螯合剂对飞灰重金属处理效果分析

生活垃圾焚烧飞灰无害化处理及资源化利用研究摘要：最近几年，在政府的大力支持下，我国国内生活垃圾焚烧处理的整体能力显著提高，国内无害化处理生活垃圾开始被焚烧所取代。

在焚烧处理生活垃圾期间不可避免的会产生飞灰，通过相关研究调查发现，在炉排炉生活垃圾焚烧量中，飞灰产生量约为百分之二至百分之五左右，作为垃圾处理行业来说，需要做好生活垃圾焚烧飞灰无害化处理及资源化利用工作。

关键词：生活垃圾；焚烧飞灰；无害化；资源化；利用现阶段，针对于生活垃圾焚烧飞灰，世界上许多国家都会使用多样化的方法来展开预处理操作工作，包括：化学药剂稳定化、熔融/玻璃化固化、塑料固化、水泥固化等，而后安全填埋于填埋场之中。

与此同时，因为飞灰中存在的重金属含量较高，且还含有一定的溶解盐，采用先进化技术来循环重复使用资源，是目前研究和分析资源化利用飞灰的重点内容。

本文将从飞灰的危害、飞灰无害化处理及资源化利用技术分析两大方面来进行深入剖析。

一、飞灰的危害生活垃圾焚烧飞灰中存在着两大类有毒有害物质，分别是重金属和二噁英，会严重威胁到人们的身体健康，污染生态环境，已经被纳入到《国家危险废物名录》之中。

通过相关研究证明，飞灰中有着大于3.83 ng/g的二噁英类物质含量，二噁英类物质中的化合物有两百多种，这些化合物较为稳定，在有机溶剂中，其易于溶解，且易于堆积在人体内，会严重侵害人体健康，降低人体免疫力的同时，还会引发紊乱内分泌等严重问题，二噁英类物质已经被国际癌症研究中心纳入人类一级致癌物范围之中。

Pb、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、As、Cd等是飞灰中具有较大危害的重金属污染元素，若是将其直接排放在生态环境之中，就会严重破坏生态系统，还会提高人类发生癌症的概率[1]。

二、飞灰无害化处理及资源化利用技术分析（一）固化/稳定化技术1.水泥固化技术水泥固化技术是将混合飞灰和一定比例的水泥，并通过包裹固化方法的使用，在水化反应之后产生的水化硅酸盐内，以络合物或者是氢氧化物形式包裹飞灰内的重金属，经过固化后，产生块状水化硅酸钙产物，这样能够长时间维持在稳定状态之中，同时，还能够对重金属的浸出毒性进行有效降低。

生活垃圾焚烧飞灰特性及处置技术生活垃圾焚烧处理后产生飞灰，产生量为垃圾处理量的3-5%左右。

飞灰为含水率很低的灰色粉末，飞灰成分主要有SiO2，NaC1，KCI，CaAl2Si2O8，CaCO3和CaSO4等矿物；含量高达17.9％的溶解盐；还含有能被水浸出的高浓度的Cd，Pb，Cu，Zn，Hg和Cr等多种重金属，对环境pH变化的抵抗能力强。

同时焚烧中产生的二噁英，50%以上也附着在飞灰上。

因此我国在《国家危险废物名录》中明确规定：生活垃圾焚烧飞灰属于危险废物，必须经过一定的处理，降低其危险性以后，才能进入填埋场进行安全填埋或者考虑进一步的利用。

且进行焚烧飞灰预处置及运输的单位必须拥有危险废物经营许可证，运输过程中必须执行危险废物转移联单的管理办法。

经过预处置后的飞灰，在达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（TB16889-2008）中的进场要求后，方可进入生活垃圾填埋场填埋。

