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   隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市生活垃圾也在日益增長(zhǎng)。如何有效的處理城市生活垃圾，這個(gè)課題擺在了我們面前。

在“粗放”經(jīng)濟(jì)的年代，生活垃圾填埋是一個(gè)途徑。殊不知，垃圾填埋，造成了許多污染。污染大氣，污染水源。并且由于填埋處置方式不對(duì)，還容易造成垃圾填埋場(chǎng)地發(fā)生爆開。

自黨的十八大以來，國(guó)家一直貫徹“青山、綠水、藍(lán)天才是真實(shí)的金山、銀山”。垃圾填埋已經(jīng)逐步退出歷史的舞臺(tái)。

垃圾焚燒成為處理城市生活垃圾處理的有效途徑。其一，可以有效的解決垃圾存放帶來的污染；其二，可以資源再次利用，發(fā)電、供暖。

當(dāng)前國(guó)民對(duì)生活垃圾還沒有做到有效分類處理。由此，生活垃圾焚燒后，煙氣中帶來了二惡英及重金屬。相應(yīng)的又帶來了“二次污染”。

1、城市生活垃圾焚燒飛灰污染特性

飛灰一般被歸為危險(xiǎn)廢物類，較少有資源利用，多數(shù)是經(jīng)過穩(wěn)定化、無(wú)害化處理達(dá)到相關(guān)要求后，運(yùn)往常規(guī)填埋場(chǎng)或危險(xiǎn)填埋場(chǎng)填埋。

飛灰的危害性主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

1.1重金屬毒性

重金屬的危害在于它不能被微生物降解且在生物體內(nèi)富集（生物積累效應(yīng)）或形成其它毒性更大化合物，環(huán)境中的重金屬將經(jīng)過地質(zhì)和生化雙重循環(huán)遷移轉(zhuǎn)化，終經(jīng)過大氣、飲水、食物等污染渠道為人體所攝取而造成危害。另外，重金屬污染治理往往很復(fù)雜，耗時(shí)、耗力難以得到較好的效果。

重金屬進(jìn)入人體有食道、呼吸道、外表三種途徑。進(jìn)入人體的重金屬不再以離子的形式存在，而是與其體內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系成份結(jié)合成金屬絡(luò)合物或金屬螯合物，從而對(duì)人體產(chǎn)生危害，人機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸能與重金屬反應(yīng)，維生素、激素等微量活性物質(zhì)和磷酸、糖也能與重金屬反應(yīng)。由于產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使上述物質(zhì)喪失或改變了原來的生理化學(xué)功能而產(chǎn)生病變。另外重金屬還可能通過與酶的非活性部位結(jié)合而改變活性部位的構(gòu)象，或與輔助酶作用的重金屬發(fā)生置換反應(yīng)，致使酶的活性減弱甚至喪失，從而出現(xiàn)毒性。

城市生活垃圾焚燒后，由于垃圾均含有微量的重金屬元素，這些重金屬元素在垃圾焚燒過程中會(huì)發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)化，大部分礦物和有毒元素濃縮于焚燒灰渣中，使得城市生活垃圾焚燒灰渣（包括爐渣和飛灰）中有毒元素的含量比一般土壤中大100倍。尤其是飛灰中重金屬含量特別高。

在城市生活垃圾焚燒處理時(shí)，由于入爐垃圾成分復(fù)雜，幾乎無(wú)所不有，垃圾中所含的重金屬如：Hg、Pb、Cd、Cu、Zn、Ni等會(huì)發(fā)生不同程度的揮發(fā)和遷移現(xiàn)象，從固相向氣相中遷移，使煙氣及飛灰中的重金屬含量增加。對(duì)于不同種類的重金屬，其遷移程度是不同的。城市生活垃圾中的72％的Zn、24％的Cr、30％的Ni、36％的Cu86％的Pb轉(zhuǎn)移到飛灰中。

1.2二噁英類好性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系污染物毒性

二噁英是一種劇毒物質(zhì)，也是一種致癌物質(zhì)，有可能是一種環(huán)境激素，影響生殖和免疫功能，致癌、致突變、致畸是其重要的毒作用。它易溶于脂肪，所以容易在生物體內(nèi)積累，它在自然系統(tǒng)中通過食物鏈的蓄積達(dá)到相當(dāng)?shù)暮�量，�?duì)人體和生物產(chǎn)生毒害。

