爐渣廢物處理與應(yīng)用

爐渣廢物處理與應(yīng)用關(guān)鍵詞：爐渣城市生活垃圾爐渣的處理與綜合利用摘要：燃燒法處理城市生活垃圾的特點(diǎn)是減量化效果顯著,體積可減少90%,但仍有20%～30%的質(zhì)量留在了燃燒灰渣中。燃燒灰渣主要包括飛灰和爐渣,飛灰因其可浸出重金屬含量高,且含有二噁英等有機(jī)污染物,屬于危險(xiǎn)廢物。爐渣是灰渣的主要部分,占80%左右,在我國(guó)是屬于沒(méi)有毒性的一般廢物,可直接進(jìn)行填埋或作建筑材料加以利用。隨著垃圾燃燒工藝在我國(guó)應(yīng)用越來(lái)越廣泛和對(duì)污染控制的愈加嚴(yán)格,燃燒爐渣內(nèi)重金屬的活性及在資源化利用過(guò)程中的環(huán)境安全性應(yīng)引起足夠重視。近年來(lái),我國(guó)在垃圾燃燒處理方面已積累了一定的經(jīng)驗(yàn),對(duì)燃燒工藝和燃燒過(guò)程產(chǎn)生的二次污染物也做了大量的研究工作.正文：爐渣與飛灰這兩種燃燒灰渣，不僅在數(shù)量上區(qū)別很大，而且性質(zhì)也有顯著差異，爐渣中可浸出的重金屬的量明顯低于飛灰，且在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。因此，城市生活垃圾燃燒爐渣不在歐盟委員會(huì)規(guī)定的有害廢物之列，而城市生活垃圾燃燒飛灰被歐盟委員會(huì)列為19.01.03號(hào)和19.01.07號(hào)廢物(R.bI么efizetal.，2000)。日本1992年修訂《廢物處置和公共清掃法》規(guī)定新建的垃圾燃燒爐須分別收集飛灰和爐渣(KyUng一JinHong，加oo)。生活垃圾燃燒飛灰在比利時(shí)也被認(rèn)為是有害物質(zhì)(.P、傲nHeerk，2000)。因此，應(yīng)當(dāng)將爐渣從飛灰中分開(kāi)出來(lái)以便于利用爐渣和處理飛灰;將余熱回收灰和控制空氣污染剩余物一起來(lái)管理。目前，英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、荷蘭、丹麥、加拿大以及日本等國(guó)大部分的生活垃圾燃燒廠，其爐渣和飛灰都是分別收集、處理和處置的:而在美國(guó)，爐渣和飛灰是混合收集、處理和處置的，因此被稱(chēng)作混合灰渣。我國(guó)《生活垃圾燃燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485一2001)明確規(guī)定“燃燒爐渣與除塵設(shè)備收集的燃燒飛灰應(yīng)分別收集、貯存和運(yùn)輸，燃燒爐渣按一般固體物處理，燃燒飛灰應(yīng)按危險(xiǎn)廢物處理〞。生活垃圾燃燒爐渣的處理是一個(gè)重要的環(huán)境生態(tài)問(wèn)題。我國(guó)，爐渣屬于一般廢物，可直接填埋或作建材利用。但是，由于燃燒的垃圾組成繁雜，爐渣中可能含有多種重金屬、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)物質(zhì)，如鉛、錫、鉻、鋅、銅、汞、鎳、硒、砷等，在爐渣填埋或利用過(guò)程中有害成分會(huì)浸出而污染環(huán)境(0.Hjelm，ar1996)。由于包括土壤酸性、酸雨、充滿COZ的水等都會(huì)把不可溶的重金屬氫氧化物轉(zhuǎn)化成為易溶的碳酸鹽，甚至是含水碳酸鹽。Dugenest等人(1999)的研究發(fā)現(xiàn)燃燒爐渣的TCLP浸出毒性測(cè)試中Pb、Cd超出有害廢棄物限定標(biāo)準(zhǔn)。Pb、Zn、Cu的浸出成為爐渣資源化利用的潛在要挾(J.M.Chimenosetal，2000)。歐盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)第12920條法規(guī)規(guī)定城市生活垃圾燃燒灰渣假如不進(jìn)行前處理，將不能填埋或資源化利用(H.A.確nderSlootetal.，2001)。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家早己開(kāi)始采用衛(wèi)生填埋方式來(lái)處理燃燒爐渣，以避免其中含有的可溶有害成分進(jìn)入土壤。然而，由于衛(wèi)生填埋的維護(hù)費(fèi)用極高，這樣進(jìn)而增加了整個(gè)燃燒過(guò)程的費(fèi)用，因此這種方法在我國(guó)現(xiàn)階段是不可行的。爐渣引起的環(huán)境污染問(wèn)題是其不能直接填埋的主要原因。另外，填埋場(chǎng)地急劇減少的客觀現(xiàn)實(shí)也限制了燃燒爐渣的填埋處理。燃燒爐渣成分繁雜，且含有大量污染物質(zhì)，因此在處理和利用之前，必需進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理：l)風(fēng)化(Wehatering)，在處置和資源化利用之前，先把爐渣放置一段時(shí)間，從幾個(gè)星期到幾個(gè)月不等，達(dá)到降低爐渣pH值和使金屬氫氧化物氧化成難溶的金屬氧化物從而減少重金屬物質(zhì)的浸出、穩(wěn)定爐渣性質(zhì)的目的(5.E.sawelletal.