苏州生活垃圾焚烧飞灰处置研究

随着生活垃圾焚烧处理技术在我国的普及，焚烧飞灰的处置也越来越得到重视。这主要是因为飞灰中含有一定浓度的铅、镉、锌等重金属以及一些难降解的可持续性有机污染物，简单的填埋处置会造成严重的二次污染[1]。《国家危险废物名录》已经明确规定生活垃圾焚烧飞灰为危险废物，编号为HW18，飞灰的处置必须严格按照危险废物的标准进行。笔者以苏州市生活垃圾焚烧厂飞灰处置为例进行研究，对飞灰稳定化性能进行分析，为飞灰进入生活垃圾填埋场处置研究提供参考。

一、监测目的与意义

目前国内飞灰处置应用最广泛的方式主要是将其稳定化处置后进行填埋，将危险废物中所含的污染组分呈现化学惰性或被包容起来，便于运输、利用和处置，减少污染。一般固化稳定化的方式有水泥石灰固化、化学药剂固化、熔融固化等方式，固化后飞灰具有抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性、耐腐蚀性、不燃性、抗渗透性及机械强度等特性[2]。

飞灰填埋处置分为进入危废填埋场处置和进入生活垃圾填埋场处置，涉及标准包括《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598-2001）和《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）。从2013年6月开始苏州市环境卫生管理处开始委托第三方检测机构对生活垃圾焚烧发电厂的飞灰稳定性进行了14个月的跟踪检测，目的主要是了解飞灰经过固化处理后进入危险废物填埋场其重金属、无机物等参数的浸出毒性情况，进一步掌握固化处置工艺的效果。根据GB18598-2001中填埋物入场要求和GB16889-2008中生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣入场标准要求，飞灰稳定化处理后重金属浸出毒性应低于表1中“限值”要求。通过定期测试可以掌握飞灰毒性浸出的情况，以评价飞灰稳定化实施的效果、了解进入危废填埋场的达标情况，为飞灰进入生活垃圾填埋场进行稳定处置提供数据基础。

由于GB16889-2008主要是对重金属的浸出较严，而二英的指标3ugTEQ/Kg对大多数飞灰来说不需处理即能满足（未经处理的飞灰中二英含量一般在0.5～0.6ugTEQ/Kg）[3]，所以，本项目研究主要考虑以稳定重金属为目的性能分析。

二、检测对象及方法

1.检测对象

本项目中的飞灰取自固化后未填埋前的飞灰。飞灰产生及处置流程如下：苏州焚烧厂采用比利时西格斯（SEGHERS）的往复式机械炉排炉，烟气净化工艺由SNCR脱硝、（半干法+干法）脱酸、活性炭吸附和袋式除尘器构成，其中，半干法和干法脱酸系统均采用Ca（OH）2作为原料，与烟气中的酸性气体反应，达到脱酸的目的，经处理后的烟气达到《欧盟垃圾焚烧污染物排放标准》（DIRECTIVE2000）标准。脱酸反应塔及袋式除尘器下飞灰经刮板输送机收集后送飞灰仓进行储存，后经飞灰运输罐车运输至危险废物处置场进行水泥固化或水泥+螯合剂组合固化，经化验人员抽样分析，合格后进入填埋库区分区填埋。

2.固化工艺选择

本次研究分为两种固化工艺，分别是水泥固化和水泥+螯合剂组合固化。第一阶段（2013年6月～12月）：采用水泥固化方式，工艺为水泥+水，水泥采用325#，水泥、水添加量分别占飞灰处理量的15%、30%。利用预处理搅拌设备向焚烧飞灰中按比例加入水泥、生产用水后混合搅拌的预处理工艺，固化稳定、抽检合格后运往填埋场指定区域填埋。

第二阶段（2014年1月～7月）：采用水泥+螯合剂组合工艺，螯合剂采用苏州某环保科技公司生产的螯合剂，水泥采用325#，水泥、螯合剂及水添加量分别占飞灰处理量的10%、3.5%、22%。利用混炼机进行混炼后，实现飞灰的稳定化处置。

