[摘 要]生活垃圾焚烧飞灰成分重含有各种可能对环境构成明显危害的重金属元素，本文分析了目前主要的生活垃圾焚烧飞灰处理技术，重点讨论了重金属的固化/稳定性处理，并对生活垃圾焚烧飞灰的相关处理处置技术进行了展望。
[关键词]生活垃圾焚烧；飞灰；重金属；药剂稳定化
生活垃圾焚烧飞灰是指生活垃圾焚烧后在烟气净化、热回收利用等系统中收集的焚烧残余物。飞灰中主要含有较大量的易溶盐类，铝、钠、钾、锌、硅等金属氧化物，还有含有对环境危害较大的重金属污染物如Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、As、Ni 和 Hg 等，另外飞灰中还富集了焚烧过程中产生的二噁英类物质，研究表明其含量最高可达3.83ng/g 以上，为一般土壤背景值的60倍以上。
1 目前垃圾焚烧飞灰处理技术简介
1.1水泥固化技术
利用垃圾焚烧飞灰与水泥成分相近的特点，有研究表明可在混凝土制备中采用飞灰替代部分水泥以实现资源化利用。水泥固化技术目前在全世界范围内应用广泛，也是我国目前生活垃圾飞灰主要处理技术，其优点在于原料丰富、工艺成熟、操作简便、成本低廉等，但缺点也很明显，主要表现在：需加入水泥进行固化，增加固化后体积，不利于减量化；飞灰中二噁英固化后依然存在，无法实现降解；部分重金属固化后稳定性不佳，易受酸性介质侵蚀；固化消耗大量水泥，不利于碳减排等。
1.2 化学药剂稳定技术
化学药剂稳定技术是利用化学药剂生成难溶、稳定的化合物，以此阻断飞灰中重金属的析出，将飞灰中有毒有害物质稳定化后使其溶解性、迁移性及毒性物质降低到安全程度的过程。化学药剂一般包括有机药剂和无机药剂，有机药剂主要是鳌合高分子物质，无机物目前主要采用硫化物、硅酸盐、石灰和磷酸类药剂，根据选用药剂的不同，其固化效果也各不一样。周斌等利用绿矾、碳酰二氢钠、TMT-18 和碳酰肼对飞灰进行稳定化研究，结果表明配合使用无机药剂和有机螯合剂相比单独使用无机药剂或者螯合剂，对飞灰中重金属的稳定化效果更加突出。
1.3 熔融固化技术
熔融固化技术根据温度不同，一般可分为烧结法和熔融/玻璃化两种。由于该技术采用高温处理方式，可以实现飞灰中二噁英类有机污染物的降解和重金属的有效固化，目前在发达国家发展迅速。
(1)烧结法。烧结法是根据材料行业方式，一般采用 1000 ℃~1100 ℃温度，将飞灰中气孔从晶体中排除，使颗粒黏结，最终烧制成致密坚硬的烧结体。Mangialardi T等在 1140 ℃高温下对处理后的飞灰进行煅烧形成烧结体，其抗压强度可符合混凝土中粗集料强度的要求。
(2)熔融/玻璃化。熔融法是在利用专用燃料炉在 1400 ℃左右的高温下使飞灰熔融，然后经过冷却转变为熔渣，熔渣可作为建材综合利用，最终实现减量化、无害化和资源化的效果。熔融固化技术是当前世界上焚烧飞灰处理前沿研究方向，研究表明使用高温熔融技术处理飞灰可以有效分解飞灰中的二噁英，在熔融过程中，二噁英的分解率可高达 99.0 %以上。Park YJ等在1500 ℃高温下对飞灰进行熔融处理，产生的玻璃固化体经测试，其强度和抗折强度均达到资源化利用要求。王学涛等利用旋风炉对而焚烧飞灰进行处理，结果显示熔融后熔渣重金属浸出率有明显降低，可满足美国 EPA 标准要求。另外还有一些研究利用热等离子体发生器装置进行熔融处置的，其终产物均对重金属有很好的固化效果，并可进行综合利用。
2.垃圾焚烧飞灰中重金属的固化/稳定化处理
2.1 材料与方法
主要试剂：Na2S(国药集团化学试剂有限公司)、NaH2PO4(国药集团化学试剂有限公司)、Na2HPO4(国药集团化学试剂有限公司)，以上试剂均为分析纯。
