飛灰的難“鹽”之隱

  引言

  目前人們處理垃圾焚燒飛灰，大多數(shù)人只關(guān)注重金屬、二惡英，而很少有人關(guān)注飛灰中超過20%的可溶性氯鹽。當(dāng)前重金屬解毒、二惡英降解技術(shù)已經(jīng)成熟，所以飛灰處置的難題是氯離子的去除。在飛灰處理之前進(jìn)行“水洗脫氯”預(yù)處理，是目前飛灰中氯離子去除的最佳途徑。只有提前進(jìn)行預(yù)處理才能使飛灰的最終處理更無害、更徹底、更資源化。

飛灰經(jīng)“水洗脫氯”后的鹽是一種很重要的資源

  飛灰中脫鹽的目的及鹽的來源

  中國(guó)生活垃圾的焚燒處理比例在逐年上升，根據(jù)《十三五城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，十三五期間，城市生活垃圾焚燒能力占無害化總能力比例達(dá)到50%，東部地區(qū)達(dá)到60%，特別是當(dāng)二惡英控制問題得以解決之后，隨著大城市的迅速發(fā)展，以及能源危機(jī)，焚燒技術(shù)得到了越來越多的采用，但是其產(chǎn)物焚燒飛灰是危險(xiǎn)廢棄物（HW18），目前的一些處理技術(shù)在處理飛灰上，由于沒有進(jìn)行預(yù)處理提前脫鹽，在實(shí)際處理效果上總會(huì)面臨各種不足，很大程度上影響了飛灰的處置。

  一直以來垃圾焚燒的二次污染產(chǎn)物--焚燒飛灰是個(gè)令政府和專家頭疼的難題。儲(chǔ)存、填埋、燒結(jié)等處理手段陸續(xù)發(fā)展，隨著可持續(xù)性發(fā)展需要的提出，資源化利用為建筑材料也受到越來越多的重視，但是飛灰中高濃度的無機(jī)氯鹽不僅會(huì)降低資源化產(chǎn)品的質(zhì)量，而且會(huì)破壞生產(chǎn)過程，另外，無機(jī)氯鹽也會(huì)對(duì)飛灰處置的其他技術(shù)有不利影響。無機(jī)氯鹽還可作為資源化利用，所以研究焚燒飛灰中的無機(jī)氯鹽的資源化、無害化利用，對(duì)焚燒飛灰處置非常重要。

  根據(jù)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道及對(duì)垃圾焚燒飛灰樣品分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，垃圾焚燒飛灰中存在大量的易溶性鹽，主要以KCl、NaCl、MgCl2、ZnCl2、CaCl2的形式存在，易溶鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為15%-30%，大部分集中在20%以上。一般城市垃圾焚燒發(fā)電廠進(jìn)場(chǎng)垃圾含有40%-75%的廚余垃圾及20%左右的塑料，兩種成分是生活垃圾的主要組分，因此飛灰中溶解鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)往往較高，尤其是氯鹽，多的高達(dá)37.3%。高濃度的氯化物使飛灰處置時(shí)存在污染水體，增加重金屬等污染物浸出的風(fēng)險(xiǎn)，如Pb和Zn，而且無機(jī)氯鹽還會(huì)對(duì)飛灰固化/穩(wěn)定化的效果及資源化利用過程帶來困難，因此飛灰中氯鹽的危害不容忽視。垃圾焚燒飛灰富含重金屬、二惡英和氯鹽，其中重金屬解毒、二惡英降解等工藝已經(jīng)成熟，影響資源化利用的關(guān)鍵在于氯離子的去除。

垃圾焚燒廠產(chǎn)生了大量富含可溶性鹽的飛灰

  鹽對(duì)飛灰主流處置方式的影響

  目前飛灰處置的幾種主流方式都沒有把脫鹽作為處置前提，結(jié)果造成處置不徹底，處置效率低，二次污染，降低資源化產(chǎn)品的質(zhì)量，影響飛灰處置資源化水平。