3.检测方法

根据飞灰的产生量每月定期到生活垃圾焚烧厂飞灰固化处理设施抽检稳定化后的飞灰样本，样本采集后进入实验室进行浸出前处理和上机分析，并且在样本采集过程中根据飞灰产生量进行随机抽检，主要参考HJ/T20《工业固体废物采样制样技术规范》和HJ/T298《危险废物鉴别技术规范》。样本在现场缩分、记录相关信息后密封避光运送至实验室进行分析。由于固化方式不同，飞灰的浸出前处理方式也存在一定的差异。第一阶段的飞灰样本采用HJ557水平振荡的方式制取浸出液进行检测，第二阶段的飞灰样本采用翻转振荡的方式进行前处理制取浸出液，其目的是在实验室条件下模拟固体废物被自然水体或渗滤液浸沥后有害物质的溶出效果。

样本浸出后进行相关的仪器分析，其中有机汞采取气相色谱的测试方法，分为甲基汞和乙基汞；无机汞采用冷原子吸收分光光度法进行检测；氰化物采取蒸馏比色的方法进行分析；六价铬采取二苯碳酰二肼分光光度法；氟化物采取美国戴安的ICS1500型离子色谱仪进行检测；其他金属则采取PE的ELAN DRC-e电感耦合等离子体质谱法进行检测分析。测试结果以mg/L表示。

三、检测结果与分析

从刘彦博等人对天津双港垃圾焚烧飞灰固化/稳定化实验的研究看，原始飞灰中铅的含量为1326mg/kg，镉的含量为36mg/kg，铬含量为212mg/kg，经过固化处理后金属毒性呈下降趋势[4]。从本项目2013年6月～12月的测试结果（详见图1）可以看出，苏州市生活垃圾焚烧厂飞灰浸出毒性超标情况主要集中在“铅”这项参数，其他参数均处在GB18598-2001、GB16889-2008标准控制值以下。

结合从本项目2014年1月～7月添加螯合剂稳定化处理后的的测试结果（详见图2）可以看出，采用水泥+螯合剂组合工艺后，飞灰中各类重金属浸出浓度非常低，大多数在检测限附近或未检出，均远远低于GB16889-2008进场要求的标准值。从以上两个工艺处理后的浸出测试结果可以得出飞灰经水泥+螯合剂稳定化处理后其浸出毒性满足表1中GB16889-2008的限值要求，可送至生活垃圾填埋场处置。

四、结论

1.在水泥固化阶段，70%以上的抽检月份铅浸出毒性有超标现象，因此苏州市生活垃圾焚烧监管部门需加强对铅的固化稳定监管，铅浓度较高也表明苏州市城市生活垃圾包装类垃圾所占比例偏高，应加强包装类垃圾的分类回收、再利用。

2.苏州市焚烧飞灰中含有较高浓度的Pb、Zn、Cd，远远超过土壤中重金属的含量，其中Pb浸出毒性超过其它重金属，无法通过水泥固化满足GB16889-2008的要求。

3.焚烧飞灰采用水泥+螯合剂稳定工艺后，各项指标均满足GB16889-2008要求，可直接送至生活垃圾填埋场处置，但是该工艺的“不经济性”十分明显，当前螯合剂虽有部分国内厂家生产，价格仍居高不下，导致处理费用太高，极少城市和焚烧厂能够承受，当前仍需要开发比较经济适用的固化剂。

参考文献：

[1]梁梅，黎小保等.生活垃圾焚烧飞灰基本特性及稳定化研究.环境卫生工程，第22卷，第3期，2014.8.

[2]刘青.焚烧飞灰无害化处理过程中的固化处理分析.北方环境，第25卷，第3期，2012.6.

[3]新标准下垃圾焚烧飞灰化学稳定技术的比选和研究. 环境科学学报，第29卷，第11期，2009.11.

[4]刘彦博，商平等.垃圾焚烧飞灰固化/稳定化实验研究.环境卫生工程，第18卷，第2期，2010.4.