常溫下各種二噁英是固體，熔點(diǎn)很高，無(wú)較性，難溶于水，但易溶于脂肪。二噁英化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，不僅能在強(qiáng)酸中和強(qiáng)堿中保持穩(wěn)定，而且在氧化還原作用下很穩(wěn)定，自然環(huán)境中的水解、光解和微生物降解作用對(duì)二噁英的影響很小。但在800℃后容易分解，在紫外線照射下也容易分解，然而由于大氣中二噁英主要吸附在氣溶膠顆粒上，較難吸收到紫外線。所以，二噁英一經(jīng)產(chǎn)生，便能在環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間存在。

    飛灰的比表面積很大，對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，導(dǎo)致飛灰中二噁英濃度很高。飛灰成為生活垃圾焚燒排放二噁英和重金屬等二次污染的主要載體，因此包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家對(duì)環(huán)境規(guī)定為危險(xiǎn)物，必須進(jìn)行特殊處理。

    2、城市生活垃圾焚燒飛灰的無(wú)害化處理技術(shù)

隨著寶貴土地資源的減少，填埋場(chǎng)地的愈加難以選擇，對(duì)垃圾焚燒飛灰進(jìn)行適當(dāng)處理，然后按危險(xiǎn)物填埋處理，其成本變得越來越高，同時(shí)，也不能達(dá)到減容化和資源利用化的目的。

目前較常用的城市垃圾焚燒飛灰處理方法有：水、酸或其它溶劑浸取；固化法，包括水泥固化法、擰硬性廢物固化法和熱塑性材料固化法 ；化學(xué)試劑穩(wěn)定法；熱處理—熔融燒結(jié)法等；以及這些處理方法的組合工藝。

2.1固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)  

固化/穩(wěn)定技術(shù)是應(yīng)用廣泛的飛灰處理技術(shù)，它利用一些添加劑或粘結(jié)劑，對(duì)飛灰中危險(xiǎn)組分進(jìn)行處理和化學(xué)方法的固化處理。

 2.1.1水泥固化技術(shù)

水泥固化是以水泥作為固化劑，把飛灰按照一定比例混合，加入適量的水，利用水泥的寧硬性特性將飛灰中的重金屬固定下來，減少重金屬的滲濾。借助水泥形成高硬度固化產(chǎn)物的低滲透性。將重金屬包封住，減少浸出；利用水泥較強(qiáng)的堿性將重金屬轉(zhuǎn)化為難以溶解或低溶解性氧化物，水泥與飛灰結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的水化物中的鈣、鋁等離子進(jìn)行交換，從而將重金屬固定在礦物結(jié)構(gòu)中。

    水泥固化也存在不足之處：（a）水泥固化體浸出率比較高，主要是由于它的孔隙率較高的緣故；（b）水泥固化體增容比較高；（c）有時(shí)候需要預(yù)處理和投加添劑，使得處理費(fèi)用增高；（d）水泥固化在填埋場(chǎng)

經(jīng)過比較長(zhǎng)久時(shí)間后，對(duì)重金屬的固化效果很可能惡化。

2.1.2 瀝青固化技術(shù)

瀝青固化技術(shù)是以瀝青作為固化劑與有害廢物在一定溫度、配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中，形成固化體。

用瀝青固化處理城市生活垃圾焚燒飛灰時(shí)，在瀝青與飛灰的混合比例下，加入一定比例的S和NaOH，使重金屬浸出更少。

  2.1.3塑料固化技術(shù)

塑料固化是以塑料為固化劑與有害廢物按照一定配料比，并加入適量的催化劑和填料進(jìn)行攪拌混合，使其在聚合固化而將有害廢物包封形成一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的固化體。

2.1.4化學(xué)藥劑固化技術(shù)