  方式一：藥劑螯和固化填埋--現(xiàn)在大量的飛灰填埋在垃圾填埋廠中，不但占用了大量的土地，而且經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的填埋，飛灰中的重金屬、二惡英、可溶性鹽極有可能發(fā)生轉(zhuǎn)移，進(jìn)入垃圾滲濾液中。尤其是可溶性鹽，螯合劑無法對(duì)鹽進(jìn)行螯和固化，導(dǎo)致飛灰中的鹽很容易浸出到垃圾滲濾液中。然而目前處理垃圾滲濾液的普遍方法為厭氧-好氧-超濾-納濾-反滲透等，由于滲濾液中的鹽含量過高，此時(shí)的滲濾液由“高COD難降解”有機(jī)廢水變?yōu)椤案啕}、高硬、高COD、難降解綜合廢水”，這時(shí)“厭氧-好氧”將會(huì)失去原有的效果，處理垃圾滲濾液將更加困難。如果在垃圾滲濾液中進(jìn)行脫鹽，也沒有任何意義。一方面垃圾滲濾液中有很多有機(jī)物污染物、揮發(fā)性污染物和各種各樣的雜質(zhì)，在這中脫鹽，將會(huì)導(dǎo)致所提的鹽為“廢鹽”，沒有任何利用價(jià)值；另一方面在這垃圾滲濾液中脫鹽的成本很高，不適合脫鹽。

垃圾填埋場(chǎng)大量占用土地、滲濾液很難處理

  方式二：熔融/燒結(jié)制建材--如果沒有預(yù)先脫鹽，在熔融/燒結(jié)過程中產(chǎn)生的煙氣里會(huì)含有大量的堿土金屬鹽酸鹽，并且伴隨大量的二次飛灰，造成二次污染。處理難度極大，也會(huì)導(dǎo)致建材中的氯含量超標(biāo)，達(dá)不到相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

  方式三：水泥窯煅燒處置制水泥--水泥窯煅燒處置可以處理飛灰中的重金屬、二惡英、但無法處理飛灰中的鹽。如果沒有提前脫鹽，會(huì)導(dǎo)致水泥窯中氯的含量過高，不僅會(huì)造成水泥窯結(jié)皮、堵塞，影響正常水泥的生產(chǎn)，而且生產(chǎn)出來的水泥是不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水泥，不能正常使用。

  從以上幾種飛灰主流的處置方式可以看出，若想資源化、無害化的處置飛灰，就必須先脫氯，只有使飛灰中的氯降低到可控范圍內(nèi)，才能明顯改善水泥固化、水泥窯協(xié)同處置、燒結(jié)/熔融等方法的處置效果，也為后續(xù)產(chǎn)品的大規(guī)模資源化利用（如水泥、輕骨料等）提供希望，才能解決垃圾焚燒飛灰這個(gè)難題，實(shí)現(xiàn)飛灰處置工業(yè)化。

  “三級(jí)逆流漂洗”-最先進(jìn)的飛灰水洗脫鹽技術(shù)

  目前提取飛灰中的鹽，最效的方法為“水洗脫鹽”。

  北京大學(xué)的李曉東以去離子水作為洗脫劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：水灰比是影響氯離子洗脫效果的最主要因素，在液固比為4時(shí)，水洗過程中約有93%的氯離子被洗脫而進(jìn)入水相；朱芬芬等人利用X射線衍射分析無機(jī)氯鹽的行為，發(fā)現(xiàn)的氯鹽主要有NaCl、KCl和CaCl2，通過兩次水洗、水固比3:1后1000℃燒結(jié)1h的預(yù)處理工藝能更高效更節(jié)能地去除飛灰中的氯化物，氯的減少率在94%以上；鄭源格等人實(shí)驗(yàn)表明通過水洗預(yù)處理可穩(wěn)定有效去除飛灰中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%以上的氯離子，消除了焚燒飛灰中氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高對(duì)水泥窯的損害；鄒廬泉等人發(fā)現(xiàn)常溫水洗，水洗比例1:8，水洗次數(shù)2次，攪拌時(shí)間10min，沉淀時(shí)間10min，水洗預(yù)處理可以有效除去飛灰中氯離子和可溶性重金屬等。

