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新形势下生活垃圾焚烧飞灰处置技术现状及建议

日期:2020-07-08    来源:垃圾发电搬砖工

国际节能环保网

2020
07/08
11:36
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关键词: 生活垃圾 垃圾焚烧 垃圾焚烧飞灰处置

垃圾焚烧飞灰的物理结构特性主要为灰白色颗粒状,孔隙率较大,比表面积也较大,棒状以及角质状为其主要的形状特点。从化学组分来看,飞灰的主要成分为硅、钙和铝等,同时厨余的垃圾、塑料垃圾等是城市生活垃圾的主要成分,在焚烧处理过程中,大量的可溶性盐将会产生,进而污染到水体资源,且导致重金属的严重污染。此外,消石灰作为烟气脱酸工艺中的主要成分,也进一步增强了飞灰的腐蚀性能。此外一些重金属、有机化合物的存在,导致飞灰产生的污染物降解处置难度增大,其中重金属的总量竟然高达9%左右,浸出毒性极高,若直接排放到环境中,十分容易对水体、大气等产生二次污染。由此可见,对于焚烧生活垃圾产生的飞灰,务必要探寻到最为适宜的解决之路。

1 生活垃圾焚烧后飞灰处理现状

目前,关于飞灰处置策略主要包括两个方面:其一是稳定之后输送到填埋场进行安全填埋;其二是制备成为建筑材料进行二次利用。上述两种处置方法体现了飞灰处置逐渐从“无害化”转变为“再利用”。对飞灰进行再利用,既能降低废物的产生,降低物耗和能耗,还有助于节约填埋用地。目前限制和影响飞灰处置技术的重要因素为经费问题,因此既要进一步挖掘处置工艺潜能,还应该做好飞灰源头控制。

1.1 固化、稳定化,规范填埋

(1)水泥固化。这一项工艺的材料为水泥,将其设定为固化剂,用其和飞灰进行混合搅拌,同时添加一定的水分来予以溶解,待其经过一系列物理化学反应后,最终凝结成混凝土块,且碱性环境也能在一定程度上有效抑制重金属的析出。该处理工艺经过一系列试验后可知,飞灰固化效果直接受到水泥的混入量和养护时间的影响,当水泥的掺入量超过15%的时候,能够提升飞灰固化物的抗压强度,且经过测定后得知,其强度为0.225MPa,满足相关规范对于其强度的要求。纵然该工艺技术使用起来十分的方便,成本也相对低廉,然经过处置之后,重金属却难以达到稳定状态,亦需要辅以相应的稳定剂,方能确保其稳定性能,同时将水泥用量进行适当的减少,不过此时工程造价则是此时需要重点考虑的因素。

(2)化学药剂固化/稳定化。由于飞灰中含有的组分十分的复杂,且部分组分具有化学成分,因此借助化学反应来对于处置也不失为一种有效的办法。此时需要借助一定的稳定剂,促使稳定剂和飞灰中的化学组分产生一系列的化学反应,从而无害化处置飞灰。磷酸盐以及复合型的化学药剂均可以作为稳定剂材料。在使用该方法时,当复合化学药剂的含量为3%的时候,能够对重金属的浸出量进行有效抑制,且整体成本不高。

1.2 资源化利用

飞灰之中包含的化学组分类似于水泥材料,于是学界开始探讨,用其替代水泥材料,实现资源化利用。诸如混凝土、骨料等材料的制备等等。据相关实验得知,运用飞灰进行高强度混凝土的制备,能够有效控制重金属的渗出量。此外,按照一定的比例来混合配置水泥和飞灰,还可以将最终搅拌均匀的混合物用于路基填料,能够满足规范中对于填料的基本要求,且大大的减少了重金属的浸出量。

1.3 生物浸提法

该方法主要是借助微生物,诸如细菌或者真菌等,来将飞灰中富含的重金属进行分解和浸取。

2 应用案例

2.1 基本情况

SS市在2008年11月的时候投产运行了垃圾综合处理厂,并运用3台循环流化床焚烧炉来进行垃圾焚烧处置,日处理生活垃圾约为1400t。其中3台循环流化床焚烧炉中,一台日处理能力为300t,另外2台日处理能力为550t。2016年,该垃圾综合处理厂日均生活垃圾进厂量为1097t,其中本市区的大约为830t,QZ中心城区的约为267t。该垃圾综合处理厂自投产以来,直到2018年7月,共处置了飞灰固化物29.6万t。

