近日,环卫科技网推文《利用垃圾焚烧飞灰制砂!总投资1.5亿元》,报道了广东省云浮市拟将垃圾焚烧飞灰经过二噁英脱除和水洗脱氯、脱重金属处理后制砂,引起业内人士的高度关注。
从留言看,虽然读者普遍认同飞灰资源化利用是大势所趋,但同时也对飞灰制砂的预处理工艺是否成熟可靠以及产品的使用安全性存在疑虑!而读者最关心的这两大问题,也堪称是飞灰资源化利用道路上的两只“拦路虎”!
飞灰的危害和主要处理途径
根据生态环境部行业标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020)定义,垃圾焚烧飞灰是指生活垃圾焚烧设施的烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。处理工艺包括水洗、固化/稳定化、成型化、低温热分解、高温烧结、高温熔融等。
资料显示,炉排炉的飞灰产生量约为生活垃圾焚烧量的3%~5%,循环流化床炉的飞灰产生量可达垃圾焚烧量的10%~15%。幸运的是,目前国内垃圾焚烧项目主要采用炉排炉工艺,以2021年全国焚烧处理生活垃圾2.1亿吨计算,每年约产生飞灰630~1050万吨,取中间数并略微向上修正,估算飞灰年产量约850万吨。未来随着垃圾焚烧处理率的进一步提升,飞灰产量还会不断增长。
飞灰的危害主要体现在其中含有苯并芘、苯并蒽、二噁英等有机污染物和汞(Hg)、铬(Cr)、镉(Cd)、铅(Pb)等痕量重金属,其中,二噁英类有机物的含量最高达3.83ng/g,为一般土壤背景值的60倍,一旦进入土壤、地表水和地下水,不仅会造成生态环境的污染,甚至还会通过食物链在生物体内聚积,严重危害人体健康。
另外,飞灰还具有高盐属性。飞灰中的盐多以可溶性氯化物或氯酸盐的形式存在,含量一般为10%~30%,最高也可达40%左右,可溶性氯盐是飞灰无害化、资源化处置的难点,增加重金属的浸出毒性和迁移风险,还会降低资源化产品的强度和稳定性在高温熔融/烧结的过程中,飞灰内可溶盐会挥发至烟气中,造成设备堵塞、腐蚀、结皮等问题。
正是飞灰的这两大特性铸就了上文提到的两只“拦路虎”。不管是填埋处理,还是资源化利用,首先要解决的问题都是如何降低飞灰的毒性和脱盐。
目前国内飞灰处理主要采取稳固化(螯合)后进入生活垃圾填埋场填埋处置。但根据《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》,地级及以上城市和具备焚烧处理能力或建设条件的县城,原则上不再规划和新建原生垃圾填埋设施。使得飞灰填埋只能依靠存量生活垃圾填埋场,随着库容日渐减少,飞灰即将面临“无处可填”的困境。
另外,飞灰作为危险废弃物,虽然政策上允许其进入生活垃圾填埋场填埋,但生活垃圾填埋场的建设、运行管理等要求均显著低于专业的危险废物填埋场,填埋飞灰存在一定环境风险。加之飞灰中水溶性盐含量较高,而飞灰进入生活垃圾填埋场无水溶性盐的控制指标,一旦渗漏,对地下水、土壤可能造成不可估量的污染。
因此,近年来,飞灰的资源化利用技术开始进入大众的视野,主要去向就是成为建材,例如本文开头提到的飞灰制砂,还有普及性更高的水泥窑协同处置飞灰技术。据不完全统计,目前北京、浙江、江苏、河南、安徽等11个省份有18个正常运营的水泥窑协同处置飞灰项目,处置能力115.95万吨/年,其中浙江省仅水泥窑协同处置能力就达29万吨/年。
但飞灰作为建材必须要做到“消毒”,即去除二噁英类、重金属等有毒物质,例如前文的飞灰制砂,就提到先用“低温高速碳化”工艺脱去二噁英;还要做到“脱盐(脱氯)”,否则过高的氯含量会严重影响产品质量,并降低建筑物的安全性和使用寿命,最常用的是“水洗”。
因此飞灰的水泥窑协同处置也常被统称为“水洗+水泥窑协同处置”,经过水洗后的脱氯灰渣,部分替代水泥原料进入水泥窑内高温煅烧,飞灰中的二噁英类物质在高温下被彻底分解,重金属则被完全固化在水泥晶格中,从而实现飞灰安全、环保、稳定地协同处置。
飞灰资源化,“水洗”是关键!
