引言

垃圾焚燒法究其本質是一種高溫處理技術,用過剩的空氣在焚燒爐內燃燒氧化需要處理的有機廢物垃圾,使垃圾中的有毒有害物質在高溫中被分解、氧化,從而降低垃圾中的有害物質含量,但是在垃圾焚燒處理過程中,會產生一定量的硫化物和碳化物,會嚴重污染空氣。同時,燃燒產生的飛灰是重金屬和二嗯英的主要來源之一,重金屬會通過雨水浸泡流入土壤和地下水中,不僅污染環(huán)境,還會危害人們的健康。因此,要積極做好垃圾焚燒中飛灰的處理與處置工作。近年來,隨著垃圾分類的推行,進一步加強了垃圾燃燒的處理效果,使更多重金屬富集到了飛灰中,從而降低底渣中的重金屬含量,所以更加需要做好飛灰的無害處理工作。

1飛灰的來源及成分

通常飛灰是在垃圾焚燒的過程中出現(xiàn),指的是那些由凈煙系統(tǒng)收集和沉淀的物質。最近幾年,國內的垃圾處理率得到了大幅提升,全年的垃圾焚燒處理量高達2億t左右。一般垃圾焚燒的飛灰量是以進入焚燒爐中垃圾量的3%計算,全年需要凈化的燃燒飛灰量高達600多萬t。飛灰中的主要成分有鉛、鉻、汞等重金屬,同時鹽離子等物質的含量也很高,很容易溶解在雨水中。另外,由于垃圾焚燒飛灰中存在很多有害物質,因此要妥善儲存和處理飛灰,以降低垃圾焚燒對人類和環(huán)境造成的危害。

2飛灰的理化性質

觀察垃圾焚燒中飛灰的物理性質可以發(fā)現(xiàn),飛灰一般呈白色或深灰色,粒徑大小在1～150u1。飛灰由氧化鈣、氧化硫、氧化碳以及一些重金屬氧化物組成。如果不能有效處理飛灰,會造成嚴重的二次污染。因此,在進行垃圾處理工作時,要盡可能降低飛灰中的有毒物質,減少污染物質的遷移,減輕垃圾焚燒中飛灰對環(huán)境造成的污染。飛灰處理十分復雜,需要運用一定的技術手段,使飛灰達到國家標準和規(guī)定后,才能進行后續(xù)的填埋處理工作。現(xiàn)階段常用的飛灰處理方法有固化穩(wěn)定化法、分離萃取法和熱處理法等。

3飛灰的處理與處置技術

3.1飛灰處理的固化穩(wěn)定化法

垃圾焚燒中飛灰的固化穩(wěn)定化處理通常包括水泥固化、熔融固化和化學藥劑處理等。水泥固化技術指的是利用水泥、添加劑和危險飛灰廢物、水進行混合,經過一定時間的固化養(yǎng)護,從而形成結實堅硬的固化物質,最大限度地降低飛灰中重金屬物質的滲出。這個技術的基本反應原理是利用水泥的水化反應,降低飛灰的比表面積,減少有害物質發(fā)生滲透的概率,最終真正實現(xiàn)飛灰的穩(wěn)定、無害處理。水泥固化技術的優(yōu)點是原材料簡單易得,工藝設備操作方便,固化條件較低,是現(xiàn)階段垃圾焚燒飛灰處理比較常用的一種技術。它的缺點是由于固化形成的物質具有較大的分子空隙,所以在處理一些重金屬時,效果不夠理想,最終導致形成的處理物達不到國家填埋標準,影響垃圾焚燒飛灰的處理效果。

熔融固化法也叫玻璃化技術。這項技術使用的主要工藝設備是高溫電弧爐,利用高溫把待處理的飛灰進行熔融處理,最終形成玻璃狀硅酸鹽,阻礙有害易溶物質的溶出。這項技術的反應原理是通過熔融處理,減少垃圾焚燒中飛灰的體積,對重金屬的固定處理更加有效,進而保證重金屬的穩(wěn)定保存。近年來熔融工藝在一些發(fā)達國家中的應用和發(fā)展比較好,它的優(yōu)點是工藝穩(wěn)定、安全,缺點是耗能較大、設備投資較高。

