研究背景：焚燒法處置生活垃圾最符合“三化”處理原則，也是我國大力推行的垃圾處置方法，但存在不利因素限制生活垃圾焚燒處理的發(fā)展：①我國垃圾分類水平較低，垃圾熱值較低且不穩(wěn)定；②隨著發(fā)展，我國垃圾焚燒處理可能發(fā)生過飽和；③垃圾焚燒前期資金投入大及運行費用高；④垃圾焚燒容易產(chǎn)生二次污染，尤其是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的劇毒物質(zhì)二噁英和垃圾中殘留的重金屬，對生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞，危害人體健康。目前，垃圾焚燒煙氣凈化已達到相關(guān)排放標準，但仍是大氣中二噁英的主要來源之一。飛灰成為重金屬和二噁英污染的主要來源，我國將其列為危險廢棄物，需要經(jīng)過無害化處理。我國垃圾焚燒主要采用爐排爐和流化床，其中爐排爐處理量占80%以上，爐排爐產(chǎn)生飛灰質(zhì)量是入爐垃圾的3%～5%，而流化床飛灰為10%～15%。我國每年都會產(chǎn)生大量的焚燒飛灰，能否對飛灰進行妥善處理是制約垃圾焚燒技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
摘 要：論述了二噁英和重金屬的污染及形成過程，對比分析了焚燒過程中二噁英和重金屬的控制技術(shù)和焚燒后的飛灰處置技術(shù)。垃圾焚燒過程中二噁英和重金屬的控制技術(shù)主要包括燃燒前垃圾的分類分選及預(yù)處理；燃燒中的促進垃圾完全燃燒或添加二噁英生成抑制劑都能減少二噁英的生成；燃燒后的煙氣急冷技術(shù)能避免二噁英再次生成，通過煙氣凈化技術(shù)降低煙氣中二噁英和重金屬的排放濃度，使煙氣達標排放，并將煙氣中的二噁英和重金屬轉(zhuǎn)移到飛灰中，對二噁英和重金屬的最終處置主要針對飛灰進行。目前飛灰處置技術(shù)主要分為固化穩(wěn)定化+填埋、分離提取、飛灰的資源化利用。固化穩(wěn)定化+填埋技術(shù)成熟、操作簡單、處置成本相對較低，其中化學(xué)藥劑穩(wěn)定化+填埋是我國飛灰處置的主要手段之一，但該技術(shù)存在二噁英和重金屬的長期穩(wěn)定性不足等問題，且填埋會占據(jù)大量土地資源，主要用作飛灰暫存技術(shù)。分離/提取飛灰中重金屬和氯鹽可以實現(xiàn)飛灰資源化利用，但垃圾中重金屬和可溶鹽的成分及含量、投資成本高及后續(xù)廢水的處理難度大等問題制約了分離/萃取技術(shù)的應(yīng)用，目前并未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。通過水洗也可去除飛灰中部分重金屬和大量氯鹽，常用作飛灰的預(yù)處理，促進后續(xù)對飛灰的資源化利用。飛灰資源化利用的關(guān)鍵在于重金屬的長期穩(wěn)定性和二噁英的徹底降解，并達到相關(guān)產(chǎn)品的性能要求，實現(xiàn)飛灰的資源化利用。飛灰高溫處置技術(shù)可有效固定重金屬、徹底分解二噁英，是最具前景的飛灰處置技術(shù)之一，但由于飛灰高溫處置技術(shù)投資及運行成本高、能量消耗大，且我國高溫處置技術(shù)相對落后，該技術(shù)并未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)通過高溫固化直接實現(xiàn)飛灰的資源化利用，并不會額外消耗更多的能量，該技術(shù)已成為我國除化學(xué)穩(wěn)定化+填埋外最主要的飛灰處置方式。水熱法和機械化學(xué)法相對于高溫處置能耗較低，具有很好的發(fā)展前景，目前還處于試驗研究階段。
重要圖表
圖1 二噁英的結(jié)構(gòu)
圖2二噁英的形成過程
圖3 重金屬的遷移過程
表1垃圾焚燒飛灰的主要元素組成
表 2 中性條件下不同化學(xué)藥劑對飛灰中重金屬的穩(wěn)定作用
表 3 酸性條件下不同化學(xué)藥劑對飛灰中重金屬的穩(wěn)定作用
表 4 飛灰處置技術(shù)
結(jié) 論
1)垃圾分類可以有效減少飛灰中的氯源和重金屬源，是降低二次污染的有效途徑。垃圾分類水平直接影響我國垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展，從上海、北京等地區(qū)開始施行強制垃圾分類條例，到全國各地爭相效仿，我國的垃圾分類水平明顯提高。
2)垃圾充分燃燒是降低二噁英污染的關(guān)鍵所在，“3T+E”是我國垃圾焚燒污染物控制的技術(shù)指標，是減少二噁英生成的關(guān)鍵技術(shù)。通過煙氣凈化技術(shù)使煙氣排放達標，同時將煙氣中的二噁英和重金屬轉(zhuǎn)移到飛灰中，對二噁英和重金屬的最終處置主要針對飛灰進行。
3)化學(xué)藥劑穩(wěn)定化+填埋是目前我國飛灰處置的主要方式之一，穩(wěn)定化+填埋無法應(yīng)對與日俱增的飛灰，且填埋處理存在較大的環(huán)境風險、占據(jù)大量土地資源。飛灰資源化處置是應(yīng)對我國巨大飛灰產(chǎn)量的最佳處理手段。
4)高溫熱處理能實現(xiàn)重金屬的固定和二噁英的徹底降解，高溫燒結(jié)陶粒、輕骨料和等離子體熔融已經(jīng)進入半工業(yè)化研究，但該技術(shù)存在能量消耗高和二次飛灰污染的問題。水泥窯協(xié)同處置技術(shù)通過高溫固化直接實現(xiàn)飛灰的資源化利用，且不會額外消耗更多的能量，已成為我國除化學(xué)穩(wěn)定化+填埋之外最主要的飛灰處置方式。相較于熔融處理，水熱法和機械化學(xué)法處理能耗較低，目前還處于試驗研發(fā)階段，有很好的應(yīng)用前景。
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