湯小平

（廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心有限公司，廣東廣州 510440）

0 引言

垃圾焚燒是一種常見的垃圾處理方法，通過高溫燃燒將垃圾轉(zhuǎn)化為灰渣和煙氣。然而，這種處理方式產(chǎn)生的飛灰卻成為一個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問題。飛灰中含有大量的有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)物和危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)等，對(duì)環(huán)境和人類健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這一問題，研究人員開始致力于開發(fā)一種協(xié)同無害化處理飛灰的方法。協(xié)同無害化處理是指通過多種技術(shù)和方法的組合，將飛灰中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或降低其對(duì)環(huán)境和人體的危害程度。這種處理方式不僅可以減少飛灰對(duì)環(huán)境的污染，還可以實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，提高垃圾焚燒的可持續(xù)性[1]。

本文旨在綜述目前關(guān)于垃圾焚燒飛灰協(xié)同無害化處理的研究進(jìn)展。首先，介紹飛灰的組成和有害物質(zhì)的特點(diǎn)，以及其對(duì)環(huán)境和人體的潛在危害。其次，探討目前常用的飛灰處理方法，包括固化、穩(wěn)定化和資源化利用等。再次，重點(diǎn)介紹協(xié)同無害化處理飛灰的新技術(shù)和方法，如化學(xué)修飾、熱處理和微生物降解等。最后，總結(jié)目前的研究進(jìn)展和存在的問題，并提出未來研究的方向和展望。通過本文的研究，希望能夠提高垃圾焚燒飛灰處理的效率和無害化程度，為環(huán)境保護(hù)和人類健康提供有益的參考。同時(shí)，也希望能夠引起更多研究人員的關(guān)注和重視，共同推動(dòng)垃圾焚燒飛灰協(xié)同無害化處理技術(shù)的發(fā)展[2]。

1 飛灰的來源

垃圾焚燒飛灰是垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。垃圾焚燒通過高溫燃燒將垃圾轉(zhuǎn)化為灰燼和煙氣，在這個(gè)過程中，垃圾中的有機(jī)物質(zhì)被分解，產(chǎn)生大量的熱能，用于發(fā)電或供熱。同時(shí)，垃圾中的無機(jī)物質(zhì)也會(huì)被氧化，形成固體廢棄物，即垃圾焚燒飛灰。垃圾焚燒飛灰的成分主要包括金屬、玻璃、陶瓷、礦物質(zhì)等無機(jī)物質(zhì)，以及少量的有機(jī)物質(zhì)和其他雜質(zhì)。這些飛灰通常需要經(jīng)過處理和分類，以減少對(duì)環(huán)境的影響，并確保其安全處理和處置[3]。

2 飛灰的特性

垃圾焚燒飛灰含有高濃度的重金屬和有機(jī)物。這些重金屬包括鉛、鎘、汞等，它們對(duì)環(huán)境和人體健康有潛在的危害。有機(jī)物方面，垃圾焚燒飛灰中含有多種有機(jī)化合物，如多環(huán)芳烴和二噁英等，這些也是致癌物質(zhì)。以常規(guī)爐排爐生活垃圾焚燒為例，其產(chǎn)出飛灰化學(xué)成分如表1 所示。此外，垃圾焚燒飛灰還具有一定的毒性和腐蝕性，對(duì)土壤和水體造成潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)。因此，正確處理和處置垃圾焚燒飛灰以減少對(duì)環(huán)境和人類健康的潛在影響是非常重要的。

表1 焚燒生活垃圾產(chǎn)生的飛灰化學(xué)成分

3 飛灰?guī)淼沫h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

垃圾焚燒帶來了一些環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，其中之一就是垃圾焚燒飛灰的問題，產(chǎn)生的飛灰含有大量的有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)物和毒性物質(zhì)等。這些有害物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。重金屬具有高度的毒性和持久性。當(dāng)這些重金屬進(jìn)入土壤和水體中，會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成潛在的危害。有機(jī)物和毒性物質(zhì)可能會(huì)通過空氣傳播，對(duì)周圍的居民和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。這些物質(zhì)會(huì)引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病、癌癥和其他健康問題。處理飛灰需要采取特殊的措施，以確保其不會(huì)進(jìn)一步污染環(huán)境。然而，目前對(duì)于垃圾焚燒飛灰的處理方法還存在一定的局限性，需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)[4]。