水洗,作为飞灰资源化利用过程中的必备工艺,目前也存在部分问题。一是标准缺失。目前国家并无有关飞灰水洗等预处理过程的污染控制标准,水洗过程中产生的废水、废渣如何处置?无规可查;二是副产物水洗盐的进一步资源化利用还是空白。水洗盐的主要成分是氯化钾、氯化钠、氯化铵、硫酸钠等杂盐,目前这部分盐产物的综合利用处于受限和无序状态。
近日,四川省生态环境厅开始对《四川省生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯污染控制技术规范(试行)(征求意见稿)》(以下简称:标准)公开征求意见,这是国内首个针对飞灰水洗脱氯污染控制的标准规范。标准正式出台后,将有效填补飞灰资源化利用的标准空白。
标准编制说明提到,2022年,四川飞灰产生量为45.5万吨。全省已建成40座焚烧发电厂,日焚烧能力4.52万吨。根据《四川省生活垃圾焚烧发电中长期规划(2022年修订)》,预计到2030年,焚烧处置能力将达7.28万吨/日,全省飞灰年产生量可能超百万吨。
目前,四川省内飞灰均采取稳固化(螯合)后进入生活垃圾填埋场填埋处置。据调研统计,全省有22家焚烧厂反映存在飞灰填埋场容量不足或无固定飞灰填埋场等问题,有些地方甚至已无填埋容量。虽然成都、绵阳、广安等地均在探索飞灰综合利用途径,但还未形成实际综合利用能力。
从此处可以看出,四川的步骤是垃圾焚烧飞灰资源化,“标准先行”,非常值得点赞!
标准规定了生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯过程中的污染控制和排放要求,飞灰水洗液净化过程中产生的各种盐产物(包括但不限于氯化钠、氯化钾、硫酸钠、碳酸钙和硫酸钙)的用途和其中有害物质的控制指标,明确了生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯过程的环境监测及环境管理要求。适用于四川省生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯工艺过程的污染控制,不适用于水洗后剩余固相的综合利用污染控制。
关于水洗脱氯,标准是这样规定的!
由于飞灰的成分与生活垃圾来源、垃圾焚烧厂尾气处理工艺等均有关,同时水洗工艺参数控制及运行成本与飞灰中的成分密切相关,因此在“飞灰水洗脱氯过程污染控制要求”部分,标准首先规定“企业应制定飞灰接收标准,飞灰入场前应进行取样分析,对不符合入场条件的飞灰应拒收。”
飞灰,既然称之为“灰”,是因为它是细颗粒物,为避免在转运过程中飘散和遗撒造成二次污染并危害人身健康,标准规定“入厂飞灰应采用封闭包装或置于密封容器内,或使用封闭槽罐车运输,飞灰运输、接收、装卸及贮存的其他要求应符合HJ2025和GB18597”。
为控制好水洗过程中的水灰比,标准规定“飞灰制浆、水洗应设置灰、水自动计量控制系统,并采用全密闭装置,同时设置返料设施”,生产废水则应返回工艺过程进行循环使用,不得外排。
关于飞灰水洗脱氯残渣中可溶性氯含量,标准做出了比HJ1134-2020更严格的规定:可溶性氯含量“应不高于1.5%,以不高于1%为宜”(注:HJ1134-2020规定的可溶性氯含量指标为“应不超过2%,以不高于1%为宜”)。
对于飞灰水洗工艺的副产物水洗盐,标准要求,水洗盐在满足有害物质限值要求条件下,可作为工业生产原料,但禁止进入食品加工、饲料生产、畜牧、水产养殖、医药等行业领域。
标准规定,飞灰水洗盐产物中有害物质应满足表1规定限值,其中二噁英限值为40ng-TEQ/kg,重金属限值为铅≤25 mg/kg,镉≤2.5 mg/kg,汞≤0.15 mg/kg,砷≤5 mg/kg,总铬≤15 mg/kg等,详见表1。
表1 飞灰水洗盐产物中有害物质控制限值
标准全文可在四川省生态环境厅网站下载,公开征求意见时间为2023年11月9日至2023年12月10日。相关单位和个人如有意见建议,可通过电子邮件或书面形式反馈。
邮寄地址:成都市高新区科园南路88号 四川省生态环境厅固体废物与化学品处
邮政编码:610041
联系人:四川省生态环境厅固体废物与化学品处 林吉
四川省固体废物与化学品管理中 贺艳娟
联系方式:028-62326527
邮箱:209925712@qq.com
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