一、飛灰固化處理技術(shù)詳解

1、水泥固化法(常用方法)

固化處理是利用固化劑與垃圾焚燒飛灰混合后形成固化體，從而減少重金屬的溶出。

水泥是最常見的危險廢物固化劑，因此工程中常采用水泥對焚燒飛灰進(jìn)行固化處理。飛灰被摻入水泥的基質(zhì)中后，在一定的條件下，經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)作用，使污染物在廢物水泥基質(zhì)體系中的遷移率減小(如形成溶解性比金屬離子小得多的金屬氧化物)。有時，還添加一些輔料以增進(jìn)反應(yīng)過程，最終使粒狀的物料變成粘合的混凝土塊。從而使大量的廢物因固化而穩(wěn)定化。對垃圾焚燒飛灰進(jìn)行穩(wěn)定化處理的研究結(jié)果表明，無論是采用水洗、粉碎等飛灰前處理工藝，處理后的砌塊均難以達(dá)到較高的強(qiáng)度。另外在研究飛灰中的重金屬浸出時發(fā)現(xiàn)，由于飛灰中氯離子的影響，經(jīng)固化后的砌塊中鐵、銅、鋅等離子容易浸出而導(dǎo)致污染物超標(biāo)。

因此，盡管水泥固化處理飛灰具有工藝成熟、操作簡單、處理成本低等優(yōu)點，但由于垃圾焚燒飛灰中含有較高的氯離子，采用水泥固化法處理必須進(jìn)行前處理，以減少氯離子對固化后砌塊的機(jī)械性能以及后期重金屬離子浸出等問題，這樣在很大程度上提高了對飛灰處置場建設(shè)和運行的要求，造成成本增加，限制了該方法的應(yīng)用。

2、石灰固化

石灰固化是指以石灰、粉煤灰、水泥窯灰以及熔礦爐爐渣等具有波索來反應(yīng)(Pozzolanic Re.action)的物質(zhì)為固化基材而進(jìn)行的危險廢物固化或穩(wěn)定化的操作。在適當(dāng)?shù)拇呋h(huán)境下進(jìn)行波索來反應(yīng)，將廢物中的重金屬成分吸附于所產(chǎn)生的膠體結(jié)晶中。石灰固化處理后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如水泥固化，因而較少單獨使用。另外還有瀝青固化、塑性材料固化技術(shù)、自膠結(jié)固化、大型包膠等，但由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)局限性，很少應(yīng)用于生活垃圾焚燒飛灰的處理。

3、藥劑穩(wěn)定化法(常用方法)

藥劑穩(wěn)定化技術(shù)以處理重金屬廢物為主，目前已經(jīng)發(fā)展了多種重金屬穩(wěn)定化技術(shù)，如pH值控制技術(shù)、氧化，還原電勢控制技術(shù)、沉淀技術(shù)、吸附技術(shù)和離子交換技術(shù)等。這類技術(shù)目前在垃圾焚燒飛灰穩(wěn)定化處理方面應(yīng)用較少，但是一個發(fā)展方向。尤其是藥劑穩(wěn)定化與其它穩(wěn)定化方法相比具有工藝簡單、穩(wěn)定效果好、費用低廉等優(yōu)點。

目前發(fā)展較快的螯合型有機(jī)重金屬穩(wěn)定化藥劑，對包括垃圾焚燒飛灰在內(nèi)的多種重金屬污染物的穩(wěn)定化處理效果已經(jīng)得到試驗證明。對重金屬螯合劑處理垃圾焚燒飛灰進(jìn)行實驗，并與Na2S和石灰處理等效果進(jìn)行比較，結(jié)果表明，螯合劑投加量0.6%時，捕集飛灰中重金屬的效率高達(dá)97%以上，為達(dá)到相同的穩(wěn)定化效果，螯合劑的使用量要比無機(jī)穩(wěn)定化藥劑少得多。同時，通過l4個月的微生物影響實驗表明，重金屬螯合劑穩(wěn)定化產(chǎn)物在填埋廠的環(huán)境下，其穩(wěn)定性不受微生物活動的影響。