4 常用飛灰協(xié)同無害化處理及資源化利用技術(shù)

4.1 固化/穩(wěn)定化技術(shù)

4.1.1 水泥固化技術(shù)

水泥固化技術(shù)通過將垃圾焚燒飛灰與水泥、石灰等固化劑混合，形成固體塊狀物質(zhì)。這種固化物質(zhì)具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠有效地固定飛灰中的有害物質(zhì)，防止其釋放到環(huán)境中。水泥固化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單、成本低廉，并且可以將垃圾焚燒飛灰轉(zhuǎn)化為可利用的資源。固化后的飛灰可以作為建筑材料的摻合料，用于生產(chǎn)水泥制品、砌塊等。同時(shí)，固化后的飛灰還可以用于填充土壤、修筑道路等工程，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。然而，水泥固化技術(shù)也存在一些問題，如固化過程中可能產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，對(duì)環(huán)境造成一定影響。因此，在應(yīng)用水泥固化技術(shù)時(shí)，需要合理控制固化劑的用量，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。通過該技術(shù)，可以將垃圾焚燒飛灰轉(zhuǎn)化為可利用的資源，減少對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)垃圾資源化利用的目標(biāo)[5]。

4.1.2 化學(xué)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)

化學(xué)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)通過添加化學(xué)藥劑，將垃圾焚燒飛灰中的有害物質(zhì)與藥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化合物或固體物質(zhì)。這種技術(shù)能夠有效地固定飛灰中的有害物質(zhì)，防止其釋放到環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)飛灰的無害化處理。優(yōu)點(diǎn)在于處理過程簡(jiǎn)單、操作方便，并且能夠?qū)⒗贌w灰轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的物質(zhì)，減少對(duì)環(huán)境的污染。穩(wěn)定化后的飛灰可以用于填埋場(chǎng)的覆蓋層，或者作為建筑材料的摻合料，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。但是藥劑的選擇和添加量的控制需要謹(jǐn)慎，以避免對(duì)環(huán)境和人體健康造成負(fù)面影響。此外，穩(wěn)定化后的飛灰仍然需要進(jìn)行妥善的儲(chǔ)存和管理，以防止再次釋放有害物質(zhì)[6]。

4.2 熱處理技術(shù)

4.2.1 燒結(jié)技術(shù)

燒結(jié)技術(shù)通過將飛灰與適量的添加劑進(jìn)行混合，并在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，使其形成堅(jiān)固的燒結(jié)體。這種燒結(jié)體具有較高的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，能夠有效地固化和穩(wěn)定飛灰中的有害物質(zhì)。燒結(jié)技術(shù)的無害化處理過程中，還可以添加一些吸附劑和固化劑，以進(jìn)一步降低飛灰中有害物質(zhì)的含量。例如，添加活性炭可以吸附飛灰中的重金屬離子，而添加水泥可以固化有害物質(zhì)，防止其釋放到環(huán)境中。除了無害化處理，燒結(jié)技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰的資源化利用。燒結(jié)體可以作為建筑材料的原料，用于生產(chǎn)磚塊、砌塊等建筑材料。同時(shí)，燒結(jié)體中的有機(jī)物質(zhì)也可以通過熱解等方法進(jìn)行回收利用，用于能源生產(chǎn)或化學(xué)工業(yè)。通過該技術(shù)，可以將垃圾焚燒飛灰轉(zhuǎn)化為有用的建筑材料，并減少對(duì)環(huán)境和人體健康的影響。

4.2.2 熔融/玻璃化技術(shù)

熔融/玻璃化技術(shù)通過將飛灰與適量的玻璃形成劑混合，并在高溫條件下進(jìn)行熔融處理，使得有害物質(zhì)和重金屬被固化在玻璃基質(zhì)中。這樣處理后的飛灰具有較好的穩(wěn)定性和無害性，可以有效地防止有害物質(zhì)的釋放和滲漏。經(jīng)過處理后的飛灰可以用作建筑材料的添加劑，用于生產(chǎn)水泥、磚塊等產(chǎn)品。此外，飛灰中的某些金屬元素也可以被回收利用，例如鐵、鋁等。通過該技術(shù)，可以將有害物質(zhì)固化在玻璃基質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)飛灰的無害化處理，并將其轉(zhuǎn)化為有用的資源，減少對(duì)環(huán)境的污染。

