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垃圾焚燒飛灰處理達標后在衛生填埋場分區處置是今后我國發達地區飛灰處置的主流途徑，這類填埋場的污染形成途徑、強度與控制方法均與傳統原生垃圾填埋場不同，現有填埋場污染控制技術從環境和經濟角度均不適用，亟需高效的控制技術。本項目依據處理后焚燒飛灰填埋的污染衍生途徑，發展控制處理飛灰填埋作業中黏附作業機械、風吹飄散的飛灰顆粒化技術；同步集成飛灰溶解性鹽分緩釋技術；發展雨水近零滲入的處理飛灰填埋作業技術。依據所集成的飛灰填埋前處理和作業技術，進行現場運行驗證及條件優化試驗。項目旨在發展既能夠提高填埋場污染控制的效果，也能改善污染控制的經濟條件的集成技術；而且同步開展現場應用驗證試驗，使成果具備推廣應用的條件。通過推廣應用可以為焚燒飛灰填埋場的運行提供支撐條件。 同濟大學固體廢物處理與資源化研究所，近5年來已主持承擔和完成國家973計劃課題、863計劃課題、國家自然科學基金面上/青年項目、國家863和科技支撐計劃、國家重大科技專項子課題項目等20余項；相關成果分別獲國家級科技獎勵二等獎和省部級科技獎勵一等獎、二等獎和三等獎多項；擁有授權中國發明專利40項。在長期的固體廢物處理與資源化利用技術研究發展中，已積累了扎實的研究基礎，特別是在生活垃圾填埋和焚燒方向，分別承擔了國家973計劃課題（可燃固體廢棄物熱轉化過程中重金屬的排放控制及關鍵污染物的協同脫除（編號2011CB201504），城市固廢物-化-生相變及污染物產生（編號2012CB719801）），完成了國家863計劃：城市生活垃圾生態填埋成套技術與設備（編號2001AA644010）、城市生活垃圾生態填埋成套技術及示范（編號2003AA644020），國家科技支撐計劃：低成本可控制生活垃圾填埋關鍵技術（編號2006BAJ04A06-05）等10余項課題（子課題）的研究。 常州市生活廢棄物處理中心是國內較早開展處理后達標焚燒飛灰在衛生填埋場處置的單位；在數年的實際運行中，面臨了滲濾液收集管道阻塞等問題，也通過與同濟大學的合作，探索了解決問題的方法，積累了一系列實用技術。目前，該中心二期續建工程已施工完畢，即將投入運行，正是集成各項新技術，開展試驗研究的有利時機。為利用有利條件，發展行業共性技術，同濟大學將聯合該中心開展項目研究。

本發明公開了一種協同處理垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的方法，該方法依次將焚燒飛灰、垃圾滲濾液、空氣/氧氣注入至高溫高壓反應釜中進行無害化處置，垃圾滲濾液和垃圾焚燒飛灰的液/固比可以根據垃圾焚燒廠實際情況而定，反應溫度為150℃-250℃，注入氧氣的濃度為垃圾滲濾液原始COD的1.2倍，通過該方法處理，垃圾焚燒飛灰中的二噁英等有機污染物基本降解，穩定化后的重金屬的浸出毒性全部達標，同時顯著降低垃圾滲濾液中的COD、氨氮、懸浮顆粒和總有機碳等指標，本發明具有處理效率高、處理成本較低、適用范圍廣，同時不產生有毒副產物等特點，具有良好的應用前景。

首次采用冶金電弧爐工藝熔融處理焚燒飛灰，開發了飛灰電弧爐熔融處理技術，降低了設備投資成本，研發了熔渣制備玻璃陶瓷新技術，制備的玻璃陶瓷性能指標優于大理石等天然建材。將垃圾焚燒飛灰熔融技術"嫁接"玻璃陶瓷制備工藝，開發了電弧爐熔渣制備玻璃陶瓷技術，構建了熔渣析晶模型，確定了熔渣制備玻璃陶瓷的配方、成型參數及熱處理最佳工藝，制成的玻璃陶瓷產品性能達到或優于大理石、花崗巖，有效降低了飛灰熔融處理成本。