化學(xué)藥劑穩(wěn)定化是利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì)變?yōu)榈腿芙庑�、低遷移率及低毒性的過程。用藥劑穩(wěn)定化技術(shù)處理危險(xiǎn)廢物，可以實(shí)現(xiàn)廢物無(wú)害化的同時(shí)，達(dá)到廢物少增容或不增容，進(jìn)而提高危險(xiǎn)廢物處理處置系統(tǒng)的總體效率和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，可以通過改進(jìn)螯合劑的結(jié)構(gòu)和性能使其與廢物中危險(xiǎn)物成份之間的化學(xué)螯合作用得到強(qiáng)化，進(jìn)而提高穩(wěn)定化產(chǎn)物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，減少終處置過程中穩(wěn)定化產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的影響。

2.1.5其它固化技術(shù)

    石灰固化是以石灰為固化劑，以粉煤灰、水泥窯灰為填料，來固化有害廢棄物的一種技術(shù)。石灰固化的有點(diǎn)是使用的填料來源豐富、價(jià)格低廉，容易獲得，操作簡(jiǎn)單，不需要特殊設(shè)備，處理費(fèi)用低，可在常溫下操作。其缺點(diǎn)是石灰固化的增容比大，固化體容易受酸性介質(zhì)侵蝕。另外，還有其它固化技術(shù)，如自膠結(jié)固化技術(shù)、水玻璃固化技術(shù)等。

2.2熱處理技術(shù)

在許多國(guó)家，熱處理技術(shù)被廣泛的用到處理飛灰中，熱處理飛灰不僅使飛灰的體積大幅度降低，顯著地降低飛灰中的重金屬的浸出率，而且經(jīng)過熱處理的產(chǎn)品能進(jìn)行回收利用�？煞譃槿�類：燒結(jié)、熔融和玻璃化，通常把熔融和玻璃化為一類，稱為熔融固化或者玻璃固化。

2.2.1燒結(jié)

燒結(jié)技術(shù)是對(duì)飛灰進(jìn)行加熱到一定程度，是飛灰中的顆粒發(fā)生粘結(jié)耦合并且使飛灰中的化學(xué)物相發(fā)生重組，從而使處理后得到高溫的機(jī)械強(qiáng)度和其它一些工程特性顯著提高，并且飛灰燒結(jié)處理后形成一種像陶瓷一樣的固體，并把重金屬固定或封閉在內(nèi)部，使其浸出能力大為降低。燒結(jié)處理與水泥固化等技術(shù)相比較，所得產(chǎn)品體積小，產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度較高而且重金屬的浸出率低等特性，得到的燒結(jié)產(chǎn)品可作為結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行資源化利用，如作為混凝土代替骨料，路基堤壩等的輔料。

然而，飛灰燒結(jié)需要跟一些技術(shù)相結(jié)合，如飛灰的水洗，會(huì)使水溶液集中了大量的可溶性鹽和重金屬物質(zhì)，因此需要對(duì)水洗溶液進(jìn)行無(wú)害化處理，這樣就增加了燒結(jié)處理的復(fù)雜性和處理成本。

2.2.2熔融技術(shù)

熔融技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外一項(xiàng)比較先進(jìn)的垃圾焚燒飛灰無(wú)害化資源化處理技術(shù)，相對(duì)于水泥固化和化學(xué)處理而言，熔融處理無(wú)害化程度完全、產(chǎn)品的穩(wěn)定高、運(yùn)行費(fèi)用適中，減量顯著，并且可以實(shí)現(xiàn)資源利用化，因此城市生活垃圾焚燒飛灰熔融成為近年來固體廢物處理領(lǐng)域新的研究點(diǎn)。

