城市垃圾飛灰固化處理技術(shù)及對(duì)比總結(jié)

1、城市垃圾飛灰固化處理技術(shù)及對(duì)比總結(jié)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(xiǎn)廢物固化劑，因此工程中常采用水泥對(duì)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(shí)，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(duì)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

2、的重金屬浸出時(shí)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(jiǎn)單、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)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(duì)飛灰處置場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)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(xiǎn)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)，

3、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(dú)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(shì)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(gè)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(jiǎn)單、穩(wěn)定效果好、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前發(fā)展較快的螯合型有機(jī)重金屬穩(wěn)定化藥劑，對(duì)包括垃圾焚燒

4、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(yàn)證明。對(duì)重金屬螯合劑處理垃圾焚燒飛灰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(shí)，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(shí)，通過l4個(gè)月的微生物影響實(shí)驗(yàn)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(dòng)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4l3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

5、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(duì)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(xiǎn)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10001100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(duì)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

6、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(shí)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(diǎn)以上，無論采用電或其它燃料，需要的能源和費(fèi)用都相當(dāng)高。相對(duì)于其它處理技術(shù)，熔融固化的最大優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)，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(shí)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

7、、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(chǎng)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(yùn)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

8、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(duì)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(shí)，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(duì)環(huán)境不會(huì)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

9、。7、燒制陶粒技術(shù)該方法所見報(bào)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(xiǎn)廢棄物垃圾焚燒飛灰作為陶粒原料再生利用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(fèi)，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(duì)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

10、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(jià)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(diǎn),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(jiǎn)單，穩(wěn)定效果良好且投資經(jīng)費(fèi)相對(duì)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(gè)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(yàn)，并結(jié)合我國的具體實(shí)際研制出符合我國垃圾焚燒廠飛灰處理的特殊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是飛灰的處理技術(shù)實(shí)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(huì)效益;隨著