一、 技術研發背景（1 1 ）近年來我國垃圾焚燒飛灰產生量快速大幅增長，處置能力嚴重不足隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的提高，生活垃圾產生量大幅增加，年產生垃圾量約為 2.5 億 t，占世界總量的 1/4，相當長一段時間內還將以每年8%-10%的速度增長。目前我國垃圾焚燒飛灰的處置受場地和技術的制約越來越嚴重，局部地區已出現不能及時安全處置或處置成本過高而不能維持運行的尷尬局面，并嚴重阻礙了這部分地區生活垃圾處置由傳統填埋向焚燒發電的轉型。（2 2 ）垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物，需得到妥善處置根據《國家危險廢物名錄》，垃圾焚燒飛灰屬于危險廢物。垃圾焚燒飛灰對環境和人類生活的危害在于其重金屬不能依靠水體和土壤自身的凈化作用消除，只能遷移。由于重金屬容易在生物體內聚積，隨著時間的推移，當重金屬在生物體內積聚到一定量以后就會導致生物體畸形或導致突變，甚至生物體死亡。重金屬對人體的另一危害途徑是通過食物鏈傳遞。例如，生活在重金屬含量較高環境下的魚、蝦體內會富集重金屬，一旦這些食物被人體攝入，經過一段時間的積累，就會對人體健康造成極大的危害。特別是發生在日本的由汞污染引起的“水俁病”和由鎘污染引起的“骨痛病”事件、以及在歐洲陸續發現的由重金屬污染導致的一系列公共衛生健康問題，都使重金屬污染引起人們廣泛的關注。垃圾焚燒飛灰中的二噁英是一種非常穩定的親脂性固體化合物，可溶于大部分有機溶劑，容易在生物體內積累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄積性等特點。未來隨著垃圾焚燒飛灰產量的快速增加，如果不能妥善解決無害化處置垃圾焚燒飛灰的問題，不但會制約垃圾焚燒產業的健康發展，同時會對該地區的環境造成嚴重影響。（3 3 ）垃圾焚燒飛灰的處置問題已經受到了國家相關部門的高度重視2016 年 10 月，國家住建部、發改委、國土部、環保部聯合發文《關于進一步加強城市生活垃圾焚燒處理工作的意見》（簡稱《意見》），意見提出在生活垃圾設施規劃建設運行過程中，應當充分考慮垃圾焚燒飛灰處置出路，鼓勵跨區域合作，提出“推進區域性垃圾焚燒飛灰配套處置工程建設”，統籌生活垃圾焚燒與垃圾焚燒飛灰處置設施建設，并開展垃圾焚燒飛灰資源化利用技術的研發與應用。（4 4 ）北京地區的垃圾焚燒飛灰處置問題十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投產 5 座垃圾焚燒廠：魯家山垃圾焚燒廠、高安屯垃圾焚燒廠、海淀大工村垃圾焚燒廠，順義垃圾焚燒廠，南宮生活垃圾焚燒廠，2018 年北京市正在加緊推進建設阿蘇衛、通州、順義二期、密云、懷柔 5處垃圾焚燒廠，按照規劃到“十三五”末，北京市垃圾焚燒飛灰年產生量將達35 萬噸以上，目前北京市的垃圾焚燒飛灰處置方式主要為水泥窯協同處置和制備陶粒資源化利用，這兩種處置方式的消納能力無法滿足北京市的需求，垃圾焚燒飛灰無害化處置迫在眉睫。基于以上現狀，研發團隊開發出了一種可安全并大規模資源化利用垃圾焚燒飛灰的新技術?——深部膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術。二、技術原理（1 1 ） 全固廢充填料強度形成機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術充分利用了“硅的四配位同構化效應”和“復鹽效應”。鈣礬石（Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O）是普通水泥混凝土中最常見的復鹽礦物，也是大部分地下采礦膠結充填硬化體中最常見的復鹽礦物。鈣礬石的溶度積常數為 1.1*10-40 。本項目組的前期研究結果表明，鈣礬石在水中的飽和鋁離子濃度比水淬高爐礦渣微粉在水中的飽和鋁離子濃度低10 倍以上。