2022年10月12日,住建部發布《2021年城鄉建設統計年鑒》和《2021年城市建設統計年鑒》,根據統計2021年生活垃圾焚燒廠583座,日處理能力719533噸。
生活垃圾焚燒處理時會產生飛灰,相較於應用最廣的兩種生活垃圾焚燒爐型,爐排爐焚燒工藝的飛灰產生率(3%~5%)遠小於流化床焚燒工藝的飛灰產生率(15%~20%)。但即便是按照爐排爐焚燒工藝的飛灰產生率中值4%計算,按2021年焚燒能力統計數據,全國飛灰日產生量28781噸,全國飛灰年產量約1000萬噸。飛灰處理已逐漸成為城市生活垃圾處理亟待解決的問題。
為應對飛灰處置問題,2020年7月,國家發展改革委、住房城鄉建設部、生態環境部發布關於《城鎮生活垃圾分類和處理設施補短板強弱項實施方案》,明確要求:建設垃圾焚燒設施應同步明確飛灰處置途徑,跨區域布局建設飛灰協同處置設施。
2020年8月,生態環境部首次發布《生活垃圾焚燒飛灰汙染控製技術規範(試行)》,規定了生活垃圾焚燒飛灰收集、貯存、運輸、處理和處置過程的汙染控製技術要求。
2022年1月,國務院發布《國務院關於支持貴州在新時代西部大開發上闖新路的意見》,要求深入打好汙染防治攻堅戰,實施生活垃圾焚燒發電和飛灰利用處置示範工程。
2022年10月,浙江省生態環境廳印發《浙江省危險廢物“趨零填埋”三年攻堅行動方案》,通知要求以焚燒灰渣、廢鹽資源化為突破口,打通危險廢物減量化、資源化通道。2024年底前,形成滿足實際需求的焚燒灰渣、廢鹽等大宗危險廢物資源化利用能力,到2025年,全省危險廢物填埋比控製在5%以內。
1、飛灰的產生及危害
生活垃圾焚燒飛灰主要來源為反應塔底部收集的脫酸反應生成物、煙氣中粗煙塵的混合物,以及由布袋除塵器捕集的煙氣中的灰塵。
生活垃圾焚燒飛灰的有害成分主要體現在Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni等重金屬、可溶鹽、以及二噁英和呋喃等有機物。由於含有毒性物質,《國家危險廢物名錄》修訂時明確“生活垃圾焚燒飛灰”屬於危險廢物,危廢類別為HW18。
2、飛灰處理的傳統技術
1. 飛灰進入生活垃圾填埋場的曆程
2008年(nian)以(yi)前(qian),由(you)於(yu)當(dang)時(shi)生(sheng)活(huo)垃(la)圾(ji)焚(fen)燒(shao)廠(chang)數(shu)量(liang)少(shao),飛(fei)灰(hui)除(chu)少(shao)數(shu)地(di)區(qu)開(kai)展(zhan)水(shui)泥(ni)窯(yao)協(xie)同(tong)處(chu)置(zhi)外(wai),飛(fei)灰(hui)的(de)合(he)法(fa)處(chu)置(zhi)方(fang)式(shi)隻(zhi)有(you)送(song)危(wei)險(xian)廢(fei)物(wu)填(tian)埋(mai)場(chang)進(jin)行(xing)填(tian)埋(mai)處(chu)置(zhi)。但(dan)是(shi),隨(sui)著(zhe)生(sheng)活(huo)垃(la)圾(ji)焚(fen)燒(shao)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan),飛(fei)灰(hui)產(chan)生(sheng)量(liang)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)大(da),而(er)危(wei)險(xian)廢(fei)物(wu)填(tian)埋(mai)能(neng)力(li)相(xiang)對(dui)有(you)限(xian),飛(fei)灰(hui)進(jin)入(ru)危(wei)險(xian)廢(fei)物(wu)填(tian)埋(mai)場(chang)處(chu)置(zhi)從(cong)經(jing)濟(ji)和(he)技(ji)術(shu)上(shang)均(jun)不(bu)可(ke)持(chi)續(xu)。
為破解焚燒飛灰處置的困境,2008年以來,環保部先後修訂了《生活垃圾填埋場汙染控製標準》《生活垃圾焚燒汙染控製標準》,針對飛灰進入生活垃圾填埋場處置在含水率、二噁英含量、重金屬濃度等方麵提出了入場要求。2016年,環保部修訂《國家危險廢物名錄》,在名錄豁免管理清單中允許飛灰在滿足《生活垃圾填埋場汙染控製標準》規定的條件下,進入生活垃圾填埋場處置。
