【水泥人網】摘要:本文分析了城市垃圾處理技術的現狀和發展趨勢；介紹了城市垃圾焚燒飛灰處理技術的發展和資源化利用的緊迫性；闡述了水泥生產中資源化利用垃圾焚燒飛灰的可行性和前景；回顧了國內外水泥生產協同處理固體廢物技術的發展歷程，并提出了目前亟需解決的一些關鍵技術。在廣泛研究的基礎上，明確指出了水泥生產中資源化利用垃圾焚燒飛灰是實現焚燒飛灰資源化利用和無害化處理的重要途徑。
引言
隨著經濟的高速發展，人民生活水平迅速提高，我國城市固體廢物產生量急劇增加。l987年全國城市生活垃圾清運量僅5 398萬t，到l997年猛增至1.2億t，2002年我國城市垃圾已達1．5億t以上，并以每年8％-10％的增長率增加[1]。預計到2010年，我國城市生活垃圾的年排放量將高達2．1億t。急劇增加的城市垃圾的排放已成為制約經濟發展的重要因素，對人類的生存環境也構成了威脅，如何經濟有效地治理這些垃圾，防止污染，也日益成為全社會關注的追切需要解決的熱點問題。
1城市生活垃圾處理技術現狀
目前對于城市生活垃圾的處理已由過去的簡單清除、野外堆放和露天簡易填埋等初級處理方式漸漸提高到堆肥發酵、衛生填理、焚燒發電和資源化等高級處理方式。隨著可用垃圾填埋場地的減少、填埋成本的提高，以及堆肥受市場影響且堆肥質量不理想，使得垃圾焚燒越來越受到重視。焚燒能減少垃圾90％以上的體積，還可將垃圾中貯存的化學能轉變為熱能或其它形式的能量進行回收，具有處理速度快、占地面積小、減量化和無害化效率高等優點。國外垃圾焚燒發展較早，目前世界年焚燒處理量達1．3億t。日本、丹麥垃圾焚燒的比例分別高達95％、56％。
基金項目：國家高技術研究發展計剃(863)項目(2006AA062363)
焚燒法處理固體廢物尤其是城市生活垃圾因其高效快捷、減容顯著、能源利用率高等優點在全世界得到廣泛的應用，預計將成為城市垃圾的主要處理方式之一剛。近年來，我國建設現代化大型生活垃圾焚燒J¨一的發展速度很快，城市生活垃圾焚燒總容量已超過15 000 t／d。“十五”期間建設各類焚燒爐50多座，“十一五”期問規劃中的焚燒爐有80多座，此外還有相當數量的生活垃圾焚燒發電廠正在醞釀之中。根據對我國垃圾成分變化的分析，國家有關部門已明確，垃圾焚燒將成為城市垃圾的主要處理方式之一。
2焚燒飛灰的化學成分及危害性
垃圾焚燒會產生一定量的垃圾焚燒灰渣，其中在熱回收系統、煙氣凈化系統收集的物質，即垃圾焚燒飛灰，往往占到被焚燒垃圾量的3％-5％，甚至l0％-15％【4】。表l和表2是上海浦東御橋垃圾焚燒廠的焚燒飛灰的分析結果。
要知，垃圾焚燒飛灰的主要化學成分是：三Uz、算a?、Al20，和Fm0，，以及大量的C]-S0，和堿要。。竺妻；，可知，垃圾焚燒飛灰還含有較高濃度的能 警水浸出的可溶性Cd、Pb、Cu、Zll Cr等多種有害重 金孽翟質。此外，二惡英和呋哺等有機污染物也將在j灰摯體中富集存在，這些有毒有害污染物的存在對竺。F變竺、周圍生態琢境和人體健康構成了潛在的生態與譬藤風險。
3焚燒飛灰處理技術發展現狀與趨勢
3?1城市垃圾焚燒飛灰處理的緊迫性
隨著越來越多的垃圾焚燒廠的建成與投入使用，我國垃圾焚燒飛灰的排放量也將越來越巨大。《國家 危險廢物名錄》已將垃圾焚燒飛灰規定為編號為HWl8的危險廢物，國家環境保護總局在2001年頒布的《危險廢物污染防止技術政策》也對焚燒飛灰的處置闖題作了相應的規定：不得在產生地長期貯存；不得進行簡易處置及排放。生活垃圾焚燒飛灰在產生地必須進行必要的固化和穩定化處理之后方可運輸。 生活垃圾焚燒飛灰須進入安全填埋廠進行安全填埋處置。但垃圾焚燒飛灰的填埋占用土地，且安全填埋處理的費用很高，廠址難尋，目前我國只有深圳、沈陽、上海等幾個城市建設了符合技術規范的危險廢物填埋廠，同時已建危險廢物填埋場的填埋能力和使用期限都十分有限，也不完全排除有造成二次污染的潛在司能性。這些問題已經成為影響垃圾焚燒技術推廣的重要因素。因此，研究開發適宜的焚燒飛灰處理技術已成為近年來的熱點之一。
3．2國際上焚燒飛灰處理技術發展現狀?
