： 危废技术
焚烧飞灰产生现状
随着我国城市化进程加快，生活垃圾产生量不断增加，年城市生活垃圾产量达到 1.8亿吨左右，并且以 8%左右的速度在继续增长。我国垃圾围城问题越来越严重，全国 600 多个城市中 2/3 被垃圾包围。由于垃圾焚烧具有减量化（体积减量 85%以上，重量减量 75%以上）、无害化和资源化等显著特点，垃圾焚烧已经成为我国大中城市生活垃圾处理的主要方式之一。
垃圾焚烧通常采用机械炉排焚烧系统和流化床焚烧系统。目前，我国焚烧系统中机械炉排炉占到整个焚烧炉比例70%左右，流化床占比大约 30%。对于机械炉排炉而言，垃圾焚烧飞灰产生量相当于原生垃圾量的3%左右；对于流化床焚烧炉，其飞灰产生量相当于原生垃圾的 8~15%，平均为10%左右。
截止至 2017 年底，全国已建成和运行的垃圾焚烧厂 300多座，焚烧占比为 30%左右。其中，炉排炉 220 座，流化床和其他炉型 80 多座，总的焚烧能力 30.4 万吨/天，年飞灰产生量约350 万吨，其中机械炉排炉和流化床焚烧炉产生的飞灰总量基本相当。
根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，到 2020 年底，具备条件的直辖市、计划单列市和省会城市（建成区）实现原生垃圾“零填埋”，建制镇实现生活垃圾无害化处理能力全覆盖。到 2020 年底，设市城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的 50%以上，其中东部地区达到 60%以上。“十二五”末期全国垃圾焚烧比例已经达到了 35%，据此分析，“十三五”末期全国生活垃圾焚烧占比将至少达到 40%以上。焚烧能力超过 40 万吨/天，飞灰产生量将达到 400 万吨/年左右。
2、焚烧飞灰处理处置现状及问题分析
生活垃圾焚烧烟气中大部分重金属和二噁英被烟气净化系统截留而富集于飞灰中，因而飞灰是环境中重金属和二噁英的重要“汇”，是明确列入我国《国家危险废物名录》（2016 年版）的危险废物，既适用于机械炉排焚烧炉飞灰，也适用于流化床焚烧炉飞灰，不需要再做进一步的鉴别来确定其危险废物属性。
目前，由于环保要求和环保督查日趋严格，国内大部分垃圾焚烧厂的飞灰有序管控的状态，但是仍有少量焚烧厂飞灰乱倒乱放、混入粘土做砖、填路坑、掩埋等等，对环境直接造成严重危害。
飞灰处理处置措施主要包括：安全填埋；生活垃圾填埋场分区填埋；水泥窑共处置；烧制陶粒；高温等离子体熔融，等等。
2.1 安全填埋
采用重金属螯合+水泥石灰固化的方式，使得飞灰中重金属的浸出浓度满足危险废物填埋污染控制标准（GB18598-2001 ）中的入场要求表 5-1 的要求。
问题分析：
（1）水泥石灰的添加量达到~20%左右；飞灰体积膨胀~50%；占用大量危废填埋场地空间。（2）处置成本高，1500~2500 元/吨。（3）由于飞灰不可降解，其固化填埋方式存在长期的环境安全隐患。
固化稳定化后进入危险废物安全填埋场处置是最为稳妥的处置方式。但是由于飞灰产生量巨大，即使将我国已建成的危险废物安全填埋场的所有库容都用来处置新增飞灰，不到一年就将全部填满。同时，安全填埋场投资成本较高，以每吨飞灰的入场费用1500 元计，折合到每吨生活垃圾的处理成本，机械炉排焚烧炉增加约 60 元，流化床焚烧炉增加约 180 元。考虑到填埋前必不可少的固化稳定化操作，安全填埋处置的成本还要更高。目前我国生活垃圾焚烧处理正常中标价格一般为每吨垃圾 60~80 元，仅仅支付飞灰填埋处置成本都不够。由此可见，不管是在能力上，还是在经济上，飞灰固化稳定化后进入危险废物安全填埋场处置的道路都是不可持续的。