目前，一般采用的穩(wěn)定化藥劑有：石膏、磷酸鹽、漂白粉、硫化物(硫代硫酸鈉、硫化鈉)、高分子有機(jī)穩(wěn)定劑、鐵酸鹽、粘土礦物等，磷酸鹽處理飛灰后重金屬Pb在pH值4～l3范圍內(nèi)浸出很小。

4、瀝青固化

瀝青固化作為熱塑性材料固化技術(shù)的代表，是以瀝青類材料作為固化劑，與飛灰在一定的溫度下均勻混合，產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中形成固化體，從而得到穩(wěn)定。由于瀝青屬于憎水物質(zhì)，完整的瀝青固化體具有優(yōu)良的防水性能。瀝青還具有良好的黏結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性，而且對于大多數(shù)酸和堿有較高的耐腐蝕性。

5、熔融固化技術(shù)(常用方法)

(1)燒結(jié)法

燒結(jié)法是將待處理的危險廢物與細(xì)小的玻璃質(zhì)，如玻璃屑、玻璃熔融固化技術(shù)粉混合，經(jīng)混合造粒成型后，在1000～1100℃高溫熔融下形成玻璃固化體，借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，確保固體化的永久穩(wěn)定。但該方法需充分結(jié)合化學(xué)穩(wěn)定和熔融處理工藝才能降低垃圾焚燒飛灰對環(huán)境的危害。

(2)熔融法

熔融法是在燃料爐內(nèi)利用燃料或電將垃圾焚燒飛灰加熱到140O℃左右的高溫，使飛灰熔融后經(jīng)過一定的程序冷卻變成熔渣，熔渣可作為建筑材料，實現(xiàn)飛灰減容化、無害化、資源化的目的。熔融固化需要將大量物料加溫到熔點以上，無論采用電或其它燃料，需要的能源和費用都相當(dāng)高。相對于其它處理技術(shù)，熔融固化的最大優(yōu)點是可以得到高質(zhì)量的建筑材料。

高溫處理法具有減容率高、熔渣性質(zhì)穩(wěn)定、無重金屬等溶出的優(yōu)點，已受到廣泛的關(guān)注，國外已研究出多種垃圾焚燒飛灰處理的高溫熔融爐，并已在日本和歐洲有少量使用。但采用高溫熔融工藝需要消耗大量的能源，同時由于其中的Pb、Cd、Zn等易揮發(fā)重金屬元素需進(jìn)行后續(xù)嚴(yán)格的煙氣處理，故處理成本很高，只能在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家應(yīng)用。

6、凝石穩(wěn)定化法

目前凝石技術(shù)體系已趨于成熟。凝石的生產(chǎn)是利用具有火山灰活性的固體廢棄物,包括粉煤灰、冶金渣、煤矸石、油頁巖渣、預(yù)處理過的尾礦、黃河砂、城市建筑垃圾、以及天然火山灰等硅鋁質(zhì)物料，加入少量或不加水泥熟料，再配入1%-5%的成巖劑，經(jīng)分別磨細(xì)再混勻或一起混磨工藝制備而成的,能夠在許多場合替代水泥的硅鋁基膠凝材料。凝石是基于仿地成巖原理制備而成的硅鋁基膠凝材料。

目前凝石在中國已經(jīng)形成幾十條生產(chǎn)線和數(shù)百萬t/a的生產(chǎn)規(guī)?！，F(xiàn)在凝石技術(shù)體系推廣應(yīng)用的基本模式是:凝石成巖劑由區(qū)域性工廠集中生產(chǎn)。將生產(chǎn)好的凝石成巖劑運往凝石膠凝材料生產(chǎn)工廠。在凝石膠凝材料生產(chǎn)廠內(nèi)將1%-5%的凝石成巖劑與上述固體廢棄物磨細(xì)后的微粒一起混磨均勻，加入少量或不加水泥熟料,就得到了凝石膠凝材料。垃圾焚燒飛灰在凝石成巖劑中的加入量為1%-10%，這樣垃圾焚燒飛灰在成巖劑中就得到了10-100倍的稀釋。成巖劑在凝石膠凝材料中的加入量為1%-5%,這樣垃圾焚燒飛灰在凝石膠凝材料中就得到了200-10000倍的稀釋。