2.2 主要问题

(1)飞灰大量产生,处理强度和难度较大。该垃圾综合处理厂在进行生活垃圾焚烧过程中,大约能够产生垃圾总量10%左右的飞灰,可见飞灰产出数量之大,处置难度极大。依据该垃圾处理厂2016年每日处理的垃圾总量来进行计算,可知,每一天该垃圾综合处理厂能够形成大约100t左右的飞灰,显然增大了后期处理飞灰的工作强度和难度。

(2)飞灰处置办法局限,安全问题凸显。现阶段,填埋场安全填埋以及运用水泥窑协同处置为飞灰处置的常用方式,也是生态环境部最为认可的方式。虽然飞灰得到了稳定化的处置,然其依然属于危险废弃物,在本地不具备安全处置的条件下,若需要转移处置或者利用其他方式处置难度都极大。虽多次和周边县(市)进行协调,问题依然未能解决。

(3)该地区陆地面积有效,飞灰填埋场选址十分困难。该市的陆地面积不足160km2,常住人口也仅为65万人左右。能够建设飞灰填埋场的位置十分有限,且该市首个建成的飞灰填埋场库容也趋于饱和。

2.3 处理技术

(1)自建飞灰填埋场进行填埋处置。该市在建设该垃圾综合处理厂时,就同时配套建设了飞灰填埋场一期填埋库区,位置设置在垃圾焚烧厂的北侧,占地面积34.7亩,总投资2400万元。该填埋场的一期库容大约为10.85万m3。该项目在2014年11月份的时候进行立项,2015年9月份的时候开始动工,2017年1月份的时候完成了主体工程建设,1月10日通过环保验收,开始投入使用。

(2)实行飞灰减量化处理。飞灰源头减量化乃是降低飞灰传播的重要途径。因此该市也在该方面下足了功夫,积极联合研究院所,开展飞灰减量化处理。在2016年1-4月份,通过和研究院所的配合,运用GY-I型的飞灰稳定剂,不需要添加水泥,就能够进一步降低飞灰的产出量,利用该稳定剂处置后,和原工艺相比较,能够降低飞灰产出量约为20%左右。

(3)利用废弃石窟填埋飞灰稳定物。该市结合实际情况,合理运用废弃石窟生态修复技术,以此来实现对飞灰的处置。该市选择垃圾处理厂西北侧位置的废弃石窟,投资4900万元,对该石窟进行整平、防渗处理以及做好相应的排水措施,然后将垃圾焚烧厂经过稳定剂处理之后的飞灰稳定物、炉渣以及建筑垃圾等填埋在该石窟位置,当填埋到设计标高的时候,采取封场施工,并将一些植物种植在其上面,不仅实现了对飞灰的有效处理,还有助于美化环境,真正做到了生态修复。

2.4 效果评价

该市在进行飞灰处置时,主要选择了三种方法。第一,在垃圾焚烧厂北侧位置进行垃圾填埋场的建设,截止目前,该填埋场共填埋了飞灰稳定物为19.1万t,整个填埋库容已经达到饱和。通过长期的监测数据可知,该处置达到了预期效果,符合国家环保相关要求。第二,合理运用GY-I飞灰稳定性,不用添加水泥,就能够实现对飞灰的减量化处置,其能够降低填埋所占库容的20%左右。第三,结合本市实际情况,合理利用废弃石窟,将飞灰稳定物予以填埋,堆填处置后,并采取必要的植物生态修复措施,既能规模化处置飞灰稳定物,还能够起到美化环境,优化生态的功效。

综上所述,新形势下,人们生活水平显著提升,整体经济形势大好,然各种问题依然存在,诸如生活垃圾的急速增长,而焚烧处置后,却会产生大量的飞灰,既增加了飞灰的处置难度,也增加了一定的安全隐患。特别是飞灰中十分复杂的组分和有毒有害物质,更是对生活环境产生极大的污染。因此对飞灰进行无害化处置,做好减量化控制意义非凡。本文基于当前飞灰处理现状的基础上,以SS市垃圾焚烧飞灰处置作为实例分析,探讨了垃圾焚烧飞灰的相关处置技术,效果表明,经过一系列措施后,飞灰得到合理处置,生态环境得到优化。

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