2008年版《國家危險廢物名錄》中將飛灰列入危廢名錄,但並未對生活垃圾焚燒飛灰提出豁免管理,2016年版《國家危險廢物名錄》新增了對生活垃圾焚燒飛灰提出了豁免管理要求,包括豁免環節、豁(huo)免(mian)條(tiao)件(jian)和(he)豁(huo)免(mian)內(nei)容(rong)等(deng)。但(dan)豁(huo)免(mian)清(qing)單(dan)僅(jin)豁(huo)免(mian)了(le)危(wei)險(xian)廢(fei)物(wu)特(te)定(ding)環(huan)節(jie)的(de)部(bu)分(fen)管(guan)理(li)要(yao)求(qiu),並(bing)沒(mei)有(you)豁(huo)免(mian)其(qi)危(wei)險(xian)廢(fei)物(wu)的(de)屬(shu)性(xing)和(he)危(wei)險(xian)廢(fei)物(wu)管(guan)理(li)的(de)其(qi)他(ta)程(cheng)序(xu)。
2016年以前,規定要求水泥生產企業、垃圾填埋場接收飛灰填埋時需具備危廢處理處置相關許可證,從而影響了飛灰的無害化處置。《名錄》實施後,生活垃圾填埋場不再需要申請經營許可證就可接受飛灰填埋,從而促進了飛灰填埋場的建設。
2. 國際飛灰處理的傳統技術
目前我國飛灰處理的主要方式是“穩定化固化+生活垃圾填埋場填埋”defangshichuli。qizhongwendinghuaguhuaduozaishenghuolajifenshaochangwancheng,tianmaishixujinrutianmaichangdulifenqu。zhezhongchulifangshiyiwuhaihuaweimude,guhuawendinghuazhongjinshu,liyongfangshenshouduan,gejuezhongjinshuyuer噁yingyuwaijiedelianxi。
這也是國際上多數發達國家采用的主要處理路徑。其中美國、加拿大、瑞典、法國、意大利、日本、英國等發達國家均采用此類技術,以無害化處理為目標,對飛灰進行固化穩定化,然後進入獨立庫區、廢舊礦井填埋(貯存)。
中國環保網盤點總結了當前世界上幾大發達國家對飛灰的處理處置方法:
綜zong上shang,利li用yong螯ao合he劑ji可ke固gu化hua飛fei灰hui中zhong的de重zhong金jin屬shu,飛fei灰hui降jiang低di至zhi重zhong金jin屬shu浸jin出chu標biao準zhun後hou垃la圾ji填tian埋mai場chang可ke進jin行xing分fen區qu填tian埋mai,以yi減jian少shao重zhong金jin屬shu的de浸jin出chu風feng險xian,該gai方fang法fa是shi目mu前qian國guo內nei外wai應ying用yong最zui廣guang泛fan的de飛fei灰hui處chu置zhi技ji術shu。
3. 飛灰填埋存在的問題
2016年(nian)環(huan)保(bao)部(bu)組(zu)織(zhi)開(kai)展(zhan)了(le)全(quan)國(guo)垃(la)圾(ji)焚(fen)燒(shao)行(xing)業(ye)環(huan)境(jing)保(bao)護(hu)專(zhuan)項(xiang)執(zhi)法(fa)檢(jian)查(zha),由(you)各(ge)省(sheng)級(ji)環(huan)保(bao)部(bu)門(men)逐(zhu)一(yi)對(dui)所(suo)有(you)在(zai)用(yong)垃(la)圾(ji)焚(fen)燒(shao)廠(chang)和(he)在(zai)建(jian)垃(la)圾(ji)焚(fen)燒(shao)項(xiang)目(mu)進(jin)行(xing)現(xian)場(chang)檢(jian)查(zha),並(bing)將(jiang)飛(fei)灰(hui)處(chu)置(zhi)作(zuo)為(wei)檢(jian)查(zha)內(nei)容(rong)之(zhi)一(yi)。經(jing)檢(jian)查(zha)發(fa)現(xian),飛(fei)灰(hui)填(tian)埋(mai)主(zhu)要(yao)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti)如(ru)下(xia):
1)入場重金屬超標;預處理企業為節約成本,藥劑、螯合劑摻加比例少,造成重金屬析出。
2)未經固化與生活垃圾混合填埋;運營單位意識不強,出現了飛灰與生活垃圾混合填埋現象。
