城市生活垃圾焚烧灰渣的资源化利用

2 国外灰渣的资源化利用情况
MWC灰渣的资源化利用在美国、日本和欧洲已有几十年的历史了。为了合理地处置日益增加的焚烧灰渣，减轻填埋场场地紧张的压力或省去昂贵的填埋费用，或为了解决本国天然骨料短缺的问题，很多国家在几十年前就开始从资源利用和环境影响两方面考虑，研究灰渣资源化利用的可行性，力求在经济成本与环境要求中找到最佳平衡点，为灰渣提供既能减少处理处置费用，又不至于对环境造成不利影响且又技术可行的管理策略。
目前在欧洲一些国家（如英国、德国、法国、荷兰、和丹麦等）和加拿大，以及日本大部分的生活垃圾焚烧厂，其底灰和飞灰都是分别收集、处理和处置的，我国也要求分别收集；而在美国，底灰和飞灰是混合收集、处理和处置的[4]，因此被称作混合灰渣。
底灰是目前灰渣资源化利用的主要考虑对象，但也有一些例外。如在荷兰，有小部分飞灰被用作沥青的细骨料[5]；在美国，混合灰渣也被考虑资源化利用。目前国际上灰渣的资源化利用途径主要有：① 石油沥青路面的替代骨料；② 水泥/混凝土的替代骨料；③ 填埋场覆盖材料；④ 路堤、路基等的填充材料等。如果考虑其利用位置，主要是被用作陆地水泥基及沥青基工程（如道路、停车场等）和海洋建筑工程（如人工暗礁、护岸等）。
国外MWC灰渣资源化利用的情况见表1。
表1 国外MWC灰渣的产生与资源化利用情况[4，5，7，8，9，10]

* 1992年
** 静电除尘器排灰
3 灰渣的资源化利用用途及其环境影响
3. 1 石油沥青铺装路面的替代骨料
MWC底灰或混合灰渣，经筛分、磁选等方式去除其中的黑色及有色金属并获得适宜的粒径后，可与其它骨料相混合，用作石油沥青铺面的混合物。这在美国、日本及欧洲一些国家均有使用。
从70年代至80年代初，美国联邦公路管理局（FHWA）分别在休斯敦、华盛顿和费城等地，成功地完成了至少六项的含混合灰渣（来自物质焚烧炉，Mass Burn facilities）的沥青铺装示范工程[11]，这些灰渣被分别用于道路的粘结层、耐磨层/表层和基层。试验结果发现，当灰渣用于粘结层或基层时，灰渣最佳含量不宜超过20%；用于表层时，不宜超过15%。为避免灰渣会对沥青产生较高且不均匀的吸附，其热灼减率（LOI）不能大于10%。并且，示范工程的测试结果表明，只要处置得当，灰渣沥青利用并不会对环境造成危害。
通过对底灰-沥青混合物渗滤液9年的跟踪测试[12]，研究者发现即使用保守的方法估计（当重金属浓度低于检测限时，以检测限值作为该重金属的浸出浓度），底灰中Pb、Cd、Zn和其它成分的9年累计释放量也仍然是很低的。
研究者们也对某种用于沥青中的商品化灰渣骨料（Boiler Aggregate TM，美国工程材料公司制造，由去除黑色及有色金属后的底灰制成）利用的预期生命周期及其对人类健康和环境的影响等进行了综合风险评价[13]。评价结果认为：只要采用适当的管理技术，该骨料沥青利用的所有健康风险均低于美国环保局认为的可接受风险目标值；骨料中最有可能造成潜在危害的元素为Pb，但其危害程度也低于实施中的健康标准；该骨料的沥青利用不会对人类和环境造成不可接受的影响。
3. 2 水泥混凝土的替代骨料
在美国和荷兰，底灰（或混合灰渣）被用作混凝土中的部分替代骨料。最常见的是将底灰、水、水泥及其它骨料按一定比例制成混凝土砖，这在美国已有商业化应用。
1985年起，美国Stony Brook大学海洋科学研究中心废物管理所（WMI）开始评估稳定后MWC灰渣的各种海洋和陆地利用的可行性[14]。他们在Long Island Sound海底，用稳定后焚烧灰渣制成的水泥砖建成了两座人工暗礁。在6年实验时间里，研究表明并无有机或无机的有毒有害成分从焚烧灰渣水泥砖中渗出到环境中去。然后，他们进行了一系列的研究，评价MWC灰渣作为建筑用水泥替代骨料的可行性。结果他们用几个能源回收厂的焚烧灰渣制成了符合或超过美国材料试验标准（ASTM）的水泥砖，证明了灰渣建材利用的技术可行性。此外，WMI还做了一个用灰渣砖建造船库的示范工程[14]，在这个项目里，他们将350吨MWC灰渣（100吨混合灰渣，250吨底灰）与硅酸盐水泥混合，用传统制砖工艺将其制成标准空心砖，然后用此砖建成27米长、18米宽、7米高的船库。在建成后的30个月中，研究者周期性地收集船库里的空气样品进行测定（TSP、颗粒态和气态PCDD/PCDF、挥发和半挥发有机物及挥发性Hg等）并与周围大气样品做比较分析，与船库围墙接触的雨水样品及船库建成前后的土壤样品也被采集用以分析其中的微量元素。结果表明：船库内的空气质量与周围大气相同；灰渣中的环境相关污染物能被有效地截留于水泥基质中；工程测试还表明该灰渣砖与标准混凝土砖的抗压强度相当。
3. 3 填埋场覆盖材料
混合灰渣用作填埋场覆盖材料是美国目前用的最多的资源化利用方式[10]。