，1995:5.ougenestetal·，1999:C·Zevenbe堪enetal.，1998;Alessnadarpolettinietal.，2004)。在歐洲，特別是德國(guó)，這種方法由于投資和運(yùn)行費(fèi)用低而被廣泛采用(J.M.Chimneoset，al2000)。(2)水洗(認(rèn)飯shing)，為減少爐渣中的有害污染物，一些學(xué)者開(kāi)始采用水洗的處理方法。研究說(shuō)明(張瑞娜，2003:.TMnagialdari，2001:Kuen一sheng認(rèn)/a119etal.，2001:K.5.Rebeizetal.，1995)，水洗過(guò)程能改變灰渣的化學(xué)成分，如減少水溶性化合物的含量(大多數(shù)氯化物、可浸出鹽類(lèi))，增加玻璃化氧化物的含量，并能去除輕質(zhì)的輕微成分。有研究者(Mnagialdari，2001)認(rèn)為水洗過(guò)程能最大限度地增加水泥基體中的爐渣含量(占總固體量的75~9O%)，而無(wú)重金屬浸出的危險(xiǎn)。此外，水洗過(guò)程還會(huì)使固化產(chǎn)物的硬化時(shí)間的延遲作用大幅減弱。除去爐渣中部分輕質(zhì)輕微成分，有利于提高固化體的硬化性能，并提高灰渣燒結(jié)產(chǎn)物的化學(xué)和工程性質(zhì)。浸出試驗(yàn)和硬化時(shí)間證明白水洗預(yù)處理城市生活垃圾燃燒灰渣作為一種在水泥材料中盡量利用剩余物的方法的技術(shù)可行性。同時(shí)，水洗過(guò)程也被證明是個(gè)提高剩余物/水泥混合物硬化特性的適合方法。由于消耗較少的水泥和需處置的最終產(chǎn)品的體積減少，因而可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。為了合理地處置日益增加的燃燒爐渣，減輕填埋場(chǎng)場(chǎng)地緊張的壓力或省去昂貴的填埋費(fèi)用，美國(guó)、日本和歐洲的大量國(guó)家在幾十年前就開(kāi)始從資源利用和環(huán)境影響兩方面考慮，研究爐渣資源化利用的可行性，力求在經(jīng)濟(jì)成本與環(huán)境要求中找到最正確平衡點(diǎn)，提供既能減少處理處置費(fèi)用，又不至于對(duì)環(huán)境造成不利影響并且技術(shù)可行的處理策略。由于爐渣主要含有中性成分(如硅酸鹽和鋁酸鹽等，含量占30%以上)，且物理化學(xué)和工程性質(zhì)與輕質(zhì)的自然骨料(石英砂和粘土等)相像(Chnadle:A，J1997)，因而是很好的建筑原材料。日本、瑞士、美國(guó)、法國(guó)和荷蘭等國(guó)家都已采用國(guó)家法規(guī)的形式來(lái)規(guī)定垃圾燃燒爐渣的利用。例如:在歐洲，約50%的城市生活垃圾的爐渣用于二次建筑材料(自然的粗粘結(jié)料，即混凝土中的部分替代骨料)、路基建設(shè)或陶瓷工業(yè)的原材料(Kuen-Sheng認(rèn)址19etal.，1998:J.M.Chimenosetal.，1999)。美國(guó)、日本及歐洲一些國(guó)家將城市生活垃圾燃燒爐渣或混合灰渣通過(guò)篩分、磁選等方式去除其中的黑色及有色金屬并獲得適合的粒徑后，再與其它骨料相混合，用作石油瀝青鋪面的混合物(R.Forteazetl.，2004)。最常見(jiàn)的一種做法是將城市生活垃圾燃燒爐渣、水、水泥及其它骨料按一定比例制成混凝土磚，這在美國(guó)已有商業(yè)化應(yīng)用。燃燒爐渣的資源化利用也是符合中國(guó)實(shí)際狀況的一個(gè)可行方法。爐渣中含有黑色金屬和有色金屬，黑色金屬大約占15%，大量歐美的垃圾燃燒廠都利用篩分和磁選技術(shù)從爐渣中提取黑色金屬。有些工廠還利用渦電流來(lái)分開(kāi)回收有色金屬。美國(guó)礦山局進(jìn)行了從城市垃圾燃燒爐渣中回收鐵、非鐵金屬和玻璃的研究，鐵回收率達(dá)93%，已在馬里蘭州建立了中試回收工廠，運(yùn)轉(zhuǎn)成功。美國(guó)約克鎮(zhèn)附近的一個(gè)灰渣處理廠，處理規(guī)模為18萬(wàn)噸/年，每月可從燃燒灰渣中分選出鋼制美元約1萬(wàn)美元，金屬罐制品和黑色金屬、非金屬制品(約3%)，大部分為灰渣。一次回收利用也是處理爐渣的一種很好的方法。參考文獻(xiàn)：[1]何巖.礦化垃圾反應(yīng)床處理填埋場(chǎng)滲濾液工藝優(yōu)化及運(yùn)行機(jī)制研究[D].同濟(jì)大學(xué),2008[2]吳軍.生活垃圾填埋場(chǎng)腐殖垃圾腐殖質(zhì)表征及重金屬生物有效性初步研究[D].同濟(jì)大學(xué),2005[3]宋立杰.生活垃圾燃燒爐渣特性及其在廢水處理中的應(yīng)用研究[D].同濟(jì)大學(xué),2006[4]錢(qián)小青.泔腳廢物厭氧兩相發(fā)酵工藝及其礦化垃圾協(xié)同生物產(chǎn)氫過(guò)程研究[D].同濟(jì)大學(xué),2006[5]宋立巖.仿生脂肪吸溶材料制備及對(duì)水體中疏水性有機(jī)污染物去除的研究[D].同濟(jì)大學(xué),2006[6]李兵.生活垃圾深度分選及設(shè)備優(yōu)化組合技術(shù)研究[D].同濟(jì)大學(xué),2006[7]陳彬