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垃圾焚烧产生的飞灰处理方法

垃圾焚烧产生的飞灰处理方法

发布日期:2019-01-21 编辑: 点击:

垃圾焚烧时会产生大量的飞灰,即在烟气净化系统(APC)和热回收系统(如节热器、锅炉等)中收集而得的残余物,约占垃圾焚烧灰渣总量的20%左右,它是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质,因其中含有大量可溶性重金属和二恶英而不能直接填埋处理,属于危废代号为HW18。
飞灰是含水率很低的细小尘粒,呈浅灰色粉末状,一般所取灰样的含水率为10%-23%,热灼减率为34%-51%。
飞灰的粒径大小不均,是由颗粒物、反应产物、未反应产物和冷凝产物聚集而成的不规则物体,但总的来说,粒径较小,基本在100μm以下,表面粗糙,呈多角质装,孔隙率较高,比表面积较大,这使铅和镉等易挥发性金属在其表面凝结富集。
国内外对垃圾飞灰的主要处理方法有固化与稳定化技术、湿式化学处理法、安全填埋法。
1、固化与稳定化技术是国际上处理有毒废物的主要方法之一,而凝胶材料是最重要的固化稳定化材料。固化与稳定化技术的方法主要有水泥固化法、凝石稳定化法、熔融固化技术、烧制陶粒技术。
2、飞灰湿式化学处理法有加酸萃取和烟气中和碳酸化法等,该工艺运行成本较低,可回收重金属和盐类。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。
3、安全填埋法是将垃圾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,这是目前垃圾焚烧飞灰处理最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。
飞灰固化处理技术的几种形式
1、水泥固化法(常用方法)
固化处理是利用固化剂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。水泥是最常见的危险废物固化剂,因此工程中常采用水泥对焚烧飞灰进行固化处理。
飞灰被掺入水泥的基质中后,在一定的条件下,经过一系列的物理、化学作用,使污染物在废物水泥基质体系中的迁移率减小(如形成溶解性比金属离子小得多的金属氧化物)。有时,还添加一些辅料以增进反应过程,最终使粒状的物料变成粘合的混凝土块。从而使大量的废物因固化而稳定化。因此,尽管水泥固化处理飞灰具有工艺成熟、操作简单、处理成本低等优点,但由于垃圾焚烧飞灰中含有较高的氯离子,采用水泥固化法处理必须进行前处理,以减少氯离子对固化后砌块的机械性能以及后期重金属离子浸出等问题,这样在很大程度上提高了对飞灰处置场建设和运行的要求,造成成本增加,限制了该方法的应用。
2、石灰固化
石灰固化是指以石灰、粉煤灰、水泥窑灰以及熔矿炉炉渣等具有波索来反应的物质为固化基材而进行的危险废物固化或稳定化的操作。
3、药剂稳定化法(常用方法)
药剂稳定化技术以处理重金属废物为主,目前已经发展了多种重金属稳定化技术,如pH值控制技术、氧化,还原电势控制技术、沉淀技术、吸附技术和离子交换技术等。这类技术目前在垃圾焚烧飞灰稳定化处理方面应用较少,但是一个发展方向。尤其是药剂稳定化与其它稳定化方法相比具有工艺简单、稳定效果好、费用低廉等优点。
4、沥青固化
沥青固化作为热塑性材料固化技术的代表,是以沥青类材料作为固化剂,与飞灰在一定的温度下均匀混合,产生皂化反应,使有害物质包容在沥青中形成固化体,从而得到稳定。由于沥青属于憎水物质,完整的沥青固化体具有优良的防水性能。沥青还具有良好的黏结性和化学稳定性,而且对于大多数酸和碱有较高的耐腐蚀性。
5、熔融固化技术
1)烧结法
烧结法是将待处理的危险废物与细小的玻璃质,如玻璃屑、玻璃熔融固化技术粉混合,经混合造粒成型后,在1000~1100℃高温熔融下形成玻璃固化体,借助玻璃体的致密结晶结构,确保固体化的永久稳定。但该方法需充分结合化学稳定和熔融处理工艺才能降低垃圾焚烧飞灰对环境的危害。
2)熔融法
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140O℃左右的高温,使飞灰熔融后经过一定的程序冷却变成熔渣,熔渣可作为建筑材料,实现飞灰减容化、无害化、资源化的目的。熔融固化需要将大量物料加温到熔点以上,无论采用电或其它燃料,需要的能源和费用都相当高。相对于其它处理技术,熔融固化的最大优点是可以得到高质量的建筑材料。
6、凝石稳定化法
目前凝石技术体系已趋于成熟。凝石的生产是利用具有火山灰活性的固体废弃物,包括粉煤灰、冶金渣、煤矸石、油页岩渣、预处理过的尾矿、黄河砂、城市建筑垃圾、以及天然火山灰等硅铝质物料,加入少量或不加水泥熟料,再配入1%-5%的成岩剂,经分别磨细再混匀或一起混磨工艺制备而成的,能够在许多场合替代水泥的硅铝基胶凝材料。凝石是基于仿地成岩原理制备而成的硅铝基胶凝材料。
7、烧制陶粒技术
该方法所见报道甚少,但是在专利CN1830885《利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法》中提到一种利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法,其原料组成及质量分数为:飞灰20%-80%,其余为黏土;经配料、造粒、高温煅烧制成陶粒产品;所述高温煅烧的烧结温度为1000-1400℃。
8、地聚物固化技术(新型方法)
地聚物是一种以水玻璃和氢氧化钠等采用一定的工艺激发偏高岭土、工业废渣等含铝硅酸盐物质制得的新材料。 地聚物有单硅铝、双硅铝和三硅铝三种结构,利于固定重金属。 地聚物的特殊结构可以把飞灰中的金属和其他毒性物质分割包围在环状分子之间结合形成密闭的空腔内或被吸附而包容在聚合体中,达到固化效果。

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