在高溫1200～1400℃對(duì)飛灰進(jìn)行熔融處理，飛灰中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物發(fā)生熱分解、燃燒及氣化，而無(wú)機(jī)物中的SiO₂ 在熔融處理后形成Si-O網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把飛灰中重金屬包封固化在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，形成具有剛性的非晶態(tài)的玻璃物質(zhì)。經(jīng)熔融處理后，飛灰中的二噁英等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物受熱分解得到完全的消解破壞，飛灰中所含較低沸點(diǎn)的重金屬鹽類轉(zhuǎn)移到氣體中并以氯鹽的形式捕集下來，其余的金屬轉(zhuǎn)移到玻璃渣中，大大降低了重金屬的熔融飛灰浸出率。玻璃態(tài)熔渣使飛灰中重金屬形成不易浸出的形態(tài)，通過毒性浸出特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Zn、Cr、Pb、Cd、Cu等重金屬浸出率非常低，說明重金屬取代硅酸鹽礦物中部分Ca^2＋、Al^3＋而包封在硅酸鹽的網(wǎng)狀晶格中而非常穩(wěn)定固溶于玻璃相中。而且飛灰經(jīng)熔融處理后，密度大為增加，飛灰減容率大2/3以上，得到熔渣可以作為路基材料、混凝土骨料、瀝青骨料，達(dá)到資源利用的目的。

3、玻璃電熔融技術(shù)處理飛灰的基本原理

室溫下，玻璃是電絕緣體，電導(dǎo)率約為（10～15）10^-13Ω^-1.cm^-1，熔融狀態(tài)下玻璃的電導(dǎo)率約為0.1～1.0Ω^-1.cm^-1，在高溫下成了導(dǎo)體。熔融玻璃含有金屬鈉離子、鉀離子，具有導(dǎo)電性，當(dāng)電流通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，若熱量足夠大，則可以用來熔化玻璃，這就是所謂的“玻璃電熔”。

將飛灰與其它化工原料按照一定配比混合，調(diào)節(jié)飛灰中的硅、鈣、鋁及成核金屬成份的含量，使其滿足玻璃化學(xué)反應(yīng)的組成要求，采用玻璃電熔技術(shù)即可使飛灰在高溫下形成玻璃液，通過各種成型設(shè)備制成玻璃制品。在玻璃電熔過程中，飛灰中的重金屬形成了新的礦物相而被固定在玻璃相中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物在高溫下（1300℃以上）被完全分解，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了飛灰中重金屬的穩(wěn)定化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物的無(wú)害化。

玻璃電熔過程的主要化學(xué)反應(yīng)包括：

（1）硅酸鹽反應(yīng)和金屬元素（以M表示）參與成核反應(yīng)：XCaO+yAl₂O₃+zSiO₂→Ca_xAl_ySi_x+3y+2z

XCaO+yAl₂O₃+zSiO₂+wM→Ca_xM_wAl_2ySi_zO_x+3y+2z

 （2）碳酸鹽、硫酸鹽的分解反應(yīng)

CaCO3→CaO+CO₂

BaCO₃→BaO+ CO₂

CaSO₄→CaO+SO₃

 （3）鈉鹽的熔融反應(yīng)

Na₂CO₃(S)→Na₂CO₃(L)

NaCl(S)→NaCl(L)

金屬參與成核反應(yīng)時(shí)飛灰中重金屬被穩(wěn)定化處理的關(guān)鍵反應(yīng)，鈉鹽的熔融反應(yīng)時(shí)降低熔點(diǎn)的關(guān)鍵。

4、玻璃電熔法處理飛灰的主要優(yōu)點(diǎn)

與常規(guī)處置飛灰的方法（藥劑穩(wěn)定法、煅燒法）相比，玻璃電熔法處理飛灰具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

（1）飛灰中重金屬在電熔處理過程中，形成新的晶相而被完全穩(wěn)定化，其浸出濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家危險(xiǎn)廢物鑒別的標(biāo)準(zhǔn)較限。

（2）電熔處理后產(chǎn)生的玻璃液經(jīng)過成型設(shè)備可以生產(chǎn)出的微晶玻璃、玻璃纖維、離心玻璃棉；其水淬后的玻璃可以用于泡沫玻璃生產(chǎn)的原料，經(jīng)過發(fā)泡、退火等工藝處理，可以生產(chǎn)高性能的絕熱保溫材料，滿足建筑材料市場(chǎng)的需求。真實(shí)實(shí)現(xiàn)飛灰的資源化。

（3）飛灰中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系污染物，包括二噁英，被完全分解，飛灰真實(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。

（4）整個(gè)處理過程沒有廢水、廢渣產(chǎn)生，由于采用全電熔工藝，整個(gè)過程的煙氣產(chǎn)生量較小，經(jīng)過布袋除塵器等尾氣凈化處理后達(dá)標(biāo)排放。