因此在有足夠 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 離子供給的體系中，鈣礬石的結晶將能持續促進水淬高爐礦渣微粉中的鋁氧四面體從礦渣的玻璃體網絡中體解出來，從而促進礦渣中較高聚合度的硅-鋁氧四面體的鏈接被破壞，形成大量的活性硅氧四面體或硅氧四面體團，為發生硅的四配位同構化效應或形成 C-S-H 凝膠奠定基礎。其中鋼渣主要為膠凝體系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面體。而鋼渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在膠凝體系中起到與 Ca 2+ 類似的作用。較大量的脫硫石膏主要為體系提供源源不斷的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚燒飛灰的主要成分為垃圾焚燒后產生的無機物和重金屬等，當煙氣凈化采用干式或半干式反應法時，另含有一些反應生成物（如 CaCl 2 、CaSO 4 ）和部分未完全反應的 Ca(OH) 2 等物質。可為膠凝體系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同時垃圾焚燒飛灰中有含量較高的 Cl- ，在礦渣水化過程中會形成含氯水化產物水化氯鋁酸鈣，氯鹽在礦渣水化過程中會形成 NaOH 等堿性物質，提高液相堿度，促進礦渣水化的進一步進行。（2 2 ）重金屬固化的機理膠結充填采礦協同資源化利用垃圾焚燒飛灰技術在膠凝材料的水化過程中實現了對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化，膠凝材料的主要水化產物為鈣礬石、C-S-H 凝膠和類沸石礦物等，幾種產物對該體系固化重金屬均有貢獻。重金屬元素能夠以類質同象的方式進入鈣礬石的晶格而被固化，而 C-S-H凝膠具有很強的吸附重金屬的能力。另一方面，以砷菱鉛礬-砷鉛鐵礬類復鹽礦物（(Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 ）為代表的含砷鉛礬類復鹽礦物也可以在砷、鉛化合物的參與下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等離子，因此也能促進體系中礦渣微粉、鋼渣微粉和脫硫石膏的消耗，這類復鹽在水中的溶解度極低。在較高 pH 值條件下，這類復鹽的結晶可以使砷和鉛在水中的濃度都達到飲用水的標準。近些年的研究結果還表明，砷和鉛可以進入類沸石相的水化硅鋁網絡體中平衡電荷，或作為網絡體骨干的一部分而被高度固化。（3 3 ）二噁英固化的機理二噁英（dioxin，DXN），化學名為二氧雜環乙烷，標準狀態下一般呈白色固體，無色無味；熔點約為 303～305℃，當溫度達到 705℃以上時開始分解；難溶于水，美國環保局（US EPA，1900）推薦 2，3，7，8—TCDD 的水溶解度為 19.3ng/L，易溶于有機溶劑和脂肪；二噁英的蒸氣壓很低，大致為 8.3×10-13 ～4.8×10 -8 mmHg，一般隨取代氯原子數目的增加而降低，在大氣環境中超過 80%的二噁英分布在大氣顆粒物中。大部分的二噁英在生物體內不易被代謝，具有生物蓄積與生物放大作用。現行的垃圾焚燒技術的爐內溫度可以達到 850℃～900℃，絕大部分二噁英已經被分解，加之二噁英具有極低的溶解度和飽和蒸汽壓和極高的脂溶性，所以垃圾焚燒飛灰中二噁英通過溶解于水中和揮發傳播的比例很小，只可能通過隨垃圾焚燒飛灰顆粒進入土壤和水環境以造成污染，本技術通過物理包裹的方法斷絕了其污染傳播途徑，具體為礦渣基膠凝材料-垃圾焚燒飛灰水化反應所形成的固化體系中含有大量的 C-S-H 凝膠，其緊致的結構可降低整體固化體的滲透性，把含二噁英顆粒包裹固定其中。

