垃圾焚烧飞灰污染

垃圾焚烧飞灰污染
随着社会经济的发展，城市化过程加剧，我国很多大中城市遭遇“垃圾围城”的困扰。

垃圾处理有3种方式：填埋、焚烧和堆肥，目前我国的垃圾处理采用以填埋为主，堆肥和焚烧为辅的措施，这将占用大量的土地资源。

随着地价的上升，城市环境要求的不断提高，垃圾填埋变得不再经济和安全，越来越多的城市开始考虑垃圾焚烧处理。

“焚烧处理可以使城市垃圾的体积减少80—90%，而且其产生的废渣可作资源化利用。

”垃圾焚烧发电处理技术具有处理速度快、占地面积小、减量化和无害化效率高，并可回收能源等优点，在一些经济水平较高、垃圾热值高、土地资源有限的城市，将得到推广应用。

然而，垃圾焚烧发电厂的飞灰中含有大量的重金属和二噁英，被称为双料污染物。

研究发现，飞灰中重金属含量约占1%-9%，各种重金属的浸出水平达到危险废物的鉴别标准，可能对环境产生严重毒害作用，因此，世界各国都将飞灰列为危险废物，在填埋前必须进行处理、处置。

我国环保总局2001年颁布的《危险废物污染防治技术政策》中，把生活垃圾焚烧飞灰定为危险废物，规定：“生活垃圾焚烧产生的飞灰必须单独收集”“生活垃圾焚烧飞灰在生产地必须进行必要的固化和稳定化处理之后方可运输”“生活垃圾焚烧飞灰须进行安全填埋处置”。

因此，生活垃圾焚烧飞灰填埋或资源化利用前，对重金属的处理是必不可少的。

飞灰的主要污染物是重金属和二噁英，但是飞灰的高氯特点会对飞灰中两种主要污染物的处置带来很大的影响，因此，飞灰中氯的危害也不容忽视。

1 重金属
重金属是指密度(比重)大于6 g/cm3的金属元素，而垃圾焚烧过程中所排放的有毒的微量金属元素基本上都属于此范围。

当垃圾进行焚烧处理时，其所含的重金属则会发生迁移和转化，一般富集于直径小于1 mm的灰渣颗粒，但也可能受垃圾中所含的氯化物的影响而改变其在灰渣中的分布和种类。

现阶段通常认为垃圾焚烧过程中产生的重金属主要来自于电池、电器、温度计、颜料、塑料、报纸、杂志、半导体、橡胶、镀金材料、彩色胶卷、纺织品、杂草等。

在燃烧的过程中，具有高沸点的重金属在燃烧过程中易均匀凝结，从而形成飞灰的核心，而在高温下易挥发的重金属会随着温度的下降凝结在飞灰的表面。

垃圾焚烧飞灰中有大量的重金属，飞灰中重金属的浸出毒性与飞灰的粒径、表面积、pH 值有关，主要依赖飞灰中重金属的存在形态。

目前，阻碍飞灰重金属元素释放主要有4种方法：固化、高温熔融处理、化学稳定化法、酸及其溶解剂的提取法。

2 二噁英
垃圾在焚烧过程中会不可避免地产生二次污染，包括对环境危害极大的剧毒有机污染物二噁英（PCDD/Fs）。

垃圾焚烧中产生的有毒有机化合物——二噁英，已成为制约垃圾焚烧技术在我国发展的关键性问题。

根据PCDD/Fs在垃圾焚烧过程中形成的机理，其防治措施可分为控制二噁英的形成源、切断二噁英的形成途径以及采取有效的净化技术三类。

在垃圾焚烧过程中，形成二噁英的必要条件归纳为：（1）氯源的存在；（2）燃烧过程以及低温烟气段中催化介质（如：Cu及其金属氧化物）的存在；（3）不良的燃烧工况组织；（4）未采取严格有效的尾气净化措施。

因此，控制二噁英的形成与排放必须从合理有效的解决上述问题入手。

为了在燃烧前尽可能降低PCDD/Fs的生成几率，需要对原生垃圾进行分类、加工处理，尽可能减少垃圾中含氯有机物和重金属含量，将原生垃圾制成RDF成品供垃圾焚烧厂使用。