通過焚燒飛灰熔渣SEM圖和飛灰SEM圖相比較，可以看到熔渣的外表光滑，平整而且密實(shí)，形成完全的玻璃相，使得重金屬的溶出性能大幅度降低，確保產(chǎn)品的環(huán)境安全。

在玻璃熔渣中，形成了無(wú)數(shù)難以識(shí)別的非晶相物質(zhì)，以玻璃體的形式存在。

通過垃圾焚燒飛灰及飛灰熔渣的浸出毒性比較，飛灰中的Pb、Cd的浸出濃度超標(biāo)，屬于危險(xiǎn)廢物。熔渣中各種重金屬的浸出濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鑒別標(biāo)準(zhǔn)。

因此，經(jīng)過熔渣處理后的飛灰時(shí)安全的。

5、利用飛灰熔體制造玻璃制品的工藝技術(shù)總結(jié)

根據(jù)不同玻璃制品的性能要求，需要不同的配方及工藝設(shè)計(jì)，以及準(zhǔn)確的技術(shù)檢驗(yàn)，以確保解毒處理的可靠。

對(duì)飛灰的研究，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室、中試、生產(chǎn)化規(guī)模的全過程，獲得嚴(yán)謹(jǐn)詳實(shí)的數(shù)據(jù)，通過嚴(yán)格的測(cè)控，現(xiàn)在將其進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用。

  （1）本系統(tǒng)具有高度廣譜適應(yīng)性，解決了其它處理方法難以回避的廢棄物分選難題，從而使處理成本及工藝難度大幅度下降。實(shí)驗(yàn)室

對(duì)飛灰經(jīng)過分析，制定相應(yīng)的配合比例，及可將飛灰中所有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物及無(wú)機(jī)物混合一起進(jìn)入反應(yīng)器，在一個(gè)體系中進(jìn)行綜合處理。

該項(xiàng)技術(shù)真實(shí)實(shí)現(xiàn)了有毒廢物處理的去毒化、無(wú)害化。電爐中的玻璃液（1400～1600℃）及爐膛空間（1100～1300℃）的高溫環(huán)境避免了低溫焚燒垃圾產(chǎn)生二噁英毒氣，同時(shí)提供了生物質(zhì)高溫?zé)崃逊纸馑�需要的溫度條件，同時(shí)將有毒重金屬熔于玻璃體中，清理毒性，并作為成核劑增進(jìn)了微晶玻璃的性能。

 （2）該技術(shù)完全顛覆了飛灰處理需要支付高額成本的概念，將廢棄物真實(shí)變成了有價(jià)值的資源，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的真實(shí)資源利用化�？筛鶕�(jù)現(xiàn)實(shí)條件及情況需要設(shè)計(jì)不同規(guī)模，不同用途的成套設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)裝備的集成化、標(biāo)準(zhǔn)化。

 （3）本技術(shù)的設(shè)備成熟、處理結(jié)果可靠。

6、玻璃電熔技術(shù)處理城市生活垃圾焚燒飛灰制造玻璃制品的方案特點(diǎn)：

（1）技術(shù)成熟：技術(shù)成熟、可靠性強(qiáng)。

（2）技術(shù)能力強(qiáng)：本項(xiàng)目設(shè)計(jì)、調(diào)試人員均為長(zhǎng)期從事相關(guān)的技術(shù)工作人員，曾多次主持或參與相似的項(xiàng)目工作，經(jīng)驗(yàn)豐富、調(diào)試、操作水平高。

（3）運(yùn)行成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好

（4）窯爐使用壽命長(zhǎng)

綜上所述，在玻璃制品中絕大部分的重金屬濃度低于儀器的檢出限，所有被檢出的污染物，其濃度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于危險(xiǎn)廢物的標(biāo)準(zhǔn)限值。同時(shí)，玻璃制品（玻璃纖維、離心玻璃棉、微晶玻璃、泡沫玻璃）具有廣闊的市場(chǎng)前景。因此，玻璃制品在環(huán)境中的應(yīng)用是安全的，經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。