飞灰的处置方式很多，目前普遍采用的有4种：水泥固化、化学药剂稳定化、酸溶剂提取和熔融固化等。

水泥固化设备、操作要求简单，且固化费用相对较低，但水泥固化处理后增容量大，而且如果飞灰中含有阻碍水泥正常凝结的成分时，常会发生固化体强度低、有害物质浸出率高等问题；化学药剂稳定是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程，可以在实现废物无害化的同时，达到废物少增容或不增容，转变后的物质可进行卫生填埋，但填埋场环境条件与飞灰稳定化时的条件相差很大，因此，一些长期的环境效应还有待于长期的监测数据和研究结果的验证; 酸溶剂提取可以将飞灰中的部分金属提出从而使飞灰进入普通填埋场，但不同的飞灰由于生活垃圾成分、焚烧条件等不同，飞灰中重金属的存在形式和含量有很大差异，因此，即使在同样的处理条件之下，处理效果会有很大的不同；熔融技术主要是将飞灰和细小的玻璃质混和，经混合造粒成型后，在1000-1400℃高温下熔融一段时间，待飞灰的物理和化学状态改变后，降温使其固化，形成玻璃固化体，借助玻璃体的致密结晶结构，确保重金属的稳定，缺点在于所需能源和费用很高，熔融固化后的灰渣可以进行资源化利用。

烧飞灰的无害化处理与资源化利用摘要：随着垃圾焚烧产业的快速发展，其排放的垃圾、渗筛水、灰渣等污染物料的排放量将不断上升。

烧飞灰是垃圾焚烧烟气净化后形成的残渣、富含铅、镉、锰、镉等重金属，同时还存在多环芳烃等毒性成分，是我国规定的危害化学物质。

生活垃圾焚烧飞灰因其粒径小、污染严重，若不进行有效处理，将会对人们及生态安全带来严重威胁。

关键词：生活垃圾焚烧；飞灰；无害化处理；资源化利用前言：由于我国城市固体垃圾的产生量不断增加，再加上焚烧发电工业的快速发展，使得垃圾焚烧工程已成为环境基础设施建设的重要一环。

因为在焚烧垃圾和工业危废的过程中，都会产生大量的飞灰，并且飞灰中还含有大量的重金属元素，这是一种危险危废，如果不妥善处理的话，将会对生态环境造成极大的破坏，所以，有效对燃烧后的飞灰进行科学的再利用，已经成为当前一个重要的研究热点。

一、生活垃圾焚烧飞灰的无害化处理方法（一）水泥固化处理技术水泥固化处理生活垃圾焚烧飞灰，其施工技术比较成熟，操作比较简单、处理费用也很低，其工作机理主要是在水泥水化的过程中，并且金属物质可采用吸收、沉淀、化学吸附、离子交换、钝化作用等各种方法和水泥表面进行一定的化学反应后，以金属氢氧化物或络合物的形态出现，直到水泥表面完全水化，并在最后水化到金属及硅酸盐化合物的表面，同时随着水泥的进一步加入而给这些重金属创造了一种强碱式的状态，也因此更有效的控制了重金属的不断处理工艺。

国内关于生活垃圾中飞灰的水泥固化处置技术，已有相当一段时间的科学研究与实验报道，对飞灰中烧制的生态水泥、硅酸盐材料、其他水泥等材料加以处理。

其中，日本最常用的就是烧结生态水泥处理方法，将垃圾燃烧后的飞灰与水泥混合，再进行烧结，得到高含氯量的水泥。

由于水泥固化法在对飞灰进行处理时，并不能将二噁英彻底去除，而且，飞灰中还存在着一种特殊的盐，会引起固化法的破坏，引起有机质的分解，产生裂缝，增加渗透性，降低整体结构的强度，所以，这种方法的应用受到了一定的限制。

垃圾焚烧厂飞灰处理成本分析1国家颁布的新标准2008年9月4日由环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合发布的《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发［2008］82号）规定：生活垃圾焚烧发电类项目的焚烧飞灰属危险废物，应按GB18597—2001危险废物贮存污染控制标准及GB18598—2001危险废物填埋污染控制标准进行贮存、处置。