考虑到了上述情况，我国 2008 年修订颁布的《生活垃圾卫生填埋污染控制标准》（GB 16889-2008）规定，飞灰经预处理满足一定的入场要求后，可以进入卫生填埋场的独立单元填埋处置。与飞灰进入安全填埋场的入场要求相比较，进入卫生填埋场的入场要求增加了含水率、二噁英的含量限值，对重金属的要求也更为苛刻，如铅、镉、镍、砷的浸出浓度限值降低了数倍到数十倍不等。
2.2 生活垃圾填埋场分区填埋
在满足三个前提条件的情况下，GB 16889-2008 中允许飞灰经过稳定化处理后进入生活垃圾填埋场分区填埋：含水率<30%；二噁英含量<3?g/kg；按照 HJ/T 300 制备的浸出液中危害成分浓度低于表 1 规定的限值。
问题分析：
（1）稳定化的是重金属离子，而非飞灰中的盐分（NaCl、KCl、CaCl 2 等），这部分盐分将进入垃圾渗滤液之中，提高渗滤液盐含量，增加处理难度，导致处理成本增加。垃圾填埋场根本就不愿意接受飞灰入场。
（2）采用磷酸盐/硫化物/硫酸亚铁等稳定化后飞灰，在厌氧环境中稳定性较差，只是临时性处置措施。
（3）稳定化处理后飞灰浸出液中盐浓度（氯离子含量>5%）将严重影响到生活垃圾填埋场渗滤液的处理效果，因此很多生活垃圾填埋场并不愿意接受飞灰分区填埋。
表 1 经固化稳定化处理后飞灰的浸出液水质（mg/L）
2.3 水泥窑共处置
飞灰进入水泥窑共处置必须满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范（HJ662-2013）》和《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准（GB 30485-2013）》的要求，尤其是飞灰中氯、硫和氟的含量必须低于其相应限值：
（1）氯和氟：入窑原燃料（包括常规原燃料和废物）中 F 元素含量的一般≤ 0.5%；入窑原燃料（包括常规原燃料和废物）中 Cl 元素含量的一般≤ 0.04%。
（2）硫：通过配料系统投加的物料中硫化物硫与有机硫的总含量不应大于 0.028%；窑头、窑尾高温区投加的全硫与配料系统投加的硫酸盐硫总投加量不应大于 3000mg/kg-熟料。
通常情况下，飞灰经水洗脱氯后，再经窑尾烟气干燥，然后加入水泥窑中，添加比例为 2%左右。如果飞灰直接加入，添加比例一般低于 0.5%。
问题分析：
（1）飞灰水洗比太高（15~20:1），产生大量废水需要蒸发、干燥，最后产生大量废盐（氯化钠、氯化钾以及氯化钙和硫酸盐的混合物）。这种混合废盐中通常含有高浓度的重金属，不能直接用作工业用盐。这部分盐基本上没有出路。
（2）水泥窑添加飞灰的比例太小。而且，其飞灰处置能力容易受到水泥销售季节性的影响。
（3）处理成本高，~1500 元/吨。
（4）水泥窑共处置并不能把重金属破坏，只能分散到水泥熟料之中，存在“稀释重金属并再次排入环境”的嫌疑。
2.4 飞灰烧制陶粒
将飞灰与粘土等辅助材料混合，采用天然气做燃料，在回转窑中 850 o C 以上高温下烧制，烟气再经二次燃烧、布袋除尘后排放。烧制的陶粒主要用作建筑骨料。目前，国内主要是天津壹鸣环保科技公司在做高温烧制陶粒。
问题分析：
（1）工艺复杂：包括回转窑、二燃室、急冷塔、布袋除尘等等，与垃圾焚烧的尾气净化系统相似。
（2）由于飞灰含盐量大，导致陶粒的品质不高。
（3）处理成本高。企业利润低于 10%。
（4）飞灰陶粒目前还没有行业质量标准。
2.5 等离子体熔融
