垃圾焚烧飞灰的固定化技术综述

2垃圾焚烧飞灰的固定化处理方法
　　目前垃圾焚烧飞灰的处理方法主要有：水泥固化、沥青固化、飞灰热处理（熔融及烧结）、化学药剂固化等。飞灰经过固定后可进入填埋场填埋或进行资源化利用。
2.1飞灰水泥固化处理
　　水泥是最常用的危险废物固化剂，因此工程中常采用水泥对焚烧飞灰进行固化处理。该法系利用水泥与垃圾焚烧飞灰混合后形成固化体，从而减少重金属的溶出。
　　水泥固化是把飞灰按一定比例混合掺入水泥基质，加入适量的水，在一定条件下，经过一系列的物理、化学作用，最终使粒状的物料变成粘合的混凝土块，从而使飞灰固化稳定。该方法是传统的飞灰处理方法，成本低，处理简单。国外除了采用水泥为固定剂外，还使用其它的水硬性的粘合剂，如石灰、高炉渣等，此外还用磷酸盐、硫酸亚铁等作为稳定剂，它们能够与重金属反应产生稳定的、不溶于水的化合物，将重金属固定下来，其中使用最多的是水泥[8]，同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境，抑制了重金属的析出。
2.2飞灰熔融固化处理
　　高温处理法具有减容率高（一般可减重约2/3）、熔渣性质稳定、无重金属等溶出的优点，已受到广泛的关注，国外已研究出多种垃圾焚烧飞灰处理的高温熔融炉，但采用高温熔融工艺需要消耗大量的能源，同时由于其中的Pb、Cd、Zn等易挥发重金属元素需进行后续严格的烟气处理，故处理成本很高。
熔融法是在燃料炉内利用燃料或电将垃圾焚烧飞灰加热到1400℃左右的高温并维持一段时间，使飞灰熔融后经过一定的程序冷却变成熔渣。熔融固化需要将大量物料加温到熔点以上，无论采用电或是其它燃料，需要的能源和费用都相当高。
　　另外，飞灰的主要化学组成为SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3和MgO，它们又都是制备玻璃所需的化学成份，外加少量石英砂和添加剂可熔制出性能稳定的基础玻璃和微晶玻璃。在不同晶化温度下热处理获得的玻璃固化体重金属浸出毒性均符合安全标准，且其浸出毒性较水泥固化体要低一个数量级。
　　熔渣可作为建筑材料，实现飞灰减容化、无害化、资源化目的。例如可用于喷砂丸、混凝土的骨料、路基、堤坝、建筑与装饰材料等等，其中已有应用的是作为喷砂丸、透水砖、瓷砖和地面铺设砖。
　　玻璃化的缺点是能耗大，处理成本高。在运行过程中，为了防止电极的氧化，常用氩气作为工作气体，因而价格贵；因工作气流的冲击，易扬尘；同时残渣中的有机物在受热过程中挥发出来，需进入2次燃烧室燃尽，这使系统复杂化。熔融/玻璃化技术对残渣的减容率高；二恶英在高温下被销毁；玻璃的溶解度及其所含成分的浸出率非常低，固化效果好，但耗电量太大。
2.3化学药剂固化
　　化学药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低溶出性及低毒性，物质的过程。使用的药剂可分为有机药剂和无机药剂2种。有机药类是以螯合型药剂为主，即用一种水溶性的鳌合高分子，与重金属离子反应形成不溶于水的高分子络合物。用药剂稳定化技术处理危险废物，可以在实现废物无害化的同时，达到废物少增容或不增容，从而提高危险废物处理处置系统的总体效率和经济性。同时，可以通过改进鳌合剂的结构和性能，使其与废物中危险成分之间的化学鳌和作用得到强化，进而提高稳定化产物的长期稳定性，减少最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。
　　关于药剂固化稳定化的研究很多，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。用药剂稳定化来处理危险废物，根据废物中所含重金属种类可以采用的稳定化药剂有：石灰、磷酸盐、漂白粉、硫化物（硫代硫酸钠、硫化钠）和高分子有机稳定剂等。另外，还有采用铁酸盐处理飞灰及其它新型药剂的研究报道。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，因此在实际应用时要考虑到经济性的问题。磷酸盐处理方法基于生成不溶性金属磷酸盐，如Pb5（PO4）3Cl、Cd3（PO4）2等。从而解决生活垃圾焚烧飞灰稳定化的一种方法。亚铁盐处理方法的主要原理是利用Fe2O3晶体的生成，将重金属稳定在晶格之内，处理过程将FeSO4、水和飞灰混合后，用NaOH将混合物的pH值调整为9.5～10.5。混合物加热到70℃左右后，就会生成Fe2O3晶体，从而达到稳定飞灰中重金属的作用[7]。
　　通过实验表明，同种飞灰的重金属鳌合剂、磷酸盐和铁酸盐3种不同方法的处理效果是：重金属鳌合剂处理后的飞灰有很强的抗酸、碱性冲击的能力，稳定性好；磷酸盐处理后的飞灰重金属的浸出率很小，尤其是Pb，在pH=4～13的范围内Pb的浸出量都很小；铁酸盐处理后的飞灰在pH=5～12的范围内都有很好的抗浸出能力。