隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城市化規(guī)模的擴大及人民生活水平的提高，城市生活垃圾的產(chǎn)量呈逐年增加的趨勢。據(jù)統(tǒng)計，我國城市生活垃圾每年以8％～10％的速度增加，人均日產(chǎn)垃圾量達到1.0kg以上，接近發(fā)達國家的水平。垃圾的處理主要有填埋、堆肥、焚燒等方式。填埋處理需占用大量的土地資源，而且垃圾產(chǎn)生的浸出液容易對地下水源造成污染。歐盟立法規(guī)定：有機碳含量高于3％的生活垃圾禁止填埋。堆肥處理往往受到產(chǎn)品銷路的影響。近些年來，我國城市生活垃圾的構成有了明顯的變化，垃圾中有機質(zhì)及可燃垃圾成分逐年增加，垃圾熱值有明顯提高，這些都為垃圾的焚燒處理提供了條件，因此在國內(nèi)尤其是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)得到了迅速發(fā)展。

1 垃圾焚燒飛灰特性

隨著垃圾焚燒處理在國內(nèi)的迅速發(fā)展，垃圾焚燒飛灰(垃圾飛灰)的產(chǎn)量也呈明顯增加的趨勢。生活垃圾焚燒處理后產(chǎn)生的固體殘渣大約占垃圾重量的30％～35％，其中底渣占25％～30％，其余是飛灰，占5％左右，而流化床焚燒爐產(chǎn)生的灰渣量還要高。垃圾焚燒產(chǎn)生的底灰中重金屬含量較少，尤其是易浸出重金屬Hg、Pb、Cd、Zn含量更少，主要是一些親巖性的金屬如Si、Al、Ca等，被認為是沒有毒害的，可作為原材料進行再利用。飛灰與底灰相比富集了更多的易浸出的重金屬。在垃圾焚燒過程中，由于重金屬的特性(如沸點)、垃圾的組分(氯、硫、水分、堿金屬含量等)、爐內(nèi)氣氛等因素的作用，使隨垃圾進入爐內(nèi)的重金屬在焚燒過程中發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化，最終分布在煙氣、飛灰和底灰中。如Hg因其易揮發(fā)，主要以氣態(tài)的形式出現(xiàn)在煙氣中；Pb、Cd則以氣固兩相出現(xiàn)，且Cd大約80％以上出現(xiàn)在飛灰中；Cr、Cu、Ni大部分出現(xiàn)在底灰中。研究表明，飛灰顆粒尺寸越小，富集的重金屬濃度越高，且焚燒改變了金屬的種類，使其轉(zhuǎn)化為更易遷移的形式。若將垃圾飛灰直接進行填埋或處理不當，在自然環(huán)境下由于酸雨等因素的作用，重金屬將逐漸浸出，重新進入環(huán)境，污染地下水源，從而危害人類。

國內(nèi)已投入使用的典型垃圾焚燒爐型主要有引進的爐排式焚燒爐和自行開發(fā)研制的流化床焚燒爐。由于以垃圾作為燃料具有其特殊性，要使垃圾燃燒完全，燃燒設備的設計應充分考慮垃圾的停留時間、攪動、翻轉(zhuǎn)及與空氣有良好的接觸。流化床燃燒是一種新的燃燒技術，由于床料蓄有大量的熱量，能使低熱值的燃料在床內(nèi)穩(wěn)定燃燒；少量煤的摻入可以彌補垃圾熱值低的缺陷，且煤中的硫可抑制二惡英的生成。另外，煤中少量礦物質(zhì)還可以對煙氣中重金屬排放起到吸附的作用，使污染物排放降低。表1示出了國內(nèi)2臺不同類型垃圾焚燒爐飛灰的基本組成及二惡英和重金屬的含量情況，其中FA1為日處理垃圾350t的爐排式焚燒爐布袋飛灰，F(xiàn)A2為日處理垃圾量300t的流化床焚燒爐布袋飛灰(摻煤20％)。

從垃圾飛灰的構成來看，流化床飛灰中Si、Al、Fe氧化物的含量較高，這主要是摻煤混燒時煤中此類元素含量高造成的；Ca在兩種飛灰中的含量都很高，則為尾部煙道噴鈣(減少酸性氣體排放)所致。流化床飛灰中二惡英與重金屬的含量明顯低于爐排爐飛灰，也即其飛灰的毒性遠較爐排爐飛灰低，這主要與焚燒方式有關。

表2、表3給出了一些國家關于二惡英的控制標準，表4、表5為我國關于重金屬控制及質(zhì)量標準，表6為兩種飛灰重金屬含量與上述標準進行比較的結果。

2 垃圾飛灰可能的資源化利用途徑

隨著垃圾焚燒規(guī)模的擴大，垃圾飛灰的產(chǎn)量不斷增加，因此需尋找切實可行的垃圾飛灰資源化利用方向。垃圾飛灰的物理化學性質(zhì)與燃煤飛灰相似，其可資源化利用的途徑主要有以下4個方面。