采用直流等离子体弧技术，在 1500 度左右将飞灰熔融，经水淬后成为无定形的玻璃渣，属于一般工业固体废物。二噁英在高温下被彻底破坏，重金属被固化在玻璃体中。水淬玻璃渣的密度为 3.0 g/cm 3 ，熔融过程的减容率为 75%左右。
问题分析：
（1）投资太大：150 ~ 200 万元/吨处理能力。
（2）处理成本太高：2500 ~3000 元/吨飞灰。
（3）等离子体发生器寿命较短：电弧等离子体 < 200h；高频感应等离子体 2000 ~ 3000 h。
（4）尚无工业化成熟案例。
三、飞灰玻璃电熔处理技术介绍
1、玻璃电熔处理技术介绍
从 2008 年初开始，迪芬德公司和北京大学合作致力于研发垃圾焚烧飞灰玻璃电熔处理技术，从实验室到中试再到工业化生产，经历了 10 年的研发过程，终于将飞灰玻璃电熔技术发展成熟。
本公司自主研发的玻璃电熔炉，在 1300 ~ 1400摄氏度高温下将飞灰熔融成为玻璃液。玻璃液经进一步加工，可以制备两种不同的建材产品。经离心甩丝和成型加工生产保温玻璃棉产品；或者经板材加工和冷却，生产微晶玻璃板。
玻璃电熔过程使飞灰玻璃化，飞灰中的二噁英等有机污染物被高温分解，重金属铜、锌、铅等进入玻璃晶格中被固化和稳定化，其浸出浓度远远低于国家《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3—2007）中的标准限值。飞灰被转化为无定形玻璃态产品。
目前，本公司已经具备了完整的专利技术链，从原料配比、电熔炉设计和建造、自动控制软件到产品性能调节方案，均已申请国家发明专利。
3、二次污染控制及达标排放
3.1 二次飞灰捕集
在高温熔融过程中，飞灰中的氯化物会气化、硫酸盐会分解，在尾气净化系统中会凝结形成二次飞灰。通过陶瓷膜过滤将烟气中的颗粒物捕集下来，也就是通常说的二次飞灰。烟尘排放浓度 10~20mg/m 3 。对于炉排炉，二次飞灰大约 10%左右；对于流化床，二次飞灰大约 5%左右。
二次飞灰主要含有 NaCl、KCl 以及少量的 PbCl 2 、ZnCl 2等重金属。通常原始飞灰中含有 PbO 0.3%（折合 0.28% Pb）、ZnO 1.0%（折合 0.8% Zn），其中 10~20%的铅和锌以氯化物的形式进入二次飞灰之中，大部分被固化在玻璃体中。
NaCl 和 KCl 可以完全分离，纯度均超过 NaCl 日晒工业盐优级标准（GB/T 5462-2016）和工业 KCl 产品质量（GB/T7118-2008）要求。氯化铅和氯化锌可以从二次飞灰中分离、富集，回收；因为产量太小，大概相当于原始飞灰量万分之五左右。一条 50 吨/天飞灰玻璃电熔生产线每年产生的氯化铅和氯化锌总量大概为 8.25 吨，由于铅锌的纯度很高，可以直接作为铅锌提炼的原料出售。
3.2 尾气排放第三方检测结果
山东省环保厅委托青岛谱尼测试公司对迪芬德公司的尾气排放在半年内进行了多次监测。部分监测数据见下表所示，所有排放指标均明显低于国家相关排放标准限值。
四、产品质量及市场前景分析
1、玻璃渣的重金属浸出性监测
飞灰经过 1300~1400?C 玻璃熔融处理后，二噁英被彻底分解。重金属被固化稳定化在玻璃体之中，大部分重金属的浸出浓度低于仪器的检出限，铜锌浸出浓度只有标准限值的1/20~1/30。
表 2 玻璃渣重金属浸出浓度与国标（GB5085.3-2007）对照
2、保温玻璃棉产品质量对照
与国家标准（GB/T 13350-2008）比较如下表 3 所示。所有质量指标均明显优于国家标准。
表 3 保温玻璃棉产品质量与国标对照
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