GB 16889—2008生活垃圾填埋污染控制标准实施后，焚烧炉渣和飞灰的处理也可按该标准执行。

2008年7月1日起实行的GB 16889—2008生活垃圾填埋污染控制标准中规定：生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣（包括飞灰、底渣）经处理后满足下列条件，可以进入生活垃圾填埋场单独分区填埋处置：①含水率小于30%；②二恶英含量低于3μgTEQ/kg；③按照HJ/T 300制备的浸出液中危害成分浓度低于表1规定的限值。

飞灰无论是采用何种稳定化工艺，只要达到表1规定的标准，即可送入生活垃圾填埋场进行分区填埋。

2飞灰处理方式比较飞灰主要来自烟气处理系统反应吸收塔的排出物和袋式除尘器收集的烟气灰尘，其主要成分为CaCl2、CaSO3、SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等，另外还有少量的Hg、Pb、Cr、Cd、Mn、Zn 等重金属和微量的二恶英等有毒有机物。

飞灰处理的目的是使飞灰中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输和处置，主要有熔融固化法、水泥固化法、螯合剂稳定化等处理方法，其技术特点的比较见表2。

从表2可以看出，熔融固化法投资费用过高，而且会造成二次污染；水泥固化法简单实用，投资及运营费用1 / 12低，但对毒性的稳定效果较差，大量水泥的使用增加固化体的体积和质量，与垃圾处理的宗旨———资源化、减量化、无害化不相符；污染物项目浓度限值/（mg/L）污染物项目浓度限值/（mg/L）汞0. 05钡25铜40镍0. 5锌100砷0. 3铅0. 25总铬4. 5镉0. 15六价铬1. 5铍0. 02硒0. 1表1生活垃圾填埋场中生活垃圾焚烧飞灰浸出液污染物浓度限值螯合剂稳定化处理方法投资和运营费用适中。

本期目录垃圾焚烧飞灰特性 ------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

处理处置技术------------------------------------------ 错误!未定义书签。

意见建议 --------------------------------------------- 错误!未定义书签。

政策法规 --------------------------------------------- 错误!未定义书签。

产业化发展-------------------------------------------- 错误!未定义书签。

行业动态----------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

市场动态国内 ------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

国外 ------------------------------------------------- 错误!未定义书签。

院内新闻标准管理 --------------------------------------------- 错误!未定义书签。

垃圾焚烧飞灰飞灰是垃圾焚烧的必然产物，大约占焚烧垃圾量的3~5%。

《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》（国办发〔2012〕23号），规划到2015年新增垃圾焚烧设施262座，处理能力达万吨/日。

上海将建老港焚烧厂二期及崇明、嘉定、松江等5座郊区垃圾焚烧厂，新增设施能力达8000吨/日以上。

按此计算，全国和上海分别产生飞灰6570~10950吨/天和240~400吨。

如何安全有效地处置焚烧飞灰成为急需解决的环境和社会问题。

目前，我国经济发达地区飞灰主要通过简易处理后运往安全填埋场填埋，不仅大量占用了安全填埋场的库容，且成本高，一般为2000~3000元/吨。

垃圾焚烧飞灰资源化利用即将是垃圾焚烧飞灰处理的主要趋势。

中国每年有1.8亿吨的垃圾产量，有三分之二的城市被垃圾包围。

而垃圾的处理主要通过垃圾堆填、垃圾卫生填埋和垃圾焚烧的三种方式。

由于垃圾堆填和垃圾卫生填埋不但占用土地资源，还容易造成水和土壤污染，所以，有条件的城市逐步推行垃圾焚烧发电的处理方式。

但垃圾焚烧产生的飞灰和炉渣如果没有处理好，又会产生垃圾焚烧的二次污染，所以也容易产生“邻避”效应。

垃圾焚烧飞灰中氯离子、重金属、二噁英等有毒物质含量较多，我国环保局将其定义为危废，代号HW18。

国内垃圾分类不到位，垃圾焚烧飞灰污染物质不稳定和成分不确定使其无害化处置和再生循环面临很大困难。

过去对垃圾焚烧飞灰普遍采用螯合剂进行稳定化固化处理之后，再对垃圾焚烧飞灰进行安全填埋，这也占用了大量土地资源并且有二次污染的隐患，有些城市垃圾焚烧飞灰填埋场处理能力有限，导致跨地区转移，甚至发生偷倒现象，危害环境。

