xué)惰性物質(zhì)，其中有含量較高的能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多種有害重金屬物質(zhì)和鹽類，進(jìn)入填埋場后若處理不當(dāng)，飛灰中的重金屬將會在析出，滲入到地下水中，對地下水質(zhì)造成污染，甚至污染土壤及空氣。檢驗(yàn)結(jié)果表明，垃圾焚燒爐會使周邊區(qū)域內(nèi)大氣中的重金屬污染增加20％左右。同時(shí)，飛灰中的二惡英也是潛在的重要環(huán)境污染物。由于垃圾焚燒飛灰中的重金屬和二惡英等難于自然降解，因此其對環(huán)境的影響十分嚴(yán)重。如何安全有效地處置垃圾焚燒飛灰即成為急需解決的環(huán)境和社會問題。
2、飛灰處理技術(shù)現(xiàn)狀
國內(nèi)外對飛灰中重金屬特性研究結(jié)構(gòu)表明；具有高沸點(diǎn)的重金屬在燃燒過程中易均勻凝結(jié)，從而形成飛灰的核心，而高溫下易揮發(fā)的重金屬會隨著溫度下降凝結(jié)在飛灰的表面，飛灰中重金屬隨飛灰的粒徑減少而增加。飛灰中重金屬浸出毒性與飛灰的粒徑、表面積、pH 值有關(guān)，主要依賴飛灰中重金屬存在的形態(tài)。Ca(OH)2對Cd、Zn、Cr的溶出有較強(qiáng)的抑制作用，但對Pb有促溶作用。研究認(rèn)為1000℃高溫中加入CaCl2熔融飛灰3h以上，可以降低飛灰中的重金屬含量，并使飛灰中重金屬的溶出率降低；然而Al和Cr加熱處理后，Al的浸出反而增加，主要因?yàn)榧訜崽幚盹w灰后的形態(tài)由鋁硅酸鹽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘匿X鐵氧化物，Cr的情況也是如此。研究表明在垃圾焚燒中使用活性炭粉末除塵時(shí)，焚燒排放尾氣中的二惡英濃度比未加活性炭時(shí)降低了54％，這說明大量的二惡英轉(zhuǎn)移到了飛灰中。因此，隨著國家大 氣排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格實(shí)施，垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英類將主要進(jìn)入飛灰，從而使飛灰的污染控制顯得更加重要。
根據(jù)垃圾成分的不同，目前國內(nèi)外對垃圾焚燒飛灰通常采用的處理方法有：①經(jīng)過適當(dāng)處理按危險(xiǎn)廢物填埋。但處理成本較高；②固化與穩(wěn)定化。主要有水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學(xué)藥劑固化穩(wěn)定化等。經(jīng)過固化的飛灰，如符合浸出毒性標(biāo)準(zhǔn)的要求，則可以按普通廢物填埋處理。其主要作用是使飛灰中的重金屬及其污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，以便運(yùn)輸和處理，并可降低污染物的毒性和減少其向生態(tài)圈的遷移率；③將重金屬與飛灰分離，分別進(jìn)行資源化處理、如酸提取、堿提取、生物提取等。本文主要對固化與穩(wěn)定化進(jìn)行分析。
2．1 固化與穩(wěn)定化法
固化與穩(wěn)定化技術(shù)是上處理有毒廢物的主要方法之一，而水泥基材料是近20年來歐美等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用最廣也是最重要的膠結(jié)料。
2．1．1 水泥固化法
固化處理是利用固化劑與垃圾焚燒飛灰混合后形成固化體，從而減少重金屬的溶出。水泥是最常見的危險(xiǎn)廢物固化劑，因此工程中常采用水泥對焚燒飛灰進(jìn)行固化處理。飛灰被摻入水泥的基質(zhì)中后，在一定的條件下，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)作用，使污染物在廢物水泥基質(zhì)體系中的遷移率減小(如形成溶解性比金屬離子小得多的金屬氧化物)。有時(shí)，還添加一些輔料以增進(jìn)反應(yīng)過程，最終使粒狀的物料變成粘合的混凝土塊。從而使大量的廢物因固化而穩(wěn)定化。對垃圾焚燒飛灰進(jìn)行穩(wěn)定化處理的研究結(jié)果表明，無論是采用水洗、粉碎等飛灰前處理工藝，處理后的砌塊均難以達(dá)到較高的強(qiáng)度。另外在研究飛灰中的重金屬浸出時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于飛灰中氯離子的影響，經(jīng)固化后的砌塊中鐵、銅、鋅等離子容易浸出而導(dǎo)致污染物超標(biāo)。
因此，盡管水泥固化處理飛灰具有工藝成熟、操作簡單、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，但由于垃圾焚燒飛灰中含有較高的氯離子，采用水泥固化法處理必須進(jìn)行前處理，以減少氯離子對固化后砌塊的機(jī)械性能以及后期重金屬離子浸出等問題，這樣在很大程度上提高了對飛灰處置場建設(shè)和運(yùn)行的要求，造成成本增加，限制了該方法的應(yīng)用。
2．1．2 藥劑穩(wěn)定化法