同时，选择合适的炉膛和炉排结构，改善垃圾焚烧炉内燃烧条件，提高垃圾焚烧厂锅炉的燃
烧效率，减少不完全燃烧的前驱物和未燃尽碳，借此可以降低PCDD/Fs在燃烧过程中的生成量。

3 氯
一般城市垃圾焚烧发电厂进厂垃圾含有40%-75%的厨余垃圾及20%左右的塑料，两种成分是生活垃圾的主要组成，在垃圾焚烧过程中会使飞灰中含有大量的Cl，一般的，飞灰中氯的含量在10%-30%。

高含量的无机氯盐会对飞灰的固化/稳定化效果及资源化利用过程带来困难。

以水泥固化技术为例，水泥中的氯含量过高，危害主要表现在三个方面：
1）一方面降低水泥的质量，在实际应用中，氯在混凝土中迁移，过多的氯跟水泥成分中的氢氧化物发生反应，生成氯化钙和氢氧化镁，这两种物质吸水引起混凝土中孔隙增大，降低其强度。

此外，钢筋的表面会被来自于孔隙的氧气腐蚀而生锈；
2）另一方面，降低水泥窑的运行性能，因为氯化物在水泥窑的高温段容易挥发，沉积在排气管道和鼓风机扇叶上，腐蚀设备，堵塞管道，甚至造成停产；
3）再一方面，飞灰中的较高浓度氯，容易在水泥窑的低温段形成二噁英类有毒物质。

总之，飞灰的高氯特点成为飞灰处理及资源化利用的瓶颈，因此，脱氯（除氯）研究迫在眉睫。

目前，飞灰脱氯技术还比较单一，可查文献不多，氯元素除了在烟气的二噁英处理过程中得以脱除一部分外，进入飞灰中的氯主要通过水洗技术脱除到液相中，然后再对水中的氯进行处理。

李小东等人，以去离子水作为洗脱剂，考察水灰比、水洗时间、水洗温度及水洗次数对飞灰中可溶性氯盐的洗脱效果，发现，氯离子的洗脱量与水灰比的对数值有很好的线性关系，液固比为4时，水洗过程93%的氯离子被洗脱下来。

也有研究用磷酸洗涤，在脱氯的同时，可以减少飞灰中重金属的溶出。

用水洗的过程中，通入CO2也可以一定程度对重金属达到稳定作用。

主要参考文献：
Kazuo Nakamura, Sayuri Kinoshita, Hiroshi Takatsuki, The origin and behavior of Lead, Cadmium, and Antimony in MSW incinerator[J],Waste
Management.1996,16:509-517;
杨志泉，周少奇，垃圾焚烧飞灰中重金属污染物控制的研究进展，环境卫生工程，2005，13（4）：36-40；
杨志泉，周少奇，垃圾焚烧飞灰中重金属污染物控制的研究进展，环境卫生工程，2005，13（4）：36-40；
何晶晶，曹群科，冯军会，生活垃圾焚烧副产物产生源特征，环境工程，2005，23（4）：56-59；何晶晶，章骅，王正达等，生活垃圾焚烧飞灰的污染特性，同济大学学报（自然科学版），2003，31（8）：972-976；
罗欢，李鸿江，温致平等，我国南方某城市垃圾焚烧飞灰特性及固化/稳定化处置实验，四川环境，2010，29（4）：19-23；
李润东，聂永丰，李爱民等，垃圾焚烧飞灰理化特性研究，燃料化学学报，2004，32（2）：175-179；
刘茂昌，黄启飞，李静，垃圾焚烧飞灰水泥工业化前景探讨，环境污染与防治，2009，（3）：
1-7；
李小东，刘阳生，飞灰水洗脱氯及其烧结稳定化的试验研究，北京大学学报（自然科学版），2007,43（6）：752-758；
孙福成，仝武刚，徐灏龙，垃圾焚烧飞灰资源化关键问题的探讨，能源与环境，2009，（4）：40-42；。