3)未嚴格執行分區填埋;生活垃圾填埋場無獨立分區空間,未采取有效的分區措施。
4)未采取日覆蓋、雨汙分流等措施,造成飛灰填埋場積存滲濾液。
5)選址不當,地下水位高,外界壓力突破人工防滲襯層,造成飛灰填埋場積水。
4. 近幾年飛灰填埋相關政策要求
2020年7月,發改委等三部委發布關於印發《城鎮生活垃圾分類和處理設施補短板強弱項實施方案》通知,其中要求如下:
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跨區域布局建設飛灰協同處置設施,其它地區可在省域內統籌規劃建設飛灰處置設施。
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合理規劃建設生活垃圾填埋場,原則上地級以上城市以及具備焚燒處理能力的縣(市、區),不再新建原生生活垃圾填埋場。
2020年8月,生態環境部實施《生活垃圾焚燒飛灰汙染控製技術規範(試行)》(HJ 1134-2020),其中對於飛灰填埋處置有如下要求:
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未經處理的飛灰采用密封包裝後,可進入滿足 GB 18598 要求的新標準剛性危險廢物填埋場填埋。
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飛灰處理產物滿足 GB 18598 關於重金屬浸出液濃度、PH值、含水率、水溶性鹽、有機質等入場要求的,可進入柔性危險廢物填埋場填埋。
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飛灰處理產物滿足 GB 16889 關於重金屬浸出液濃度、含水率、二噁英等入場要求的,可進入生活垃圾填埋場分區填埋。
綜上,《生活垃圾焚燒飛灰汙染控製技術規範(試行)》雖然指出了焚燒飛灰填埋3個去處:新標準剛性填埋場、柔性危廢填埋場、生活垃圾填埋場獨立分區。
但新標準剛性填埋場處理成本(1200~2200元/噸)百倍於生活垃圾填埋場(50~100元/噸),新標準柔性危廢填埋場處理成本(200~300元/噸)數倍於生活垃圾填埋場。而且按2020年實施的《危廢填埋汙染控製標準》要求,柔性危廢填埋場已經很難選到合適的場址。考慮到經濟因素,焚燒飛灰似乎隻有一個去處,生活垃圾填埋場獨立分區。
但是《城鎮生活垃圾分類和處理設施補短板強弱項實施方案》通知限製了生活垃圾填埋場的建設,“原則上地級以上城市以及具備焚燒處理能力的縣(市、區),不再新建原生生活垃圾填埋場。”
根據政策導向,焚燒飛灰很難再“入土為安”。
3、飛灰處理的資源化利用方式
1. 飛灰資源化利用技術
飛灰資源化利用方式一般是進行建材使用,或者利用預處理工藝提取金屬成分。目前國內進行資源化利用的工藝有水泥窯協同、低溫熱分解、高溫燒結、高溫熔融、酸洗利用、飛灰機械化學處置工藝等。
各工藝處理方式及存在的問題如下:
水泥窯協同處置飛灰:由於國內生活垃圾焚燒飛灰氯含量較高,水泥窯協同處置飛灰首先需進行除氯,入窯前須預處理將飛灰氯含量降至1%以下,因此飛灰進水泥窯前需先進行水洗。
經水洗後的濕灰,含水率通常在30%左zuo右you。濕shi灰hui在zai庫ku存cun過guo程cheng中zhong易yi板ban結jie,運yun轉zhuan時shi需xu要yao對dui板ban結jie成cheng大da塊kuai的de飛fei灰hui再zai進jin行xing破po碎sui。另ling外wai,協xie同tong處chu置zhi飛fei灰hui的de水shui泥ni產chan品pin,重zhong金jin屬shu含han量liang遠yuan高gao於yu普pu通tong水shui泥ni,應ying用yong在zai外wai界jie建jian築zhu材cai料liao時shi,有you重zhong金jin屬shu析xi出chu的de風feng險xian。
低溫熱分解:將飛灰在缺氧或無氧氣氛下,通過低於500℃的低溫熱分解反應,將有機汙染物從飛灰基質揮發,如對二噁英脫除效率可達 99%。但熱脫附可能引起二噁英再合成,且僅能作為飛灰處置的預處理。
飛灰燒結處置:指將飛灰或其處理產物與其他矽鋁質組分、助熔劑進行混合後,通過高溫使其部分熔融,冷卻後形成燒結體產物的過程。