藥劑穩(wěn)定化技術(shù)以處理重金屬廢物為主，目前已經(jīng)發(fā)展了多種重金屬穩(wěn)定化技術(shù)，如pH值控制技術(shù)、氧化，還原電勢控制技術(shù)、沉淀技術(shù)、吸附技術(shù)和離子交換技術(shù)等。這類技術(shù)目前在垃圾焚燒飛灰穩(wěn)定化處理方面應(yīng)用較少，但是一個(gè)發(fā)展方向。尤其是藥劑穩(wěn)定化與其它穩(wěn)定化方法相比具有工藝簡單、穩(wěn)定效果好、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前發(fā)展較快的螯合型有機(jī)重金屬穩(wěn)定化藥劑，對包括垃圾焚燒飛灰在內(nèi)的多種重金屬污染物的穩(wěn)定化處理效果已經(jīng)得到試驗(yàn)證明。對重金屬螯合劑處理垃圾焚燒飛灰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與Na2S和石灰處理等效果進(jìn)行比較，結(jié)果表明，螯合劑投加量0.6％時(shí)，捕集飛灰中重金屬的效率高達(dá)97％以上，為達(dá)到相同的穩(wěn)定化效果，螯合劑的使用量要比無機(jī)穩(wěn)定化藥劑少得多。同時(shí)，通過l4個(gè)月的微生物影響實(shí)驗(yàn)表明，重金屬螯合劑穩(wěn)定化產(chǎn)物在填埋廠的環(huán)境下，其穩(wěn)定性不受微生物活動(dòng)的影響。
目前，一般采用的穩(wěn)定化藥劑有：石膏、磷酸鹽、硫化物(硫化鈉)、高分子有機(jī)穩(wěn)定劑、鐵酸鹽、粘土礦物等，磷酸鹽處理飛灰后重金屬Pb在pH值4～13范圍內(nèi)浸出很小。
2．1．3 熔融固化技術(shù)
(1)燒結(jié)法。燒結(jié)法是將待處理的危險(xiǎn)廢物與細(xì)小的玻璃質(zhì)，如玻璃屑、玻璃粉混合，經(jīng)混合造粒成型后，在1000～1100℃高溫熔融下形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，確保固體化的*穩(wěn)定。但該方法需充分結(jié)合化學(xué)穩(wěn)定和熔融處理工藝才能降低垃圾焚燒飛灰對環(huán)境的危害。
(2) 熔融法。熔融法是在燃料爐內(nèi)利用燃料或電將垃圾焚燒飛灰加熱到140O℃左右的高溫，使飛灰熔融后經(jīng)過一定的程序冷卻變成熔渣，熔渣可作為建筑材料，實(shí)現(xiàn)飛灰減容化、無害化、資源化的目的。熔融固化需要將大量物料加溫到熔點(diǎn)以上，無論采用電或其它燃料，需要的能源和費(fèi)用都相當(dāng)高。相對于其它處理技術(shù)，熔融固化的最大優(yōu)點(diǎn)是可以得到高質(zhì)量的建筑材料。
高溫處理法具有減容率高、熔渣性質(zhì)穩(wěn)定、無重金屬等溶出的優(yōu)點(diǎn)，已受到廣泛的關(guān)注，國外已研究出多種垃圾焚燒飛灰處理的高溫熔融爐，并已在日本和歐洲有少量使用。但采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能源，同時(shí)由于其中的Pb、Cd、Zn等易揮發(fā)重金屬元素需進(jìn)行后續(xù)嚴(yán)格的煙氣處理，故處理成本很高，只能在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家應(yīng)用。
2．2 濕式化學(xué)處理法
飛灰濕式化學(xué)處理法有加酸萃取和煙氣中和碳酸化法等，該工藝運(yùn)行成本較低，可回收重金屬和鹽類，但產(chǎn)生的廢水、廢氣和污泥需要進(jìn)行必要的處理。目前很少應(yīng)用。
2．3 安全填埋法
安全填埋法是將垃圾焚燒飛灰在現(xiàn)場進(jìn)行簡單處理后，送入安全填埋場填埋處理的方法，這是目前垃圾焚燒飛灰處理最安全可靠的手段之一。但安全填埋場的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用居高不下，垃圾焚燒處理廠難以承受，同時(shí)也不能達(dá)到減容化和資源化的目的，因此今后會逐漸減少這種方法的應(yīng)用。
3、在危險(xiǎn)廢物處理處置技術(shù)方面，我國已經(jīng)掌握了一些行之有效的處理處置手段，如物理化學(xué)法、固化法及高溫焚燒等，其中，穩(wěn)定化/固化在區(qū)域性集中管理系統(tǒng)中占重要的地位，因?yàn)榻?jīng)其它無害化、減量化處理的廢物，都要全部或部分地經(jīng)過穩(wěn)定化/固化處理后，才能進(jìn)行最終的處置或綜合利用。目前已經(jīng)應(yīng)用和正在開發(fā)的穩(wěn)定化/固化技術(shù)有水泥固化、石灰固化、溶融固化、熱塑性固化、自膠結(jié)固化、化學(xué)藥劑穩(wěn)定化等，其中水泥固化工藝簡單、成本低，是最常用的危險(xiǎn)廢物穩(wěn)定劑。但由于應(yīng)用規(guī)模較小和資金不足等方面和原因，在成套設(shè)備制造質(zhì)量和生產(chǎn)能力方面和發(fā)達(dá)國家相比還存在較大的差距，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國危險(xiǎn)廢物處理工作的實(shí)際需要。
4、 近年來，應(yīng)用合成的重金屬螯合劑在處理重金屬廢物方面，取得了明顯的進(jìn)展。這些螯合劑一般是高分子鏈上有二硫代羧基官能團(tuán)以離子鍵和共價(jià)鍵的形式捕集廢物中的重金屬離子，生成的穩(wěn)定化的產(chǎn)物是一種空間網(wǎng)狀的高分子螯合物，可以實(shí)現(xiàn)廢物處理時(shí)少增容或不增容，從而提高處理系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)合理性。要注意的是，固化劑的選擇和配方應(yīng)根據(jù)每種污泥或廢渣所含的重金屬化學(xué)成分的不同來選擇，不能干篇一律的采用同一配方。
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