主要仪器：WJ9582 全自动翻转式振荡器(东西仪(北京)科技有限公司)、AL204 电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)、ICP-5000 电感耦合等离子体发射光谱仪(聚光科技股份有限公司)。
实验所用焚烧飞灰来自某生活垃圾焚烧发电厂飞灰贮仓，该厂采用 2 台日处理能力为 500 t 的机械炉排炉焚烧炉，焚烧炉烟气采用“半干法喷雾脱酸+活性炭喷射吸附+袋式除尘器”组合工艺进行处理。
实验方法有下列几种：
(1) 单一无机药剂稳定化处理实验
考察 Na2S、Na2HPO4 和 NaH2PO4 三种无机药剂在不同投加量下(以药剂与飞灰的质量百分比来计算)对飞灰中重金属稳定化的影响效果，筛选确定出最佳的无机稳定化药剂。
(2) 水泥固化-药剂稳定化协同处理实验
称取一定量的飞灰样品，分别掺入不同质量比的水泥，加入一定量的稳定化药剂，控制固液比为 0.5充分搅拌养护 7 d 后进行浸提实验。
(3) 重金属浸出毒性
飞灰中重金属的浸出毒性按照《固体废物 浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T 300-2007)进行测定。
2．2 实验结果
2.2.1 飞灰重金属浸出毒性
根据 HJ/T 300-2007，对采集的飞灰样品重金属浸出毒性进行测定，结果见表 1。由表 1 可知，飞灰浸出液中 Pb、Cd 的浸出浓度均超出 GB 16889-2008 标准规定的浓度限值，其余各元素均未超过生活垃圾填埋场入场填埋限值要求，因此本文中飞灰稳定化处理重点分析对 Pb 和 Cd 的处理效果。
2.2.2 稳定化药剂的筛选
称取一定量的飞灰样品，控制 Na2S、NaH2PO4、Na2HPO4 投加量分别为 0.5 %、1.0 %、1.5 %、2.0 %、2.5 %、3.0 %，考察不同的无机药剂对飞灰中 Pb 和 Cd 的稳定化效果. 当 Na2S 的投加量为 0.5 %时，Cd的浸出浓度低于 GB 16889-2008 的限定值，但 Pb 的浸出浓度仍高于限定值；当 Na2S 投加量增加到2 %时，Pb、Cd 的浸出浓度均低于标准限值。对比三种无机药剂的处理效果发现，Na2S 对 Cd 的处理比 NaH2PO4 和 Na2HPO4 更好，而对 Pb 的稳定化处理效果三种药剂差异不大。综合分析考虑，Na2S、NaH2PO4、Na2HPO4 这三种无机药剂处理飞灰中的重金属时，Na2S 的处理效果相对NaH2PO4 与 Na2HPO4 更好，因此筛选确定后续实验稳定化药剂采用 Na2S。
2.2.3 水泥固化-药剂稳定化协同处理的效果
控制水泥掺入量为 15 %，液固比为 0.5，分别加入 0.2 %、0.4 %、0.6 %、0.8 %、1.0 %的 Na2S，考察水泥固化-药剂稳定化协同处理 Pb、Cd 的效果,随着 Na2S 投入量的增加，固化体中 Pb与 Cd 的浸出浓度不断降低。当 Na2S 投加量为 0.4 %时，Cd 的浸出浓度低于 GB 16889-2008 的限定值，但 Pb 的浸出浓度仍高于限定值；当 Na2S 投加量为 0.6 %时，Cd、Pb 浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)规定的限值要求。
3 展望
除去以上介绍的几种处理技术外，目前还有分离萃取技术、水热处理技术等，但每种方法都存在一定的缺点与不足，能符合环境安全且具有普遍适用性的飞灰处理技术仍需进一步研究完善。
参考文献
[1]闵海华，韩正平，刘淑玲．生活垃圾焚烧厂飞灰固化方法的优化研究[J]．环境卫生工程，2017，25(01)：27-29．
[2]赵友杰,孙英杰,范新秀,等.渗滤液浸沥下稳定化飞灰中重金属的浸出行为 [J]. 中国环境科学, 2018,38(4):1411-1416.