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案例分析|垃圾焚烧飞灰处理工艺

采用焚烧方法处理城市生活垃圾能有效的使垃圾减量化和资源化,同时可以利用焚烧余热供暖或直接发电,因而垃圾焚烧已逐渐成为城市生活垃圾处理处置的主要发展方向。焚烧飞灰是指垃圾焚烧烟气处理系统的反应生成物、布袋除尘器过滤的烟尘及烟道间冷凝产物等,约占焚烧垃圾量的2%~4%,其中含有锌(Zn)、铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)等重金属和二噁英类等剧毒有机污染物,对人体健康和生态环境具有极大危害,按《国家危险废物名录》规定,飞灰属危险废物。我国的生活垃圾焚烧厂污染物排放执行GB18485—2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》,按规定焚烧飞灰应作为危险废物处理,目前送到危险废物填埋场填埋是其最常用的处置方式。

2008年7月1日实施的GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》对焚烧飞灰的处置有了新规定,即生活垃圾焚烧飞灰经处理后满足一定条件即可进入生活垃圾填埋场进行处置。在此以启东市生活垃圾焚烧发电厂为例,对其飞灰固化物进行了二噁英质量分数及重金属浸出毒性测试,并对其焚烧飞灰经固化处理后进入生活垃圾填埋场处置的可行性进行了分析,为同类生活垃圾焚烧厂的飞灰处置提供参考。

1工程概况

启东市生活垃圾焚烧发电厂采用3×250t/d炉排式焚烧炉,配置2×7.5MW凝汽式汽轮发电机组,日处理生活垃圾600t。焚烧烟气采用半干式中和塔+活性炭**+布袋除尘器的处理工艺,飞灰日产生量约为24t。

2飞灰处理工艺

目前国内外对垃圾焚烧飞灰通常采用的处理方法有:①经过适当处理按危险废物填埋,但处理成本较高;②将重金属与飞灰分离,分别进行资源化处理,如酸提取、碱提取、生物提取等,但处理效果差;③固化与稳定化。用水泥、沥青或熔融结合化学药剂固化处理,其主要作用是使飞灰中的重金属及其污染组分呈现化学惰性或被包埋起来,可降低污染物的毒性和减少它们向生态圈的迁移,便于运输和处理。

启东市生活垃圾焚烧发电厂采用固化与稳定化方法。飞灰收集后经密封自卸车运至固化处理车间,卸入飞灰料坑,经斗提机送至灰仓,水泥经散装水泥输送车气力输送至水泥仓。飞灰与水泥分别经螺旋输送机送到配料机,按m(飞灰)∶m(水泥)=7∶3的比例配好,送到搅拌机内加水搅拌,同时加入螯合剂稳定重金属,再经压砖机压制成250mm×250mm×100mm的砖块后送到固化晒场,经72h固化后送到填埋场填埋。

其污染组分呈现化学惰性或被包埋起来,可降低污染物的毒性和减少它们向生态圈的迁移,便于运输和处理。

启东市生活垃圾焚烧发电厂采用固化与稳定化方法。飞灰收集后经密封自卸车运至固化处理车间,卸入飞灰料坑,经斗提机送至灰仓,水泥经散装水泥输送车气力输送至水泥仓。飞灰与水泥分别经螺旋输送机送到配料机,按m(飞灰)∶m(水泥)=7∶3的比例配好,送到搅拌机内加水搅拌,同时加入螯合剂稳定重金属,再经压砖机压制成250mm×250mm×100mm的砖块后送到固化晒场,经72h固化后送到填埋场填埋。

3飞灰固化样品浸出毒性测试

每天取1个飞灰固化混合样连续2d,测定样品含水质量分数及二噁英质量分数;按照HJ/T300—2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》对样品进行毒性浸出,测定浸出液中汞(Hg),Cu,Zn,Pb,镉(Cd),铍(Be),钡(Ba),镍(Ni),砷(As),总铬(TCr),六价铬(Cr6+),硒(Se)的质量浓度。

重金属浸出毒性测定方法,由江苏省环境监测中心进行分析;二噁英测定采用EPA1613方法,由浙江省环境监测中心进行分析。

4结果与讨论

4.1飞灰固化物浸出毒性测试结果

焚烧飞灰固化样品含水质量分数为2.92%~2.96%,二噁英质量分数为1.160~1.492μg/kg,固化样品浸出液中各重金属质量浓度分别为:Hg为0.00063~0.00064mg/L,Zn为0.015~0.036mg/L,Ba为1.074~1.090mg/L,As为0.013~0.016mg/L,Cr为0.05mg/L,Cr6+为0.006~0.007mg/L,Cu,Pb,Cd,Be,Ni,Se未检出,均符合生活垃圾填埋场进场要求。 

4.2固化-稳定化机理

固化-稳定化技术是国际上处理有毒有害废物的主要方法之一,而水泥基材料是近20年来美国及德国、法国、比利时等欧洲发达国家应用最广也是最重要的胶结料,美国环保局将此技术称为处理有毒有害废物的最佳技术。

水泥固化的基本原理在于通过固化包容,减少飞灰的表面积和降低其可渗透性,实现稳定化、无害化,并且可以达到降低飞灰中危险成分浸出毒性的目的。

螯合剂作为重金属的稳定药剂可以与重金属离子结合形成稳定的、难溶于水的螯合物,有效阻止重金属的浸出,其基本机理是螯合剂以配位键与重金属离子反应生成稳定的螯合物。


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