第十四屆中國廣州國際環保產業博覽會
暨2020“一帶一路”環保產業創新創業大會
2020年5月20日-22日 | 中國進出口商品交易會展館
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新形勢下生活垃圾焚燒飛灰處置技術現狀及建議

摘要:隨著人們生活水平的迅速提升,生活垃圾也快速增多。當前處置生活垃圾的重要手段之一就是利用焚燒技術。在進行焚燒過程中,會產生一定的飛灰,這些飛灰中富含的重金屬、可溶鹽等有機污染物,若不妥善處理,還會對環境產生二次污染。因此文章就新形勢下生活垃圾焚燒飛灰處置技術的現狀及建議展開相關論述。

垃圾焚燒飛灰的物理結構特性主要為灰白色顆粒狀,孔隙率較大,比表面積也較大,棒狀以及角質狀為其主要的形狀特點。從化學組分來看,飛灰的主要成分為硅、鈣和鋁等,同時廚余的垃圾、塑料垃圾等是城市生活垃圾的主要成分,在焚燒處理過程中,大量的可溶性鹽將會產生,進而污染到水體資源,且導致重金屬的嚴重污染。此外,消石灰作為煙氣脫酸工藝中的主要成分,也進一步增強了飛灰的腐蝕性能。此外一些重金屬、有機化合物的存在,導致飛灰產生的污染物降解處置難度增大,其中重金屬的總量竟然高達9%左右,浸出毒性極高,若直接排放到環境中,十分容易對水體、大氣等產生二次污染。由此可見,對于焚燒生活垃圾產生的飛灰,務必要探尋到最為適宜的解決之路。

1 生活垃圾焚燒后飛灰處理現狀

目前,關于飛灰處置策略主要包括兩個方面:其一是穩定之后輸送到填埋場進行安全填埋;其二是制備成為建筑材料進行二次利用。上述兩種處置方法體現了飛灰處置逐漸從“無害化”轉變為“再利用”。對飛灰進行再利用,既能降低廢物的產生,降低物耗和能耗,還有助于節約填埋用地。目前限制和影響飛灰處置技術的重要因素為經費問題,因此既要進一步挖掘處置工藝潛能,還應該做好飛灰源頭控制。

1.1 固化、穩定化,規范填埋

(1)水泥固化。這一項工藝的材料為水泥,將其設定為固化劑,用其和飛灰進行混合攪拌,同時添加一定的水分來予以溶解,待其經過一系列物理化學反應后,最終凝結成混凝土塊,且堿性環境也能在一定程度上有效抑制重金屬的析出。該處理工藝經過一系列試驗后可知,飛灰固化效果直接受到水泥的混入量和養護時間的影響,當水泥的摻入量超過15%的時候,能夠提升飛灰固化物的抗壓強度,且經過測定后得知,其強度為0.225MPa,滿足相關規范對于其強度的要求。縱然該工藝技術使用起來十分的方便,成本也相對低廉,然經過處置之后,重金屬卻難以達到穩定狀態,亦需要輔以相應的穩定劑,方能確保其穩定性能,同時將水泥用量進行適當的減少,不過此時工程造價則是此時需要重點考慮的因素。

(2)化學藥劑固化/穩定化。由于飛灰中含有的組分十分的復雜,且部分組分具有化學成分,因此借助化學反應來對于處置也不失為一種有效的辦法。此時需要借助一定的穩定劑,促使穩定劑和飛灰中的化學組分產生一系列的化學反應,從而無害化處置飛灰。磷酸鹽以及復合型的化學藥劑均可以作為穩定劑材料。在使用該方法時,當復合化學藥劑的含量為3%的時候,能夠對重金屬的浸出量進行有效抑制,且整體成本不高。

1.2 資源化利用

飛灰之中包含的化學組分類似于水泥材料,于是學界開始探討,用其替代水泥材料,實現資源化利用。諸如混凝土、骨料等材料的制備等等。據相關實驗得知,運用飛灰進行高強度混凝土的制備,能夠有效控制重金屬的滲出量。此外,按照一定的比例來混合配置水泥和飛灰,還可以將最終攪拌均勻的混合物用于路基填料,能夠滿足規范中對于填料的基本要求,且大大的減少了重金屬的浸出量。

1.3 生物浸提法

該方法主要是借助微生物,諸如細菌或者真菌等,來將飛灰中富含的重金屬進行分解和浸取。

2 應用案例

2.1 基本情況

SS市在2008年11月的時候投產運行了垃圾綜合處理廠,并運用3臺循環流化床焚燒爐來進行垃圾焚燒處置,日處理生活垃圾約為1400t。其中3臺循環流化床焚燒爐中,一臺日處理能力為300t,另外2臺日處理能力為550t。2016年,該垃圾綜合處理廠日均生活垃圾進廠量為1097t,其中本市區的大約為830t,QZ中心城區的約為267t。該垃圾綜合處理廠自投產以來,直到2018年7月,共處置了飛灰固化物29.6萬t。