土壤固化技术是大宗固体废弃物资源化利用的关键支撑技术，也是垃圾焚烧飞灰等危废无害化处理及资源化利用的关键支撑技术。

耕保股份作为《土壤固化外加剂》、《土壤固化剂应用技术标准》等国家行业标准的主要参编单位，同时拥有废土尾矿制砖发明专利，在土壤固化剂产品及土壤固化剂技术研发与应用方面一直走在世界的前沿。

为了给垃圾焚烧飞灰寻找一条新的出路，耕保股份的科研人员经过反复不断的研究和实验，目前已经掌握了垃圾焚烧飞灰资源化利用技术。

耕保股份研发了垃圾焚烧飞灰专用固化剂，其核心是通过“释酸、包盐、控碱”的固化技术进行垃圾焚烧飞灰资源化利用，其中包盐即用包裹的技术进行稳定化与固化处理，其效果大大超越螯合剂进行稳定化固化处理的效果。

耕保股份垃圾焚烧飞灰资源化利用生产的产品最高硬度可以达到C30以上，吸水率可低于5%，还具有很强的抗冻性。

耕保股份为垃圾焚烧发电站项目提供了4006 618186技术服务热线，为垃圾焚烧飞灰资源化利用和垃圾焚烧炉渣资源化利用提供一揽子的技术解决方案。

广东化工2019年第11期·162·第46卷总第397期生活垃圾焚烧飞灰主要处理技术综述江云峰1，曾照群2*(1．广州市增城区仙村镇环境保护所，广东广州510000；2．生态环境部华南环境科学研究所，广东广州510000)Summarization of Main TreatmentTechnologies of Mswi Fly AshJiang Yunfeng1,Zeng Zhaoqun2*(1.Environmental Protection Office of Xiancun Town,Zengcheng District,Guangzhou510000；2.South China Institute of Environmental Sciences.MEE,Guangzhou510000,China)Abstract:The composition of MSWI fly ash is complex,which contains various heavy metal elements and dioxins that may cause obvious harm to the environment.This paper introduces the main treatment technologies of MSWI fly ash,such as cement solidification,chemical stabilization,melt solidification,etc., analyses their advantages and disadvantages,and prospects the related treatment and disposal technologies of MSWI fly ash.Keywords:municipal solid waste incineration；fly ash；treatment technologies生活垃圾焚烧飞灰是指生活垃圾焚烧后在烟气净化、热回收利用等系统中收集的焚烧残余物，一般在烟气净化系统、热回收利用系统等中收集产生，为颗粒形态，形态多样且一般粒径小于300µm，含水率较低。

生活垃圾焚烧飞灰处置技术与应用瓶颈一、飞灰处置前言生活垃圾焚烧飞灰富含二噁英、重金属和可溶盐，属于危险废物，需进行无害化处理。

但垃圾焚烧产业，普遍存在“重烟气、轻飞灰”问题，造成飞灰处置技术和能力不足，成为当前制约垃圾焚烧产业发展的重要瓶颈。

本文综述了飞灰的产生、物化特性以及处置技术。

重点介绍了当前普遍采用的三种处理方式以及技术应用难点，包括螯合稳定耦合填埋、水洗脱盐耦合水泥窑协同处置和熔融玻璃化处理等。

本文为垃圾焚烧飞灰的无害化处置行业提供技术借鉴。

焚烧技术能够快速实现垃圾减容、减量以及无害化，且能够实现能量回收，因此垃圾焚烧发电技术获得快速推广（图1）。

当前，焚烧技术已成为我国城市生活垃圾无害化处置的最主要手段。

根据国家统计年鉴，2019年我国有389家垃圾焚烧厂；同时根据生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据公开平台显示已有582家生活垃圾焚烧厂在运行。