利用低於熔融的溫度(900-1000℃),提(ti)供(gong)飛(fei)灰(hui)的(de)擴(kuo)散(san)能(neng)量(liang),將(jiang)大(da)部(bu)分(fen)甚(shen)至(zhi)全(quan)部(bu)氣(qi)孔(kong)填(tian)充(chong),變(bian)成(cheng)致(zhi)密(mi)堅(jian)硬(ying)的(de)燒(shao)結(jie)體(ti)並(bing)符(fu)合(he)各(ge)種(zhong)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)。經(jing)過(guo)燒(shao)結(jie)後(hou),燒(shao)結(jie)體(ti)內(nei)致(zhi)密(mi)的(de)顆(ke)粒(li)將(jiang)重(zhong)金(jin)屬(shu)包(bao)圍(wei)降(jiang)低(di)飛(fei)灰(hui)重(zhong)金(jin)屬(shu)浸(jin)出(chu)毒(du)性(xing),飛(fei)灰(hui)的(de)堆(dui)積(ji)密(mi)度(du)也(ye)提(ti)高(gao),從(cong)而(er)降(jiang)低(di)飛(fei)灰(hui)填(tian)埋(mai)費(fei)用(yong)。燒(shao)結(jie)能(neng)耗(hao)低(di)於(yu)熔(rong)融(rong),但(dan)一(yi)般(ban)效(xiao)果(guo)也(ye)低(di)於(yu)熔(rong)融(rong)。
飛灰熔融處置:指將飛灰或其處理產物與其他矽鋁質組分、助熔劑進行混合後,通過高溫使其完全熔融, 再經過水淬等急冷處理,形成致密玻璃體產物的過程。
飛灰熔融處置利用高溫(>1400℃)來降解飛灰中有機汙染物,將重金屬穩定於致密的陶瓷及玻璃結構體中。飛灰熔融後僅密度增加就可減容70%以上,且生成的玻璃體能滿足危險廢棄物毒性浸出標準,從而實現減容、減毒以及資源化利用。但飛灰熔融能耗大、成(cheng)本(ben)高(gao)。另(ling)外(wai)飛(fei)灰(hui)熔(rong)融(rong)時(shi),低(di)熔(rong)點(dian)鹽(yan)和(he)重(zhong)金(jin)屬(shu)會(hui)揮(hui)發(fa)進(jin)入(ru)煙(yan)氣(qi)形(xing)成(cheng)鹽(yan)霧(wu),最(zui)終(zhong)對(dui)煙(yan)氣(qi)進(jin)行(xing)冷(leng)凝(ning)淨(jing)化(hua)捕(bu)集(ji)生(sheng)成(cheng)二(er)次(ci)飛(fei)灰(hui),對(dui)環(huan)境(jing)造(zao)成(cheng)二(er)次(ci)汙(wu)染(ran)風(feng)險(xian)。
酸洗利用:利用酸溶液去除飛灰中可溶鹽、重金屬等,酸洗後灰漿製成水泥塊體,相對飛灰直接製備的水泥塊體具有較高的抗壓強度。
通過利用不同pH的硝酸對垃圾焚燒飛灰重金屬進行浸出發現,pH越低對Cr、Cu、Pb和Zn元(yuan)素(su)的(de)浸(jin)出(chu)率(lv)越(yue)高(gao)。重(zhong)金(jin)屬(shu)浸(jin)出(chu)率(lv)隨(sui)酸(suan)灰(hui)比(bi)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia),不(bu)同(tong)酸(suan)對(dui)重(zhong)金(jin)屬(shu)的(de)浸(jin)出(chu)效(xiao)果(guo)差(cha)異(yi)也(ye)很(hen)大(da),無(wu)機(ji)酸(suan)效(xiao)果(guo)優(you)於(yu)有(you)機(ji)酸(suan)。酸(suan)洗(xi)利(li)用(yong)一(yi)般(ban)屬(shu)於(yu)預(yu)處(chu)理(li)手(shou)段(duan),成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)。
飛灰機械化學處置工藝:通過引入機械能量使受力飛灰的理化性及結構發生變化,具有重金屬固化和二噁英降解的潛力。
