近日,住建部发布了行业标准《生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理技术标准》,对新建、改建和扩建的生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理工程的设计和运行维护进行了规定,引发了行业关注。
生活垃圾焚烧飞灰因含有有害成分而被归属为《国家危险废物名录》明确的危险废物,管理处置不当将造成次生环境污染和健康影响。目前针对飞灰主要的处理方式为“稳定化固化+生活垃圾填埋场填埋”。
但除了填埋外,对生活垃圾焚烧飞灰进行无害化处置与资源化利用也成为了飞灰处置途径之一。例如,近年来,飞灰也用于水泥与混凝土行业,在高温烧结、熔融预处理后,将其与石膏、其他硅铝质材料复合制备水泥混合材、混凝土掺合料,一方面实现了废物的无害化处理,另一方面实现了资源利用。
资源化是大趋势,但是飞灰无害化处置与资源化利用也确实面临一些难题。
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飞灰的危害
飞灰的毒性非常严重,其中含有最具毒性的无机物“重金属”和最具毒性的有机物“二噁英”。重金属在人体内的危害非常大,其中包括常见的五种重金属,即铅、铬、汞、砷和镉。这些重金属无法在水中分解,会与其他毒素结合形成更加有毒的有机物,因此被归类为危险废物(HW18)。
一旦飞灰被排放到环境中,就会严重污染和破坏水、空气和土壤,并对生物产生巨大危害。因此,怎样合理利用飞灰,实现废弃资源的再利用已成为迫在眉睫的问题。
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各级政策鼓励飞灰资源化处置
近年来,国家高度重视生活垃圾焚烧飞灰的无害化处置和资源化利用。
2020年以来,国家发展改革委等有关部门印发《城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案》《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》,要求加快焚烧飞灰处置设施建设,补齐设施短板。
2020年8月,生态环境部发布国家环境保护标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》,进一步规范和指导生活垃圾焚烧飞灰的环境管理。
2021年五月《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》再次强调,规划建设生活垃圾焚烧厂时要同步明确飞灰处置途径,强化协同处置设施前端飞灰预处理,避免对环境造成二次污染。
2022年1月,国家发展改革委会同生态环境部部等3部委研究制定并报国务院办公厅转发实施《关于加快推进城镇环境基础设施建设指导意见的通知》,明确提出要加快提高焚烧飞灰、渗滤液、浓缩液、填埋气、沼渣、沼液处理和资源化利用能力。
2023年5月,生态环境部联合国家发展改革委印发《危险废物重大工程建设总体实施方案(2023-2025年)》,在全国统筹布局建设一批以飞灰等为重点的区域性特殊危险废物集中处置中心。
地方层面上,2022年10月,浙江省生态环境厅印发《浙江省危险废物“趋零填埋”三年攻坚行动方案》,通知要求以焚烧灰渣、废盐资源化为突破口,打通危险废物减量化、资源化通道。2024年底前,形成满足实际需求的焚烧灰渣、废盐等大宗危险废物资源化利用能力,到2025年,全省危险废物填埋比控制在5%以内。
江西省结合“十四五”生态环境保护规划,在全省规划了一批飞灰利用处置项目,鼓励生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯水泥窑协同处置项目建设,推动生活垃圾焚烧飞灰处置方式由填埋向水泥窑协同处置转变,大幅减少生活垃圾焚烧飞灰填埋量。
03
飞灰处理技术盘点
(1)飞灰主要处理方式
随着生活垃圾焚烧处理的迅猛发展,焚烧飞灰产量巨大。焚烧飞灰作为一种高比表面物质,它不但富集大量的汞、镉、铅等有毒重金属,而且也富集了大量的二恶英类物质,是一种同时具有重金属危害特性和环境持久性有机毒物危害特性的双料危险废物,对人体健康和生态环境具有极大的危害性。
焚烧飞灰的处理方式主要包括以下几种。
1、安全填埋法
经过适当处置后进入危险废物填埋场进行最终处置;安全填埋法是将焚烧飞灰在现场进行简单处理后,送入安全填埋场填埋处理的方法,这是目前焚烧飞灰处理安全可靠的手段之一。但安全填埋场的建设和运行费用居高不下,垃圾焚烧处理厂难以承受,同时也不能达到减容化和资源化的目的,因此今后会逐渐减少该方法的应用。
2、固化稳定化