2019年，我国城市生活垃圾清扫量为2.42亿吨，无害化处理量为2.40亿吨，无害率达到99.2%；其中焚烧量约为1.22亿吨，占无害化总量的50.7%。

按照《城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案》，到2023年全国生活垃圾焚烧处理能力将大幅提升，垃圾日产量超过300t的地区基本实现原生垃圾“零填埋”。

根据《浙江省生活垃圾管理条例》，要求“除应急处置外，不得以填埋方式处理生活垃圾”。

随着“2030碳达峰，2060碳中和”工作的推进，焚烧技术占生活垃圾等有机固废处置市场份额还将继续快速提高。

垃圾焚烧厂存在烟气、渗滤液以及灰渣等二次污染物，需要进行处置。

烟气和渗滤液一直受到广泛关注，但对飞灰处置的重视程度不足，使得飞灰处置能力建设滞后。

飞灰产生率和垃圾特性、焚烧技术以及运行都有关系，炉排炉飞灰为垃圾焚烧量的3%-5%，而流化床飞灰高达10%以上，按5%估算2019生活垃圾焚烧飞灰超500万吨（图2）。

焚烧过程，重金属、二噁英、可溶盐等在低温段会富集于飞灰，使得飞灰具有严重的环境危害性。

垃圾焚烧厂飞灰处理成本分析1 国家颁布的新标准2008 年9 月4 日由环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局联合发布的《关于进一步加强生物质发电项目环境影响评价管理工作的通知》（环发［2008］ 82 号）规定：生活垃圾焚烧发电类项目的焚烧飞灰属危险废物，应按GB18597—2001 危险废物贮存污染控制标准及GB18598—2001 危险废物填埋污染控制标准进行贮存、处置。

GB 16889—2008 生活垃圾填埋污染控制标准实施后，焚烧炉渣和飞灰的处理也可按该标准执行。

2008 年7 月1 日起实行的GB 16889—2008生活垃圾填埋污染控制标准中规定：生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣（包括飞灰、底渣）经处理后满足下列条件，可以进入生活垃圾填埋场单独分区填埋处置：①含水率小于30%；②二恶英含量低于3 μgTEQ/kg；③按照HJ/T 300 制备的浸出液中危害成分浓度低于表1 规定的限值。

飞灰无论是采用何种稳定化工艺，只要达到表1规定的标准，即可送入生活垃圾填埋场进行分区填埋。

2 飞灰处理方式比较飞灰主要来自烟气处理系统反应吸收塔的排出物和袋式除尘器收集的烟气灰尘，其主要成分为CaCl2、CaSO3、SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3 等，另外还有少量的Hg、Pb、Cr、Cd、Mn、Zn 等重金属和微量的二恶英等有毒有机物。

飞灰处理的目的是使飞灰中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输和处置，主要有熔融固化法、水泥固化法、螯合剂稳定化等处理方法，其技术特点的比较见表2。

从表2 可以看出，熔融固化法投资费用过高，而且会造成二次污染；水泥固化法简单实用，投资及运营费用低，但对毒性的稳定效果较差，大量水泥的使用增加固化体的体积和质量，与垃圾处理的宗旨———资源化、减量化、无害化不相符；污染物项目浓度限值/（mg/L）污染物项目浓度限值/（mg/L）汞0. 05 钡25铜40 镍0. 5锌100 砷0. 3铅0. 25 总铬4. 5镉0. 15 六价铬1. 5铍0. 02 硒0. 1表1 生活垃圾填埋场中生活垃圾焚烧飞灰浸出液污染物浓度限值螯合剂稳定化处理方法投资和运营费用适中。