機ji械xie化hua學xue法fa處chu理li過guo程cheng處chu於yu完wan全quan封feng閉bi的de反fan應ying器qi中zhong,因yin此ci處chu理li過guo程cheng不bu會hui產chan生sheng如ru常chang規gui熱re處chu理li技ji術shu存cun在zai的de二er噁噁英ying再zai合he成cheng問wen題ti。機ji械xie化hua學xue法fa降jiang低di重zhong金jin屬shu浸jin出chu濃nong度du原yuan理li為wei機ji械xie化hua學xue法fa處chu置zhi激ji活huo了le飛fei灰hui顆ke粒li,使shi其qi內nei部bu晶jing體ti的de反fan應ying活huo性xing和he重zhong金jin屬shu浸jin出chu濃nong度du降jiang低di。但dan機ji械xie化hua學xue法fa主zhu要yao是shi科ke研yan研yan究jiu以yi及ji中zhong試shi,目mu前qian暫zan未wei見jian相xiang關guan工gong程cheng應ying用yong報bao道dao。
2. 飛灰資源化利用存在的問題
飛灰資源化利用工程主要存在於經濟發達的城市,除水泥窯協同處置外,其他工藝實際應用案例較少,主要原因如下:
1)資源化利用成本高
以資源化利用為處理工藝的飛灰處置價格普遍在2000元/噸上下。
其中,衢州市區生活垃圾焚燒飛灰處置服務采購項目飛灰處理費用1750元/噸,嘉善縣生活垃圾焚燒飛灰外運處置項目飛灰處理費用2200元/噸,上海市政府定價的經營服務性收費目錄清單(2021版)中飛灰處理費用1860元/噸,而采用傳統的“穩定化固化+填埋”工藝,實際單價一般在100~300元。
2)終端產品銷路問題
由於重金屬不能破壞分解,因此如不能提取利用,飛灰中的重金屬都將轉移到產品中,影響下遊企業應用的積極性。
以日本的生態水泥為例,用垃圾焚燒爐飛灰為原料製造出來的生態水泥,在2001-2006年有五家生態水泥廠相繼投產,最大產能85萬噸/年,但由於銷路不暢,大部分都已停產。
3)汙染處置難題
垃圾焚燒飛灰中富集了焚燒煙氣中的重金屬、二噁英等汙染物,且具有高氯的特點,成為其處理處置的難題。建材利用存在重金屬與二噁英造成環境汙染的風險;高氯易導致設備易腐蝕;且氯回收難度大,處理成本高。
4、結論
目前飛灰處置技術體係仍存在自身不足,符合環境安全且具有普遍適用性的飛灰處理技術仍需進一步研究和開發。
1. 生活垃圾焚燒飛灰的有害成分主要體現在Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni等重金屬、可溶鹽、yijier噁yinghefunandengyoujiwu。er噁yinghefunandengyoujiwukeyitongguogaowendengfangshichuli,danzhongjinshuzhinengtongguotiquliyongdefangshicainengjianliang。zhiyounenggouhuishouzhongjinshu,cainengzhenzhengshidefeihuiwuhaihua。fouzezuoweijiancaiyingyongdaoshiwaihuanjing,changqichuzaishirundehuanjingzhong,shenzhiyouxiediqusuanyudeyingxiang,douzengjialezhongjinshuxichudefengxian。
2. 目前資源化利用技術處理飛灰的單價在2000元/噸左右,基本上采用的是財政補貼的方式,按照爐排爐焚燒工藝的飛灰產生率中值4%計算,相當於每噸垃圾焚燒處理費用增加80元,因此,資源化利用技術的研發應考慮經濟性,否則隻能應用於東部發達城市。
3. 如(ru)土(tu)地(di)資(zi)源(yuan)不(bu)匱(kui)乏(fa),利(li)用(yong)螯(ao)合(he)劑(ji)固(gu)化(hua)飛(fei)灰(hui)中(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu),降(jiang)低(di)至(zhi)重(zhong)金(jin)屬(shu)浸(jin)出(chu)標(biao)準(zhun)後(hou)進(jin)行(xing)貯(zhu)存(cun)處(chu)理(li),等(deng)待(dai)成(cheng)熟(shu)經(jing)濟(ji)的(de)資(zi)源(yuan)化(hua)利(li)用(yong)技(ji)術(shu),未(wei)嚐(chang)不(bu)是(shi)明(ming)智(zhi)之(zhi)舉(ju)。
4. 加強飛灰監督管理,既要對飛灰填埋運營方式加強監督管理,又要對資源化利用技術高處理成本帶來的非法傾倒、非法處置利用進行監管。





