生活垃圾焚烧飞灰稳定化和资源化处理初探

2.2熔融固化技术
熔融固化技术主要是将飞灰和细小的玻璃质混和，经混合造粒成型后，在1000～1400℃高温下熔融，通常30min左右（熔融时间视飞灰性质的不同而定），待飞灰的物理和化学状态改变后，降温使其固化，形成玻璃固化体，借助玻璃体的致密结品结构，确保重金属的稳定。熔融固化技术对残渣的减容率高，固化效果好，但是致命缺点是部分有毒物质会挥发出来，必须采取尾气处理措施。所以，其系统较复杂，运行成本高。
Takaoba M等通过对淤泥焚烧底渣1400℃熔融中试实验研究发现：沸点较低的金属如Cd、Pb的盐类物质易转移到气体中，必须采取进一步尾气处理措施，这样会使系统复杂化，从而提高了运行成本。陈德珍等的研究表明，受热温度越高、时间越长，飞灰减量越大，低温玻璃态物质对重金属铅和镉具有较好的固化效果、而对汞及砷的固化效果尚不确定。
2.3化学药剂稳定化技术
化学稳定化技术是利用化学药剂，经过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。常用的稳定剂为无机物和有机物。无机物主要有Na2S及磷酸类药剂，有机药剂主要是螯合高分子物质，将飞灰与带有络合基的不溶性药剂进行混合，飞灰中易溶性金属（Cd、Pb等）同药剂中的络合基反应后，形成稳定性络合物，进而固定在飞灰中，以此达到降低飞灰中有害成分浸出的可能性。用上述这些药剂处理飞灰，一般都可达到较好的效果，此方法具有处理过程简单，设备投资少等优点，但会产生高浓度无机盐废水，需要进一步处理。另外，填埋场或经处理后飞灰的再利用的环境条件与飞灰固化稳定化时的条件相差很大，因此，一些长期的环境效应还有待于长期的监测数据和研究结果的验证。由于飞灰组分及重金属存在形态的复杂性，目前很难找到一种普遍适用的价格低廉的化学稳定剂，还需要做大量的试验研究工作。
采用硫化钠、硫代硫酸钠和硫脲等对生活垃圾焚烧厂的飞灰进行处理时，主要是利用它们与重金属生成硫化物沉淀，从而稳定飞灰中重金属。如常州市采用硫化钠和硫脲对生活垃圾焚烧厂飞灰进行稳定化处理时发现，在达到相同的稳定效果时硫化钠的最佳用量为硫脲的2倍。但目前硫脲的市场价格很高，在实际应用时还要考虑到经济性的问题。使用Na2S为药剂的研究发现，随着Na2S投加量的增大，浸出液中Pb和Cd的浓度逐渐降低，表明飞灰的稳定化效果越来越好，用Na2S来处理飞灰的最佳投加比例为Na2S•9H2O:飞灰＝1:20。
磷酸盐处理飞灰方法是基于不溶性金属磷酸盐的生成（如：Pb5(PO4)3Cl，Cd3(PO4）2等），从而进行生活垃圾焚烧飞灰稳定化的一种方法。用磷酸盐化学试剂进行飞灰的稳定化处理，可用液态或固态的磷酸盐试剂，液态磷酸盐处理速度快，固态磷酸盐可缓慢并长久地释放磷酸根。上海寰保渣业处置有限公司发明的一种新型飞灰稳定化处理方法，无需机械搅拌，无需配备储存仓库、稳定化车间，采用气、液相互混合的方式，气体输送飞灰，与化学药剂（磷酸盐）混合反应后，直接进入填埋坑进行稳定化处置。
3资源化处理
目前，国家对于飞灰处置的原则是，通过无害化、稳定化处置后，使得飞灰中渗出液毒性符合标准后，最终予以填埋。但实际情况是，几乎所有城市在安全填理场的选址上存在很大困难；焚烧飞灰采用填埋方式，占地较大，且其重金属溶出对环境和人体健康的长期效应尤待考证研究。
无害化、减量化、资源化是固体废弃物处理处置的原则和目标，而固体废弃物的资源化利用是我们所追求的。进行资源化利用时，除需满足浸出毒性标准，还需满足材料应用的其他物理化学性质要求，如：抗压强度、长期化学浸出行为和物理完整性等。飞灰资源化利用是垃圾焚烧处置项目能持久推广的必然要求。
从上海有关方面的进展情况看，对飞灰进行资源化利用己不单纯是一种设想，而是有了实质性的进展，其主要方向是为微晶玻璃、水泥及涂料等提供原料，各项指标均较理想，尤其是将飞灰经适当处置后，作为水泥原料，是相当理想的一种利用方案，无论是市场前景还是技术、经济性都较为乐观。
宋玉等利用上海御桥垃圾焚烧厂的焚烧飞灰为主要原料，通过添加SiO2、Al2O3、NaOH组分，在实验室研制成功了以硅灰石为主晶相的微晶玻璃，该体系微晶玻璃制备的最佳工艺条件为：熔融温度1500℃，熔融时间1h，核化温度1.5h，晶化温度为1150～1180℃，晶化时间为2d。研究结果表明，硅灰石为主晶相的微晶玻璃对Pb、Cr和Cd重金属具有很强的稳定束缚能力。
Ange Nzihou的研究结果表明：经过化学稳定和热处理后的飞灰浸出毒性和其它物理化学性质均满足建筑材料的使用要求，可用于堤坝、路基等的填充材料及混凝土与沥青的骨料。此外Eighmy Tlml等也对类似的方法进行了多次试验研究，取得了令人满意的效果。
4结语
越来越多的城市已建或正在建设生活垃圾焚烧厂，飞灰的处理已成为急需解决的问题。传统的水泥固化技术虽然效果很好，但增容量很多，且存在长期稳定性问题。熔融固化技术减容率高，但耗能高，成本大。化学药剂稳定化技术处理飞灰，不仅增容小，而且设备简单，但其长期的环境效应尚需长期监测和研究。资源化是飞灰处置的一个重要方向，主要是为微晶玻璃、水泥等提供原料，目前国内的研究还非常有限。