國際上現有的焚燒飛灰處理技術主要包括固化／穩定化處理、濕式化學處理與高溫處理三種。?
固化／穩定化技術是國際上目前處置重金屬廢物 和其他菲金屬危險廢物的重要手段，其目的是使危險廢物中的所有污染組分呈化學惰性或被包容起來f5]，以便運輸、利用和處置。水泥固化技術是一種最常用 的危險廢物固化技術，其基本原理在于通過固化、包容，減少有害固化廢物的表面積和降低其可滲透性， 達到穩定化、無害化的目的，美國環保局曾將此技術稱為處理有毒有害廢物的最佳技術刪。但傳統的水泥固化技術在處理含水率較高的廢物時，需要使用大量水泥，致使廢物增容比較大，給后續的運輸與處理帶來困難，也大大提高了處置費用，并需要大量的填埋場地。濕式化學處理是利用化學藥劑通過化學反應，使有毒有害物質轉變為低溶解性、低遷移性及低毒性物質的過程。藥劑穩定化處理具有處理過程簡單、設備投資低、最終處理量少的優點，但是會產生高濃度無視鹽廢水，需要進一步處理。由于焚燒飛灰組分及重金屬形態的復雜性，以及對反應機理缺乏起碼的認識，因此很難找到一種普遍適用的化學穩定劑，也是該技術至今沒有進入規模化應用的原因之一f71。高溫處理包括熔融和燒結兩種方式，高溫可以對焚燒飛灰中的二惡英類有害物質進行徹底分解破壞，其分解率可離達99．9％tsJ。熔融可使飛灰中固體顆粒發生熔融相變，成為液態熔渣，然后經快速冷卻形成致密的玻璃態熔渣，將重金屬固化在網格中實現穩定化目的。
目前大約有4％灰渣采用熔融法處理，我國也有很多關于熔融技術研究的報道p幽。熔融處理的缺點在于所需能源和費用很高。燒結是在高溫作用下，固體顆粒獲得擴散能量，將大部分甚至全部氣孔從晶體中排除，在低于熔點溫度下變成致密堅硬的燒結體并符合材料特性的要求。物料在燒結過程中可以有效地固化各種重金屬。歐美發達國家生活垃圾焚燒飛灰中堿金屬氯化物含量較低，常將其作為硅酸鹽水泥的一部分原料入窯煅燒。垃圾焚燒飛灰經燒結后成為陶瓷狀固體，可做混凝土骨料，以及用于路基、堤壩等。
目前，許多國家將飛灰與底渣混合收集共同處理處囂，近年來歐美發達國家在此方面的研究主要集中在飛灰固化作為建筑材料方面。對焚燒飛灰固化德定化的研究主要集中在改進水泥固化工藝和技術，以及研究高效固化／穩定化藥劑和采用穩定化技術代替固化技術。化學穩定化與其它處理方法相比，具有節能、效果好而費用適中的優點，但是，由于是在常溫下進行，對二惡英沒有分解和破壞效果，因而處理后的飛灰仍應填堙。日本和韓國等亞洲國家由于生活垃圾中塑料類物質含量較高，焚燒飛灰中氯化物，尤其是堿金屬氯化物含量較高，采用水泥或石灰固化時其固化體的強度與浸水持久性較差，其對重金屬的阻截僅是由于其強堿性作用的緣故。同時對重金屬的長期固定效果差，二惡英很難被消除或穩定化。因此，日本和韓國相關研究主要集中在高溫處理，尤其是熔融玻璃化方面。高溫處理法雖然處理費用較高，但因其穩定化程度高，品質均勻，可達到無害化、穩定化和資源化的目標，已受到越來越多的關注。特別是利用水泥窯獨特的高溫環境以及完善的污染控制系統的優勢，焚燒灰渣水泥窯處理技術越來越受推崇。