眾所周知,垃圾焚燒飛灰是生活垃圾焚燒后在熱回收利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)收集的物質(zhì)。飛灰的產(chǎn)量與垃圾種類、焚燒條件、焚燒爐型及煙氣處理工藝有關(guān),一般約占垃圾焚燒量的3%-5%左右。分析表明:垃圾焚燒飛灰并不是化學(xué)惰性物質(zhì),其中有含量較高的能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多種有害重金屬物質(zhì)和鹽類,若處理不當(dāng),將會(huì)造成重金屬遷移,污染地下水、土壤及空氣。
國家生態(tài)環(huán)境部2019年9月12日批準(zhǔn)的GB 18598-2019《危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定:
同時(shí)規(guī)定該標(biāo)準(zhǔn)自2020年6月1日起實(shí)施。
張海英在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》發(fā)表的研究論文表明:98%~99%的飛灰顆粒粒徑在4~100μm之間,顆粒分布比較均勻;玻璃相含量高達(dá)59%,其中的玻璃微珠使得飛灰具有較大的活性;主要化學(xué)成分是CaO、SiO2和Al2O3,含量分別35.8%、20.5%、5.8%,構(gòu)成SiO2-Al2O3-金屬氧化物體系;主要礦物成分是SiO2、CaCl2、Ca3Si2O7、Ca2SiO4.0.35H2O、Ca9Si6O21.H2O、K2Al2Si2O8.3.8H2O和AlCl3.4Al(OH)3. 4H2O等硅酸鹽及鋁硅酸鹽。
由于生活垃圾發(fā)電行業(yè)較多地采用消石灰用于煙氣脫硫脫氯,氯化物以CaCl2為主,硫酸鹽以CaSO3為主。根據(jù)國外AMHED等研究250℃以下半干法脫硫過程中石膏的形成機(jī)理,發(fā)現(xiàn)脫硫反應(yīng)“CaO+SO2+O2”的絕大部分產(chǎn)物是CaSO3,主要原因是反應(yīng)時(shí)間短,而且CaSO4的摩爾體積大于CaSO3,阻礙了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。CaSO3是不穩(wěn)定物質(zhì),可造成二次污染,迄今沒有有效的處理途徑。
無論是干法還是半干法脫酸過程,消石灰對(duì)SO2的吸收效率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于HCl。為了負(fù)荷排放標(biāo)準(zhǔn),消石灰的用量Ca/S往往達(dá)到2以上。不僅造成原料的浪費(fèi),而且產(chǎn)生更多的待處理飛灰,增大了處置難度和費(fèi)用。
艾爾環(huán)保采用高活性的脫酸專用小蘇打,不僅對(duì)HCl的脫除效率可高達(dá)98%以上,對(duì)SO2有很高的脫除效率也高達(dá)95%以上,并且NSR可低至1.1。
鈣基和鈉基脫酸副產(chǎn)物大部分具有很高的溶解度,給飛灰固化處置和填埋管理帶來了一定的難度。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.16《土壤水溶性鹽總量的測定》中規(guī)定,樣品與水的混合比例是1:5。這種情況下石膏和過量的氫氧化鈣均會(huì)有部分發(fā)生溶解,可溶性鹽總量升高。
在垃圾焚燒發(fā)電等行業(yè),煙氣中同時(shí)含有HCl和SO2,濃度一般在300~500mg/Nm3左右。針對(duì)此種工況,艾爾環(huán)保發(fā)展了鈣基與鈉基脫硫劑聯(lián)用的工藝技術(shù),即利用鈣基脫硫劑對(duì)HCl的高選擇性,在很低的Ca/S時(shí)高效脫除大部分HCl,同時(shí)利用鈉基脫硫劑對(duì)SO2的高脫除效率,使用少量小蘇打就可以達(dá)到極低的SO2排放濃度。脫硫劑與煙氣反應(yīng)生成副產(chǎn)物CaCl2和Na2SO4,兩者均是極易溶解。在飛灰固化階段,主要將發(fā)生以下反應(yīng):
CaCl2 + Na2SO4 + 2H2O——>CaSO4*2H2O + 2NaCl
生成的石膏具有固化作用,有利于提高固化物的強(qiáng)度。通過優(yōu)化工藝條件和負(fù)荷分配比例,脫硫劑的綜合利用率可達(dá)到90%左右,可溶性鹽的數(shù)量可減少50%左右。
生活垃圾焚燒發(fā)電廠通過采用小蘇打干法脫酸煙氣凈化工藝,尤其是通過艾爾環(huán)保創(chuàng)新發(fā)展的鈣基與鈉基脫硫劑聯(lián)用工藝,在污染物排放濃度很低的情況下,既減少了飛灰的產(chǎn)生量,又不增加可溶性鹽的含量,降低了飛灰固化處理的難度和費(fèi)用,同時(shí)降低了用戶的原材料采購成本,是值得推廣使用的。