垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的飛灰是如何固化打包處理的
編輯：瓏基機械 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、煙氣凈化系統收集的粉塵物質(zhì)。飛灰的產(chǎn)量與垃圾種類(lèi)、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(lèi)，進(jìn)入填埋場(chǎng)后若處理不當，飛灰中的重金屬將會(huì )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。檢驗結果表明，垃圾焚燒爐會(huì )使周邊區域內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(huì )問(wèn)題。
2、飛灰處理技術(shù)現狀
國內外對飛灰中重金屬特性研究結構表明；具有高沸點(diǎn)的重金屬在燃燒過(guò)程中易均勻凝結，從而形成飛灰的核心，而高溫下易揮發(fā)的重金屬會(huì )隨著(zhù)溫度下降凝結在飛灰的表面，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(lài)飛灰中重金屬存在的形態(tài)。Ca(OH)2對Cd、Zn、Cr的溶出有較強的抑制作用，但對Pb有促溶作用。研究認為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，主要因為加熱處理飛灰后的形態(tài)由鋁硅酸鹽態(tài)轉變?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(shuō)明大量的二惡英轉移到了飛灰中。因此，隨著(zhù)國家大 氣排放標準的嚴格實(shí)施，垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英類(lèi)將主要進(jìn)入飛灰，從而使飛灰的污染控制顯得更加重要。
根據垃圾成分的不同，目前國內外對垃圾焚燒飛灰通常采用的處理方法有：①經(jīng)過(guò)適當處理按危險廢物填埋。但處理成本較高；②固化與穩定化。主要有水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學(xué)藥劑固化穩定化等。經(jīng)過(guò)固化的飛灰，如符合浸出毒性標準的要求，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化學(xué)惰性或被包容起來(lái)，以便運輸和處理，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定化進(jìn)行分析。
2．1 固化與穩定化法
固化與穩定化技術(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(lái)歐美等發(fā)達國家應用最廣也是最重要的膠結料。
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(jiàn)的危險廢物固化劑，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(guò)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)反應過(guò)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定化。對垃圾焚燒飛灰進(jìn)行穩定化處理的研究結果表明，無(wú)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到較高的強度。另外在研究飛灰中的重金屬浸出時(shí)發(fā)現，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致污染物超標。
因此，盡管水泥固化處理飛灰具有工藝成熟、操作簡(jiǎn)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械性能以及后期重金屬離子浸出等問(wèn)題，這樣在很大程度上提高了對飛灰處置場(chǎng)建設和運行的要求，造成成本增加，限制了該方法的應用。
2．1．2 藥劑穩定化法
藥劑穩定化技術(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(lèi)技術(shù)目前在垃圾焚燒飛灰穩定化處理方面應用較少，但是一個(gè)發(fā)展方向。尤其是藥劑穩定化與其它穩定化方法相比具有工藝簡(jiǎn)單、穩定效果好、費用低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前發(fā)展較快的螯合型有機重金屬穩定化藥劑，對包括垃圾焚燒飛灰在內的多種重金屬污染物的穩定化處理效果已經(jīng)得到試驗證明。對重金屬螯合劑處理垃圾焚燒飛灰進(jìn)行實(shí)驗，并與Na2S和石灰處理等效果進(jìn)行比較，結果表明，螯合劑投加量0.6％時(shí)，捕集飛灰中重金屬的效率高達97％以上，為達到相同的穩定化效果，螯合劑的使用量要比無(wú)機穩定化藥劑少得多。同時(shí)，通過(guò)l4個(gè)月的微生物影響實(shí)驗表明，重金屬螯合劑穩定化產(chǎn)物在填埋廠(chǎng)的環(huán)境下，其穩定性不受微生物活動(dòng)的影響。
目前，一般采用的穩定化藥劑有：石膏、磷酸鹽、硫化物(硫化鈉)、高分子有機穩定劑、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范圍內浸出很小。
2．1．3 熔融固化技術(shù)
(1)燒結法。燒結法是將待處理的危險廢物與細小的玻璃質(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晶結構，確保固體化的*穩定。但該方法需充分結合化學(xué)穩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(guò)一定的程序冷卻變成熔渣，熔渣可作為建筑材料，實(shí)現飛灰減容化、無(wú)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(wú)論采用電或其它燃料，需要的能源和費用都相當高。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)穩定、無(wú)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)行后續嚴格的煙氣處理，故處理成本很高，只能在經(jīng)濟發(fā)達的國家應用。
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，該工藝運行成本較低，可回收重金屬和鹽類(lèi)，但產(chǎn)生的廢水、廢氣和污泥需要進(jìn)行必要的處理。目前很少應用。
2．3 安全填埋法
安全填埋法是將垃圾焚燒飛灰在現場(chǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后，送入安全填埋場(chǎng)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(chǎng)的建設和運行費用居高不下，垃圾焚燒處理廠(chǎng)難以承受，同時(shí)也不能達到減容化和資源化的目的，因此今后會(huì )逐漸減少這種方法的應用。
3、在危險廢物處理處置技術(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，穩定化/固化在區域性集中管理系統中占重要的地位，因為經(jīng)其它無(wú)害化、減量化處理的廢物，都要全部或部分地經(jīng)過(guò)穩定化/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)應用和正在開(kāi)發(fā)的穩定化/固化技術(shù)有水泥固化、石灰固化、溶融固化、熱塑性固化、自膠結固化、化學(xué)藥劑穩定化等，其中水泥固化工藝簡(jiǎn)單、成本低，是最常用的危險廢物穩定劑。但由于應用規模較小和資金不足等方面和原因，在成套設備制造質(zhì)量和生產(chǎn)能力方面和發(fā)達國家相比還存在較大的差距，遠遠不能滿(mǎn)足我國危險廢物處理工作的實(shí)際需要。
4、 近年來(lái)，應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)現廢物處理時(shí)少增容或不增容，從而提高處理系統的效率和經(jīng)濟合理性。要注意的是，固化劑的選擇和配方應根據每種污泥或廢渣所含的重金屬化學(xué)成分的不同來(lái)選擇，不能干篇一律的采用同一配方。
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