本項目的產品主要用于穩定和固化垃圾發電廠鍋爐產生的飛灰中的重金屬元素，防止固化填埋后飛灰中的重金屬溶出而污染土壤和地下水環境。

在對我國城市生活垃圾焚燒飛灰污染性質全面表征的基礎上，針對其污染特點，對 飛灰穩定化處理藥劑和工藝進行了比選與實驗研究，開發了具有自主知識產權的飛灰穩 定化組合處理技術。該技術組合應用基于化學機理的穩定過程和物理機理的固化過程， 使飛灰中的重金屬轉化為具有地質化學穩定性的極低水溶性化合物，處理后飛灰污染物 濃度低于《生活垃圾填埋場污染控制標準 GB16889-2008》規定的進入衛生填埋場處置的 限值，滿足在衛生填埋場中處置的長期環境安全性要求。 基于上述發明專利工藝，通過關鍵設備的比選改進、設計和操作參數優化，本成果 實現了我國生活垃圾組成背景下的焚燒飛灰化學穩定化處理工程的長期運行，成為 GB16889-2008 標準頒布后國內首次工程應用實例，達到了飛灰無害化處理的領先水平。 與國外同類技術比較，本成果穩定化處理后的飛灰產物具有長期環境安全性、填埋 操作方便、增容比小的優勢，重金屬穩定化指標更優。工程實踐表明，飛灰穩定化處理 及后續衛生填埋處置綜合成本合計為 540 元/噸，與目前主流的飛灰固化或穩定化處理 后去危險廢物安全填埋場處置綜合成本比較，節支達 400 元/噸以上；填埋容積亦減少 20%。本成果以衛生填埋替代成本昂貴且容量十分有限的安全填埋處置，具有明顯的經 濟和環境效益。

一種垃圾焚燒飛灰熔鹽熱處理方法，屬于灰渣處理方法，解決 現有垃圾焚燒飛灰處理方法處理溫度較高、能耗大且難以規避有毒痕 量元素引發二次污染的問題。本發明包括制備混合熔鹽、熔融熱處理、 重金屬含量檢驗及重金屬提取回收步驟。本發明利用熔鹽優良的熔融、 蓄熱和反應特性，實現飛灰中氯化物、硫酸鹽及部分重金屬的溶出， 工序相對簡單，反應條件溫和易于控制，可有效控制飛灰中重金屬在 環境中的浸出，處置過的熔鹽可以循環利用，溶出的重金屬可進行深 度富集和回收，處理后的殘渣危害程度大幅降低，便于建材化利用和 安全填埋，有效降低了二次污染，提高了資源利用效率，可以同步實 現垃圾焚燒飛灰的減重化、無害化與資源化利用。

本發明公開了一種醫療垃圾焚燒飛灰微波燒制多孔陶粒的方法，包括如下步驟：(1)將醫療垃圾焚燒飛灰與輔料充分混合，混合物中加入少量水并經成型機造粒成型；(2)造粒成型并干燥得到顆粒生料，在顆粒生料周圍填充微波耦合劑粉末；(3)將填粉后的顆粒生料進行微波燒結，燒結后冷卻至常溫得到多孔陶粒。本發明能夠借助飛灰中高含量活性炭在微波場中的“熱點”效應將飛灰中二惡英即時徹底分解，同時將大部分重金屬包裹固化在燒結產物網格中，并將飛灰快速燒結成多孔陶粒，該陶粒可用于建筑集料或廢水濾料，在實現醫療垃圾焚燒飛灰無害化處理的同時進一步將其資源化利用，一舉多得。

本發明公開了一種赤泥與生活垃圾焚燒飛灰的協同處置方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將赤泥干燥后研磨成粉末，添加 10wt％至 15wt％的強堿，在 750℃至 850℃之間煅燒活化，冷卻后得到所述重金屬固化劑；(2)將重金屬固化劑和生活垃圾焚燒飛灰混合后得到混合物粉末，所述混合物粉末中重金屬固化劑的質量比例在 45％至 60％之間；將所述混合物粉末按水灰比 0.4 至 0.6 加水攪拌均勻得到凈漿；(3)將凈漿在常溫、常壓下養護 14 至 28 天，得到垃圾焚燒飛灰復合固化體。本方

我國每年城市生活垃圾清運量超過 2 億噸，且每年增長約 8%-10%，到 2020 年預計可達 2.5 億噸，中國城市生活垃圾無害化處理能力逐年提高，官方數據顯 示 2016 年大中城市生活垃圾無害化率已超過 90%，但我國農村部分，無害化率 僅為 60%。垃圾處理面臨占用土地、資源浪費、環境污染等問題。當前我國城市 垃圾處理仍然以填埋為主，但以焚燒技術為代表的能源化利用技術增長很快。該 技術伴隨著設備投資高、產生強致癌劇毒物質、重金屬污染、工藝優化不足等缺 陷，急需探尋其他方法。該項技術利用氣化熔融技術原理，對垃圾進行減容減量 處理，處理后體積減小 90%以上，大大降低填埋場的壓力。氣化熔融技術真正做 到垃圾的無害化處理，可以做到二噁英、重金屬污染物的超低排放，環保性能大 大優于目前的垃圾焚燒技術，消除公眾抵觸情緒，易于推廣。