該技術(shù)初步研究的結(jié)果表明，凝石對垃圾焚燒飛灰中重金屬物質(zhì)的處理效果良好，當(dāng)飛灰的摻加量為1%-5%時，重金屬在凝石中得到了有效處理，其滲濾的結(jié)果均符合固體廢棄物浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)，其浸出液中的各重金屬濃度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市污水排放的標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境不會造成危害。該技術(shù)被認(rèn)為是固體廢棄物資源化利用方面非常有前途的。

7、燒制陶粒技術(shù)

該方法所見報道甚少，但是在專利CN1830885《利用垃圾焚燒飛灰為原料的陶粒及其制備方法》中提到一種利用垃圾焚燒飛灰為原料的陶粒及其制備方法,其原料組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：飛灰20%-80%，其余為黏土;經(jīng)配料、造粒、高溫煅燒制成陶粒產(chǎn)品;所述高溫煅燒的燒結(jié)溫度為1000-1400℃。此發(fā)明將危險廢棄物垃圾焚燒飛灰作為陶粒原料再生利用,實現(xiàn)了對固體廢棄物飛灰無害化、資源化處理,避免了二次污染，減少了資源浪費，既可安全處置垃圾焚燒飛灰，又經(jīng)濟(jì)、可行地利用城市垃圾焚燒飛灰制備陶粒產(chǎn)品，也減少了陶粒工業(yè)對天然原料的需求量。

8、地聚物固化技術(shù)(新型方法)

地聚物是一種以水玻璃和氫氧化鈉等采用一定的工藝激發(fā)偏高嶺土、工業(yè)廢渣等含鋁硅酸鹽物質(zhì)制得的新材料。地聚物有單硅鋁、雙硅鋁和三硅鋁三種結(jié)構(gòu)，利于固定重金屬。地聚物的特殊結(jié)構(gòu)可以把飛灰中的金屬和其他毒性物質(zhì)分割包圍在環(huán)狀分子之間結(jié)合形成密閉的空腔內(nèi)或被吸附而包容在聚合體中，達(dá)到固化效果。且地聚物原材料豐富，價格低廉，生產(chǎn)能耗只及陶瓷的1/20，鋼的1/70，塑料的1/150，污染物排放量低,受到歐、美、日等國家的重視。金漫彤等對利用地聚物固化垃圾焚燒飛灰的工藝及處理效果進(jìn)行了實驗研究，并與水泥處理飛灰的效果進(jìn)行了比較，在其它條件相同時，地聚物固化飛灰后固化體的抗壓強(qiáng)度比水泥固化后高,且表現(xiàn)出早期抗壓強(qiáng)度高的特點,固化體中重金屬浸出毒性更低。

二、垃圾焚燒廠飛灰處理技術(shù)的發(fā)展展望

首先，需要著重發(fā)展工藝簡單，穩(wěn)定效果良好且投資經(jīng)費相對較少的化學(xué)藥劑穩(wěn)定化飛灰處理技術(shù)，這是我國今后飛灰處理技術(shù)的一個發(fā)展方向，能夠很好的解決問題;

其次，在發(fā)展的過程中需要積極的借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗，并結(jié)合我國的具體實際研制出符合我國垃圾焚燒廠飛灰處理的特殊技術(shù)，實現(xiàn)自主知識產(chǎn)權(quán)，是飛灰的處理技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，最大限度的發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益;

最后，隨著技術(shù)的發(fā)展，有望實現(xiàn)對飛灰的重復(fù)利用，由于燃燒飛灰的主要化學(xué)成分和高爐礦渣以及粉煤灰等很相近，因此燃燒飛灰具有一定的利用價值，能夠通過技術(shù)手段將其研發(fā)成為一種輔助性的膠凝材料，實現(xiàn)對飛灰處理工作的進(jìn)一步提升，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)資源的重復(fù)利用，提高利用率，也能夠降低環(huán)境的污染，節(jié)約成本的投入，是飛灰處理工作今后的趨勢。