水泥固化、沥青固化、熔融固化技术、化学药剂固化稳定化等,经过飞灰固化稳定化设备处理后的产物,如满足浸出毒性标准或者资源化利用标准,可以进入普通填埋场进行填埋处置或进行资源化利用;固化/稳定化-填埋技术是指将飞灰中有毒有害组分包容覆盖起来,或者使其呈现化学惰性,然后进入填埋场进行填埋。固化/稳定化处理的目的,是使危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来,以便运输、利用和处置。
3、将飞灰中的重金属提取
酸提取、碱提取、生物及生物制剂提取等,经过重金属提取后的飞灰和重金属可以分别进行资源化利用。上述飞灰处理方法中的大部分已经实际应用于生活垃圾焚烧厂,并取得一定的效果。
4、资源化法
飞灰的主要成分属于CaO-SiO2-A12O3-Fe2O3体系,与常用的掺合料高炉矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料组分非常接近,因此不少学者、研究者、实践者展开用飞灰取代部分胶凝材料的研究及应用。日本太平洋水泥公司从可持续发展的战略角度出发,早开始利用城市垃圾焚烧飞灰代替生料粉配料,在高温下烧制生态水泥熟料。
5、烧制陶粒
垃圾焚烧飞灰中含有大量的易溶盐类物质和重金属元素,这些组分与合适的黏土进行配合可以用来烧制陶粒,不仅能够被稳定地固化到陶粒的硅铝网络玻璃体中,还能在黏土的熔化阶段起到助熔作用,使熔体粘度变化对温度的敏感性降低,起到降低烧成温度、节能降耗,提高成品率,提高陶粒产品质量的多重作用。垃圾焚烧飞灰中的二噁英类物质则可以在陶粒烧成的高温度段彻底分解。
(2)更多的技术在路上
2019年起,科技部在国家重点研发计划“固废资源化”重点专项中布局“固废焚烧残余物稳定化无害化处理技术与装备”等相关项目,旨在通过汇聚领域内优势科研院所、高等院校和企业,通过对生活垃圾焚烧飞灰的低温协同控制、高温烧结、高温熔融等关键技术、工艺和集成装备突破,实现焚烧残余物近零填埋与高值利用,打通清洁焚烧的全链条,同时形成利用处置过程的技术规范标准,为我国生活垃圾焚烧飞灰的资源化利用和无害化处置提供科技支撑。2021年5月,国务院办公厅印发《强化危险废物监管和利用处置能力改革实施方案》,明确要求加快先进适用技术成果推广应用,重点研究和示范推广废酸、废盐、生活垃圾焚烧飞灰等危险废物利用处置和污染环境防治适用技术。
生态环境部在今年8月对十四届全国人大一次会议第2613号建议中表示,下一步,生态环境部将持续落实有关文件要求,加快补齐焚烧飞灰利用处置设施短板,支持各地开展探索创新,在飞灰资源化利用等方面取得关键性技术突破,加快先进技术的推广应用,有效降低飞灰处置成本。
各地也纷纷发文鼓励飞灰资源化利用及处置研究。
如,《嘉兴市工业固体废物污染环境防治规划(2022-2025年)》提出提升资源化水平。稳步推进“飞灰水洗+高温熔融”等新处理技术项目,加强飞灰处置设施的协同建设。以“原料替代、产品质量达标、环境风险可控”为原则,持续巩固提升废酸(HW34)“点对点”定向利用成效。焚烧飞灰资源化项目落实《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(HJ1134)要求。鼓 励 经 营 范 围 中 有“772-002-18、772-003-18、772-004-18”的现役危险废物集中处理单位进行适配改造协同处理焚烧灰渣。到2025年,全市焚烧灰渣年资源化利用能力不低于30万吨。
《江西省生态环境厅关于省政协十二届四次会议第0638号提案答复的函》中提到鼓励省内科研机构以及企事业单位开展生活垃圾焚烧飞灰资源化科学研究,研发适宜我省的飞灰利用处置新工艺、新设备。
一些环保企业也在飞灰资源化利用方向攻坚克难,并取得了一定成果。如,光大环保与海天阁环保于2020年组成联合课题组,开展“基于地聚合技术的生活垃圾焚烧飞灰资源化利用技术”研发与技术攻关,研发历时近五年,该项目现已成功完成小试和中试试验研究,并将陆续在全国多地建设示范工程开展产业化应用。
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尾声
现在,国家正在推进垃圾分类,这可以有效地减少垃圾燃烧产生的飞灰中的有害物质,比如重金属,从源头上减少垃圾燃烧产生的飞灰对环境造成的危害。但是,由于国内处理生活垃圾燃烧发电产生的飞灰的方式比较单一,并且处理设施相对不足,所以飞灰的处理依然存在较大的环境隐患。
考虑到中国城市垃圾焚烧飞灰的性质和处理特性,焚烧飞灰的处理与利用技术需综合资源化利用和环境影响两方面进行考虑。我们需要加强研发稳定化和资源化新技术,确保飞灰处理产物的环境特性符合标准,并确保所有污染物达到排放标准。
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