2.1用于生產(chǎn)建筑材料

(1)水泥產(chǎn)品

水泥是CaCO3與黏土混合物與其它材料混合經(jīng)高溫煅燒并研磨而成。試驗研究表明，垃圾飛灰中含有一定量的水泥制作材料，如Ca、Si、Al(對于Si、Al流化床飛灰較爐排爐飛灰高)，因此若利用垃圾飛灰取代部分水泥制作所需的CaCO3，不僅可以減少由于CaCO3鍛燒時所消耗的能量，同時還可以減少CaCO3分解而釋放的CO2。然而，垃圾飛灰中含有較高濃度的重金屬等污染物，在加熱時重金屬易揮發(fā)，為防止對環(huán)境造成污染，應設置煙氣吸收系統(tǒng)或采用適當措施將飛灰進行處理后再資源化利用。

(2)混凝土制作

在混凝土制作中，用垃圾飛灰替代部分水泥將是很有發(fā)展前景的。耐壓強度是混凝土的重要指標。Hamernik和Frantz等研究了垃圾衍生燃料垃圾飛灰作為輔助材料代替水泥加入混凝土，當用垃圾飛灰代替45％的水泥時的耐壓強度與原來的相當；當代替比例為15％時比原來的耐壓強度明顯要大。試驗發(fā)現(xiàn)，水泥中摻入垃圾飛灰后，當摻合比例小時，對水泥的水化影響不明顯，而當摻入比例增加后，對水泥的水化影響較明顯，尤其是重金屬及氯化物含量高的飛灰。因此，重金屬及氯化物含量高的飛灰若作為水泥替代材料制作混凝土時應作適當處理，如水洗或加入添加劑。 此外，垃圾飛灰還可用于制造陶瓷及玻璃-玻璃陶瓷。

2.2鋪路

道路的中間層會用到水泥和沙子，因此可以用垃圾飛灰取代部分水泥或沙子。荷蘭將垃圾飛灰作為瀝青混凝土的填充成分用來鋪路，技術上和環(huán)保上均滿足要求。試驗表明，瀝青對飛灰中重金屬的浸出有較好的控制作用。

2.3改良土壤

垃圾飛灰中含有一定量的K、P、Cu元素，而這些正是植物生長所需要的營養(yǎng)成分，可以用少量垃圾飛灰替代化肥來改善土壤。C.J.ROSEN研究發(fā)現(xiàn)，用垃圾飛灰改良后的土壤生長的植物比沒有改良或單純用鉀肥或磷肥改良的土壤高大。另外，還可以利用垃圾飛灰的堿性來治理酸性較強的土地。

2.4用作吸附劑、脫硫劑等

Matsuda等人指出，燃煤飛灰經(jīng)Ca(OH)2溶液處理后，可以作為脫硫劑脫除煙氣中的SO2及其它酸性氣體。垃圾飛灰與燃煤飛灰有極相似的物理化學組成，相信垃圾飛灰經(jīng)適當?shù)奶幚硪矔邆浯朔矫娴淖饔?。另外，在污泥脫水處理時，由于污泥中往往含有一定的油性物質(zhì)，使脫水處理較困難，而垃圾飛灰與污泥以一定的比例混合后可以改善污泥的脫水性能。

此外，G.Marruzzo研究指出，可以利用垃圾飛灰制作人造沸石，作為離子交換劑制作純凈水，但由于垃圾飛灰成分復雜，制作的費用很高，目前尚處于研究階段。

3 國內(nèi)外垃圾焚燒殘余物利用情況

垃圾焚燒產(chǎn)生的殘余物主要有底渣和飛灰。為了合理地對其進行處置，美國、日本和歐洲的許多國家在幾十年前就開始從資源利用和環(huán)境影響方面考慮，研究其資源化利用的可行性。

目前歐洲一些國家(如英國、德國、荷蘭等)和加拿大以及日本大多數(shù)垃圾焚燒廠的底灰和飛灰均分別收集和處理，我國也要求分別收集；在美國，底灰和飛灰是混合收集和處理的，因此被稱作混合殘余物。表7給出了國外垃圾焚燒殘余物的資源化利用情況。

從表7可以看出，底灰是目前殘余物資源化利用的主要考慮對象，由于底灰的物理和工程性質(zhì)與輕質(zhì)的天然骨料相似，并且容易進行粒徑分配，易制成商業(yè)化應用的產(chǎn)品，因此使之成為一種適宜的建筑填料。從表7還可看到，飛灰的資源化利用率很低，僅在荷蘭有小部分飛灰用作瀝青的細骨料。飛灰資源化利用率低的主要原因是飛灰中可溶性鹽類的含量、可浸出重金屬濃度和有機氯化物(二惡英等)濃度均比較高，其對環(huán)境影響的潛在威脅較大。

大多數(shù)國家處理飛灰仍然采用填埋的處理方法，但是由于可用的填埋場地越來越少，并且利用填埋法處理飛灰會給環(huán)境帶來較大的危害。因此，目前很多國家開始研究飛灰的資源化利用途徑。

由于我國垃圾焚燒處理起步較晚，因此對于垃圾焚燒殘余物的處理一直未引起足夠的重視。目前我國已經(jīng)有許多垃圾焚燒廠，但大部分未對殘余物進行適當處理，只是簡單填埋，這將造成嚴重的環(huán)境污染。

4 結語

針對我國垃圾焚燒飛灰的理化特性和垃圾焚燒殘余物的處置狀況，我國的科學工作者應當吸取國外資源化利用的成功經(jīng)驗，開發(fā)出適合我國國情的殘余物處理技術，并應盡快制定出相關措施和技術規(guī)定，以減少環(huán)境污染和資源的浪費。

參考文獻略

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”