4.3 分離萃取技術(shù)

4.3.1 生物浸提技術(shù)

生物浸提技術(shù)利用微生物的生物活性，通過浸提過程將飛灰中的有害物質(zhì)和重金屬轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或可回收利用的物質(zhì)。具體而言，通過添加適當(dāng)?shù)奈⑸锖蜖I養(yǎng)物質(zhì)，利用微生物的代謝活性和酶的作用，可以將飛灰中的有害物質(zhì)溶解或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。同時(shí)，該技術(shù)還可以將飛灰中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料或生物能源。該技術(shù)能夠高效地去除飛灰中的有害物質(zhì)和重金屬，從而降低其對(duì)環(huán)境的污染，可以將飛灰中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料或生物能源，實(shí)現(xiàn)資源化利用。生物浸提技術(shù)操作簡(jiǎn)單，成本低廉，適用于大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。這一技術(shù)的應(yīng)用將有助于減少垃圾焚燒對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

4.3.2 化學(xué)浸提技術(shù)

化學(xué)浸提技術(shù)利用化學(xué)試劑與飛灰中的有害物質(zhì)和重金屬發(fā)生反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)或可回收利用的物質(zhì)。具體而言，通過添加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，如酸、堿或絡(luò)合劑，可以與飛灰中的有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其溶解或轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化合物。同時(shí)，該技術(shù)還可以將飛灰中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料或生物能源。技術(shù)能夠高效地去除飛灰中的有害物質(zhì)和重金屬，從而降低其對(duì)環(huán)境的污染。同時(shí)可以將飛灰中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料或生物能源，實(shí)現(xiàn)資源化利用。此外，化學(xué)浸提技術(shù)操作簡(jiǎn)單，成本較低，適用于大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。通過利用化學(xué)試劑與飛灰中的有害物質(zhì)和重金屬發(fā)生反應(yīng)，可以高效地去除有害物質(zhì)，將有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料或生物能源，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。這一技術(shù)的應(yīng)用將有助于減少垃圾焚燒對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

4.4 水熱處理技術(shù)

水熱處理技術(shù)利用高溫高壓的水熱條件，將垃圾焚燒飛灰進(jìn)行處理。在水熱條件下，有害物質(zhì)和重金屬可以被有效地溶解和分解，從而降低其對(duì)環(huán)境的危害性。在高溫高壓的水熱條件下，有機(jī)物質(zhì)可以被分解為可燃?xì)怏w，如甲烷和氫氣。這些可燃?xì)怏w可以用作燃料，用于發(fā)電或供熱，實(shí)現(xiàn)資源的再利用。此外，水熱處理技術(shù)還可以將垃圾焚燒飛灰中的無機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可再生材料。在水熱條件下，無機(jī)物質(zhì)可以被溶解和分解，形成可再生的無機(jī)材料，如氧化鋁和二氧化硅。這些可再生材料可以用于制備建筑材料或其他工業(yè)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

4.5 水泥窯協(xié)同處置技術(shù)

水泥窯協(xié)同處置技術(shù)將垃圾焚燒飛灰與水泥生產(chǎn)過程相結(jié)合，通過將飛灰與水泥熟料一同投入水泥窯中進(jìn)行燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)了垃圾焚燒飛灰的無害化處理和資源化利用。在水泥窯中，高溫?zé)Y(jié)過程可以有效地將垃圾焚燒飛灰中的有害物質(zhì)進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化。同時(shí)，水泥窯中的高溫和堿性環(huán)境也能夠促進(jìn)飛灰中的重金屬等有害物質(zhì)與水泥熟料中的成分結(jié)合，形成穩(wěn)定的化合物，從而降低了有害物質(zhì)的釋放風(fēng)險(xiǎn)。通過將飛灰中的無機(jī)成分與水泥熟料中的成分相結(jié)合，可以有效地提高水泥的強(qiáng)度和耐久性。同時(shí)，飛灰中的有機(jī)物質(zhì)也可以在高溫下進(jìn)行熱解和氧化，生成燃料氣體或燃料油，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)能源的回收利用。通過將飛灰與水泥熟料一同投入水泥窯中進(jìn)行燒結(jié)，可以實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化，降低環(huán)境和人體健康的風(fēng)險(xiǎn)，并實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰的資源化利用。