2.2 主要問題

(1)飛灰大量產生,處理強度和難度較大。該垃圾綜合處理廠在進行生活垃圾焚燒過程中,大約能夠產生垃圾總量10%左右的飛灰,可見飛灰產出數量之大,處置難度極大。依據該垃圾處理廠2016年每日處理的垃圾總量來進行計算,可知,每一天該垃圾綜合處理廠能夠形成大約100t左右的飛灰,顯然增大了后期處理飛灰的工作強度和難度。

(2)飛灰處置辦法局限,安全問題凸顯。現階段,填埋場安全填埋以及運用水泥窯協同處置為飛灰處置的常用方式,也是生態環境部最為認可的方式。雖然飛灰得到了穩定化的處置,然其依然屬于危險廢棄物,在本地不具備安全處置的條件下,若需要轉移處置或者利用其他方式處置難度都極大。雖多次和周邊縣(市)進行協調,問題依然未能解決。

(3)該地區陸地面積有效,飛灰填埋場選址十分困難。該市的陸地面積不足160km2,常住人口也僅為65萬人左右。能夠建設飛灰填埋場的位置十分有限,且該市首個建成的飛灰填埋場庫容也趨于飽和。

2.3 處理技術

(1)自建飛灰填埋場進行填埋處置。該市在建設該垃圾綜合處理廠時,就同時配套建設了飛灰填埋場一期填埋庫區,位置設置在垃圾焚燒廠的北側,占地面積34.7畝,總投資2400萬元。該填埋場的一期庫容大約為10.85萬m3該項目在2014年11月份的時候進行立項,2015年9月份的時候開始動工,2017年1月份的時候完成了主體工程建設,1月10日通過環保驗收,開始投入使用。

(2)實行飛灰減量化處理。飛灰源頭減量化乃是降低飛灰傳播的重要途徑。因此該市也在該方面下足了功夫,積極聯合研究院所,開展飛灰減量化處理。在2016年1-4月份,通過和研究院所的配合,運用GY-I型的飛灰穩定劑,不需要添加水泥,就能夠進一步降低飛灰的產出量,利用該穩定劑處置后,和原工藝相比較,能夠降低飛灰產出量約為20%左右。

(3)利用廢棄石窟填埋飛灰穩定物。該市結合實際情況,合理運用廢棄石窟生態修復技術,以此來實現對飛灰的處置。該市選擇垃圾處理廠西北側位置的廢棄石窟,投資4900萬元,對該石窟進行整平、防滲處理以及做好相應的排水措施,然后將垃圾焚燒廠經過穩定劑處理之后的飛灰穩定物、爐渣以及建筑垃圾等填埋在該石窟位置,當填埋到設計標高的時候,采取封場施工,并將一些植物種植在其上面,不僅實現了對飛灰的有效處理,還有助于美化環境,真正做到了生態修復。

2.4 效果評價

該市在進行飛灰處置時,主要選擇了三種方法。第一,在垃圾焚燒廠北側位置進行垃圾填埋場的建設,截止目前,該填埋場共填埋了飛灰穩定物為19.1萬t,整個填埋庫容已經達到飽和。通過長期的監測數據可知,該處置達到了預期效果,符合國家環保相關要求。第二,合理運用GY-I飛灰穩定性,不用添加水泥,就能夠實現對飛灰的減量化處置,其能夠降低填埋所占庫容的20%左右。第三,結合本市實際情況,合理利用廢棄石窟,將飛灰穩定物予以填埋,堆填處置后,并采取必要的植物生態修復措施,既能規模化處置飛灰穩定物,還能夠起到美化環境,優化生態的功效。

綜上所述,新形勢下,人們生活水平顯著提升,整體經濟形勢大好,然各種問題依然存在,諸如生活垃圾的急速增長,而焚燒處置后,卻會產生大量的飛灰,既增加了飛灰的處置難度,也增加了一定的安全隱患。特別是飛灰中十分復雜的組分和有毒有害物質,更是對生活環境產生極大的污染。因此對飛灰進行無害化處置,做好減量化控制意義非凡。本文基于當前飛灰處理現狀的基礎上,以SS市垃圾焚燒飛灰處置作為實例分析,探討了垃圾焚燒飛灰的相關處置技術,效果表明,經過一系列措施后,飛灰得到合理處置,生態環境得到優化。


來源: 環境與發展   作者:程益鋒

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