生態化的煙塵處理技術 擊破飛灰疑云處理難題

2015年中國的垃圾產生量大約為25,000萬噸/年，其中城市生活清運量約為16,000萬噸左右。隨著十三五的開展，2020年我國的目標焚燒率將從目前的34%左右達到接近50％，與此相應，飛灰的產生量將越來越多。

 中國城市建設研究院有限公司環境工程公司副總經理黃文雄在2015（第九屆）固廢戰略論壇上表示，未處理的飛灰按現行法律法規，屬于危險廢棄物，必須進入危廢填埋場處置。然而目前的危廢填埋能力，無法滿足急速增長的飛灰的處置需要，隨著飛灰產生量的迅速增加，問題日益嚴峻。在這種背景下，飛灰的違規處理正日益成為尖銳的環保與社會問題。

 以下內容根據嘉賓發言整理，未經本人審核：

 “十三五”末垃圾焚燒比例或上升到50%  飛灰量將急增

 2015年中國的垃圾產生量大約為25,000萬噸/年，其中城市生活清運量約為16,000萬噸左右。近兩年，垃圾焚燒方式飛速發展，預計到“十三五”末，垃圾焚燒比例可能會有現在的30%上升至50%。作為焚燒的副產物飛灰也急劇增大。

由圖1可見：飛灰產出量>危廢估計填埋能力

垃圾直接填埋存在填埋場容量和環境方面的問題，因此垃圾焚燒的處理方式增長很快。如圖1所示，從2010年到2014年，5年內垃圾焚燒產生的飛灰增長達到2.4倍。

隨著十三五的開展，2020年我國的目標焚燒率將從目前的34%左右達到接近50％，與此相應，飛灰的產生量將越來越多。

垃圾焚燒產生的飛灰中包括大量有害重金屬，合規處理正成為重要課題。

未處理飛灰按現行法律法規，屬于危險廢棄物，必須進入危廢填埋場處置。表中可見，目前的危廢填埋能力，無法滿足急速增長的飛灰的處置需要，隨著飛灰產生量的迅速增加，問題日益嚴峻。

在這種背景下，飛灰的違規處理正日益成為尖銳的環保與社會問題，關于這方面的新聞報道屢見報端。

2008年，國家出臺了生活垃圾填埋場污染控制標準（GB16889-2008）的國標 ，規定焚燒產生的飛灰經處理達標后，可以填埋到生活垃圾填埋場。

由圖2可見：飛灰產出量《生活垃圾填埋能力

如圖2所示，生活垃圾填埋場的填埋能力遠遠超過飛灰的產生量。飛灰如果經過適當處理達標后，填埋到生活垃圾填埋場，這對我國今后的垃圾處理來說，是很重要的一個解決方案。另外，根據2014年實施的新環境保護法，除非送去危廢填埋場處置，如果處理沒有達標而擅自填埋，將面對相應懲罰甚至刑責。

由于飛灰處理缺乏技術，不了解處理方法的優劣，或者由于經費限制，很多垃圾焚燒項目業主對飛灰的有效處理方式缺乏了解、非常困惑。

 國外飛灰處理經驗參考  二硫代氨基甲酸鹽成為飛灰重金屬處理的主流藥劑

 作為國外飛灰處理的參考經驗，我們介紹一下以焚燒和填埋處理為主流的日本的相關技術。

圖3：飛灰重金屬處理的主流藥劑 ：二硫代氨基甲酸鹽

 日本垃圾焚燒率達到75%，為世界最高。早在1992年，日本對飛灰的合規處理進行了強制要求。生活垃圾焚燒后，產生飛灰并大幅度減容。飛灰中包含的有害重金屬經過穩定化處理后，填埋處置。

 從技術上來講，以前曾經有水泥添加處理或者二硫代氨基甲酸鹽進行飛灰重金屬處理等方式，目前已經基本上不添加水泥，80％直接用二硫代氨基甲酸鹽處理。

 水泥固化為什么開始停止使用？三個原因：1、穩定化效果差；2、增容效果多，填埋場庫容極大浪費；3、重金屬二次溶出的問題。

 圖3，我們以鉛重金屬為例，采用的是水泥和二硫代氨基甲酸鹽進行二次溶出的情況，藍色情況是水泥固化后重金屬二次溶出，紅色是采用二硫代氨基甲酸鹽的溶出。二硫代氨基甲酸鹽已經成為市場的主流。