4.6 填埋技術(shù)

垃填埋技術(shù)將飛灰與其他固體廢棄物一同填埋在專門設(shè)計(jì)的垃圾填埋場(chǎng)中。在填埋過程中，飛灰被埋入地下，與其他廢棄物一起被覆蓋，形成一個(gè)密封的環(huán)境。通過填埋技術(shù)，垃圾焚燒飛灰可以得到有效的控制和管理。填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)可以確保飛灰在地下得到隔離，減少了對(duì)環(huán)境和人體健康的直接影響。同時(shí)，填埋場(chǎng)還可以通過設(shè)置防滲層和收集系統(tǒng)，防止飛灰中的有害物質(zhì)滲漏到地下水和土壤中，進(jìn)一步保護(hù)環(huán)境。填埋技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰的資源化利用。填埋場(chǎng)中的飛灰可以與其他廢棄物一同進(jìn)行填埋，形成一個(gè)穩(wěn)定的垃圾體。隨著填埋場(chǎng)的運(yùn)營時(shí)間的增加，填埋體中的有機(jī)物質(zhì)會(huì)逐漸分解，產(chǎn)生沼氣。這些沼氣可以被收集和利用作為能源，實(shí)現(xiàn)能源的回收利用。

5 未來垃圾焚燒飛灰協(xié)同無害化處理的發(fā)展方向

未來垃圾焚燒飛灰協(xié)同無害化處理的發(fā)展方向?qū)⒅饕性谝胂冗M(jìn)的無害化處理技術(shù)，如熱解、氣化和固化等，可以有效降低焚燒飛灰中有害物質(zhì)的含量，并將其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。其次，資源化利用將成為重要的發(fā)展方向。焚燒飛灰中含有大量的金屬和有機(jī)物質(zhì)，可以通過適當(dāng)?shù)奶幚砗突厥占夹g(shù)，將其轉(zhuǎn)化為可再利用的資源，如金屬回收和土壤改良劑等。協(xié)同處理將成為未來的趨勢(shì)，通過將不同類型的焚燒飛灰進(jìn)行協(xié)同處理，可以實(shí)現(xiàn)資源共享和綜合利用，提高處理效率和經(jīng)濟(jì)效益。政府應(yīng)加大對(duì)垃圾焚燒飛灰無害化處理技術(shù)研發(fā)和推廣的支持力度，并鼓勵(lì)社會(huì)各界積極參與，共同推動(dòng)垃圾焚燒飛灰協(xié)同無害化處理的發(fā)展。整體來看，未來垃圾焚燒飛灰協(xié)同無害化處理的發(fā)展方向?qū)⑹羌夹g(shù)創(chuàng)新、資源化利用、協(xié)同處理以及政策支持和社會(huì)參與的綜合推動(dòng)。

6 結(jié)語

垃圾焚燒飛灰對(duì)環(huán)境和人類健康造成潛在威脅，通過協(xié)同無害化處理技術(shù)，可以有效降低飛灰中有害物質(zhì)的含量，減少對(duì)環(huán)境的污染。在協(xié)同無害化處理過程中，采用了多種方法，如化學(xué)穩(wěn)定化、熱處理和物理分離等，以最大限度地降低有害物質(zhì)的釋放和遷移。此外，協(xié)同無害化處理還可以將飛灰轉(zhuǎn)化為可再利用的資源，如建筑材料和填埋場(chǎng)覆蓋材料等，從而實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。然而，需要注意的是，協(xié)同無害化處理技術(shù)仍面臨一些挑戰(zhàn)，如處理成本高、技術(shù)難度大和處理效果不穩(wěn)定等。因此，未來的研究應(yīng)該致力于進(jìn)一步提高協(xié)同無害化處理技術(shù)的效率和穩(wěn)定性，以實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰的徹底無害化處理。