化學藥劑法,顧名思義指的是在垃圾焚燒飛灰中加入一定的化學藥劑來實現(xiàn)污染物的處理,把其中的有害物質由高污染物質轉變成低污染物質。由于化學藥劑處理方法不會導致飛灰體積增加,所以大大提升了飛灰無害處理的效率,降低由于處理不合格而進行二次處理所帶來的經計損失。但是,由于不同垃圾中存在的重金屬和污染物種類、形態(tài)不同,所以不能僅用一種化學藥劑處理全部有害物質,在垃圾飛灰處理中具有一定的局限性。

3.2飛灰處理的分離萃取法

垃圾焚燒中飛灰的分離萃取法主要分為水洗法、電化學法以及超臨界流體萃取法。其中水洗法指的是利用不同物質在水溶劑中的溶解度不同進行飛灰的分離,通過去掉溶水層的方法去除有害物質。比如,利用水洗法可以去除飛灰中的可溶性氯化物,不僅可以做好固化穩(wěn)定化處理的前期處理工作,還能最大限度降低重金屬含量,提升固化體質量,為后期的資源化處理打好基礎。由于水洗法處理飛灰時會用到水溶劑,導致在處理過程中容易浸出一定的重金屬,如果不做好后期處理工作,就會對水體和環(huán)境造成二次污染,因此在進行水洗法處理飛灰時要注意后期的水溶液處理工作。

通常來說,電化學技術的本質是利用電勢差使污染物發(fā)生氧化還原反應、電解反應以及微電解反應,它們同時發(fā)生或交替發(fā)生,最終降低飛灰中的重金屬含量。飛灰中的重金屬離子在電化學反應時,會在兩極發(fā)生氧化反應和還原反應,然后形成沉淀物,最后把飛灰中的重金屬提出并回收。這種處理技術與其他方法相比較,不需要加入過多的化學試劑和藥品,分離處理效果更好,分離效率較高。同時,后期處理過程更加簡單,管理便捷,工藝設備簡單、占地面積小,產生的污泥量也比較低。該技術的缺點是在操作過程中會使用過多的電能,能源消耗較高,投入成本過大。

超臨界流體萃取法是一種技術含量較高的飛灰處理技術,整個處理過程是在超臨界狀態(tài)下進行,利用流體流動壓力和溫度差的變化使混合物的溶解度產生變化,最終把混合物從液體狀態(tài)和固體狀態(tài)中分離出來,實現(xiàn)有害物質的提純。所以超臨界流體萃取法可以廣泛用于固體廢物的分離和液體處理中,可以通過改變分離過程中的壓力、溫度等條件,實現(xiàn)提升流體流量的目的,也可以通過加入適當?shù)膴A帶劑,提升萃取效率。超臨界流體萃取法的缺點是,由于超臨界條件很難掌控,所以使用難度較高,同時又缺乏經濟實惠、安全可靠的分離溶劑,所以生產效率低,能量消耗高,需要大量的投入資金支持。

3.3飛灰的熱處理方法

垃圾焚燒中飛灰的熱處理方法分為兩種:一種是燒結法,另一種是熔融法。燒結法指的是利用高溫條件,把燒結物質中的氣孔通過飛火排出,最終形成燒結物的垃圾焚燒飛灰處理工藝。由于燒結體具有細膩、致密的結構,所以相應的抗壓強度不高,更加符合建筑材料的使用性能要求。但是,由于飛灰燒結過程中會進行高溫干燥處理,所以容易使易揮發(fā)的污染物從燒結體中分離出來,形成嚴重的二次污染。

熔融法主要是通過高溫作用,將飛灰融化形成結構致密的玻璃狀體,把飛灰中的重金屬固定在玻璃狀體中,會大大降低飛灰的體積和重量,使得熔融后的熔渣具有更高的機械強度。同時,該方法可以降低飛灰中的重金屬含量,最終減輕重金屬的毒性,有效降解飛灰中的有機污染物。但是,熔融法在操作過程中能耗較高,會造成有機物的二次污染。

4結語

綜上所述,垃圾焚燒中的飛灰處理與處置對于環(huán)境保護來說十分重要。在現(xiàn)階段國內使用的垃圾焚燒飛灰處理與處置方法中,水泥固化法和熔融固化法是未來飛灰處理的主要發(fā)展方向。