 市場上可以分為三類藥劑：二甲胺類藥劑、二乙胺類藥劑、哌嗪類藥劑。穩定性能是比較好，二甲胺和二乙胺會產生有害物質會產生易燃易爆的情況，哌嗪類藥劑這種情況是比較小的。哌嗪類藥劑是他的化學成分，它的有效濃度占重要及的40%左右。

圖4：少量就可將重金屬高效穩定化

 圖4中，顯示了水泥處理和二硫代氨基甲酸鹽處理的特點。

 水泥的成本低，曾用于飛灰的重金屬處理，也曾考慮用水泥處理后將飛灰作為建材再利用，但重金屬處理性能差，需要大量添加，大幅增加填埋量，處理后的飛灰中的重金屬會產生二次溶出，由于飛灰中的氯化物濃度過高，腐蝕性很強，無法作為建材再利用，因此，使用情況越來越少。

 相比之下，利用二硫代氨基甲酸鹽處理，具有高效重金屬處理性能，使用幾個百分點就可以穩定處理重金屬，不會造成增量，同時重金屬的二次溶出也不存在，由于以上優點，目前成為日本重金屬處理的主流。

 對哌嗪類藥劑的三方面綜合評價

 下面是我對課題研究從三個方面進行哌嗪類藥劑的評價。

一、重金屬處理性能；

二、有害物質的含有；

三、有害物質易燃易爆物質的產生

重金屬處理性能

圖5：不同地域重金屬含量的差異

 本次課題研究選擇了國內4個垃圾焚燒廠飛灰進行實驗，100批次的重金屬檢測。分別在華北地區、西南地區以及華東地區和華南地區，分別選擇了飛灰進行了實驗室實驗和現場實驗。

項目1：華南地區

 項目1：華北地區重金屬的分析情況。我們分析條件完全和國標方法一樣，組成采用是XRF，溶出條件采用的是HJ/T300-2007，濃度測定ICP-MS。飛灰超標量不是特別大，鉛相對超標。

項目2：華南地區

 項目2：華南地區的情況，盡管也是鉛和鉻的超標，華北地區數量更大一些，而且用XRF總結出來也是比較大。當添加哌嗪類藥劑5%情況下才達到，遠遠小于我們填埋的限制。

項目3：西南地區

 項目3：采取中國西南地區的飛灰，對TS-300的重金屬處理性能進行確認。

結果顯示未處理飛灰的Pb和Ni的溶出量高于限值。當我們添加哌嗪類2%的情況下發現它是達標了。

 有害物質的含有情況

 二甲胺類的藥劑以其較強的毒害性知名。具體來講，該物質中含有或者可以結合為四甲基福美雙這一物質，該物質屬于致癌性、致畸性物質，時有關于其致畸和致死的報告出現，在日本已被禁止使用。

 另一方面，二乙胺類和TS-300（哌嗪類）藥劑經過分析，不含有這類有害物質。二甲胺類容易產生福美雙這個物質，它會含有或者二次產生福美雙這個物質。但是福美雙具有致癌性、致畸性的特點，在日本已經停止使用。二乙胺和哌嗪類不會產生福美雙。

 有害物質和易燃易爆物質產生

最后，介紹一下重金屬處理藥劑使用中的有害物質和易爆物質的產生情況。

 有一些我們二硫代氨基甲酸鹽實際上是可以通過胺類來合成的，所以我們二硫代氨基甲酸鹽它會產生胺類和二硫化碳，二硫化碳是容易產生易燃易爆的風險。

圖6：有些藥劑會產生二硫化碳（具有毒性?易爆性）

圖7是三類藥劑在現場做實驗的時候，二氧化硫的情況。

二硫代氨基甲酸鹽類藥劑有很多種，有些可能發生化學反應，產生有害并且易爆的二硫化碳氣體。

以下是二硫化碳的主要特性：一種對人體有高度毒害的物質，具有低沸點、高蒸汽壓、揮發性強、易暴露于蒸汽之中、低閃點、高爆炸范圍、易爆等危險性。

綜上所述，哌嗪類藥劑是安全性?重金屬處理性能優異的藥劑。四個藥劑包括水泥和二甲胺、二乙胺、哌嗪類，從安全性、穩定性的性能，綜合評價，哌嗪類是具有一定優勢的。特別是在現在飛灰的處理市場需求是比較大的情況下，在綜合考慮環境安全性以及穩定化效果情況下，哌嗪類藥劑應該引起更大的重視。

謝謝大家！

編輯：陳丹丹