  在理論基礎(chǔ)上，北京中科國(guó)潤(rùn)環(huán)?？萍加邢薰鹃_發(fā)出的“三級(jí)逆流漂洗”這套專利系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)飛灰的高效脫鹽，可以將飛灰中的氯離子由20%降到0.5%以下，并致力于“用最少的水，洗出最干凈的灰”。且這套系統(tǒng)全程水洗無揚(yáng)塵，在全程堿性條件下，降低了重金屬及二惡英的溶出，是目前水洗脫鹽的最好選擇。相對(duì)于國(guó)外的技術(shù)，這套系統(tǒng)也是領(lǐng)先的，獨(dú)特的“三級(jí)逆流漂洗”，可使水灰比降到3-4：1，具有水洗效率高、用水量小、污水零排放等優(yōu)點(diǎn)，極大的節(jié)約了水資源。

  國(guó)內(nèi)首條水泥窯協(xié)同處置垃圾焚燒飛灰示范線采用這套系統(tǒng)，進(jìn)行飛灰預(yù)處理“水洗脫氯”，利用水灰比為3-4:1，洗滌次數(shù)3次，可使飛灰中的氯離子下降到0.5%以下，為后續(xù)飛灰的入窯煅燒提供可能，不會(huì)對(duì)水泥窯及水泥熟料產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)飛灰處置的資源化、無害化、減量化；實(shí)現(xiàn)飛灰處置工業(yè)化。

水泥窯協(xié)同處置垃圾焚燒飛灰實(shí)現(xiàn)了飛灰處置工業(yè)化

  飛灰脫鹽的經(jīng)濟(jì)效益

  飛灰的脫鹽不僅對(duì)焚燒飛灰處置的資源化、無害化、減量化起到重要作用，而且對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展、危廢的資源化利用起到關(guān)鍵的作用。目前全國(guó)的飛灰產(chǎn)量為400萬噸，若能提取其中的可溶性鹽，則約有工業(yè)級(jí)鉀鹽40萬噸、工業(yè)級(jí)鈉鹽80萬噸，若按2020年1000萬噸飛灰算，可提取工業(yè)級(jí)鉀鹽100萬噸、工業(yè)級(jí)鈉鹽200萬噸。我國(guó)的鉀鹽資源嚴(yán)重短缺，被國(guó)土資源部列為8種大宗緊缺礦產(chǎn)之一，保障國(guó)內(nèi)鉀鹽資源的安全就是保障我國(guó)的糧食安全。按照鉀肥含氯化鉀62%以上的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，2016年飛灰中鉀肥的量占全國(guó)鉀肥年進(jìn)口量10%以上，2020年將達(dá)到26%以上，為我國(guó)鉀鹽匱乏的局面提供了重要的解決途徑，這也符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向。

  飛灰脫鹽的環(huán)境效益

  脫鹽是為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，也是為我國(guó)的環(huán)境事業(yè)做出貢獻(xiàn)，只有飛灰經(jīng)過預(yù)處理脫鹽后，才能使飛灰處置的更徹底、更有效、更環(huán)保，才能保證我們生存的這片土地不被飛灰所污染，防止飛灰中大量的可溶性鹽滲入土壤、地下水，給環(huán)境和人類健康造成巨大威脅。

  飛灰脫鹽的社會(huì)效益

  飛灰中的鹽來源于生產(chǎn)、生活，若沒有被資源化應(yīng)用，將會(huì)危害土壤、地下水及人體健康。如果提前進(jìn)行水洗脫氯，使飛灰中的鹽在生產(chǎn)、生活中達(dá)到一種循環(huán)，讓其回歸資源化的道路，也就沒有了難“鹽”之隱。這樣也解決了飛灰中鹽對(duì)社會(huì)的危害，使飛灰成為一種資源，讓飛灰更好的“服務(wù)”于社會(huì)。

  “為了飛灰不再成為大地之殤”，我們?cè)谛袆?dòng)。保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)飛灰的無害化、減量化、資源化綜合再利用，其根本在于怎樣有效脫鹽，怎么使飛灰中的鹽降低到標(biāo)準(zhǔn)之下，這也符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向，符合“十三五”及及“京津冀一體化”的有關(guān)規(guī)劃，而且能夠進(jìn)一步解決困擾多年的生活垃圾飛灰處理問題，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的有效統(tǒng)一。