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城市生活垃圾焚烧飞灰资源化利用的条件分析

更新时间:2014-03-06 12:50 来源:第一论文 作者: 阅读:1326 网友评论0

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快以及人民生活水平的提高,城市生活垃圾产生量不断增加,以年均8%-10%的速度递增,垃圾处理已成为影响城市可持续发展的重要因素之一。

焚烧可使垃圾减量约90%,但垃圾焚烧会生占垃圾总质量5%左右的飞灰,现在对于飞灰处置的要求是,通过无害化、稳定化处置,使得飞灰中浸出液毒性符合国家标准后予以填埋。但是,焚烧飞灰仍采用填埋方式,占用大量土地资源,且其重金属溶出和剧毒有机物二噁英对环境和人类健康的危害的长期效应需要考证研究,导致几乎所有城市在安全填埋场的选址上具有很大阻碍。因此,固体废弃物的资源化利用显得尤为重要。为此,本文总结了目前国内外飞灰资源化利用的主要途径进行综述。

1 建筑材料制作

1.1 水泥及混凝土制作材料

水泥是CaCO3与黏土混合物与其他材料混合经高温煅烧并研磨而成,传统生产过程中会消耗大量原料和能量,并排放大量温室气体CO2,如果以飞灰替代CaCO3,可以大幅降低由于CaCO3煅烧时所消耗的能量,同时还可以减少CaCO3分解而释放的CO2。同济大学施惠生等[1]的研究表明,垃圾焚烧飞灰可以用作水泥原料从而有效地降低其处置成本,减少其对环境造成的二次污染。因为飞灰中含有较高的重金属和氯化物,这将导致它们在水泥中的含量也增加。更严重的是飞灰中的氯化物在水泥回转窑高温段挥发,然后在低温段冷凝而堵塞、腐蚀某些设备,引起设备停产。所以飞灰生产水泥产品时,对飞灰须进行水洗等预处理,降低重金属和氯化物的含量,以满足水泥生产的要求[3]。

由于飞灰中含有很多水泥类物质,因此可部分代替混凝土中的水泥。飞灰添加量适宜时,可以提高混凝土的抗压强度,但同时会导致混凝土硬化时间延长,因此要通过加入速凝剂来加快硬化速度。飞灰也可制成球状体,代替砂、石用作轻质混凝土的骨料,这种产品抗压强度低,但隔音隔热性能较好,一般适合于非结构件[2]。飞灰的掺入会影响混凝土的变异性、耐久性、碱骨料反应和水化热,必须进行严格的质量控制。同时,飞灰作为危险废物,用于混凝土必须满足相关的环境标准[3]。

2 岩土工程应用

2.1 沥青路面

飞灰成分类似于火山灰,因而可以替代沥青混凝土中的部分细骨料。薛永杰等通过大量试验证明,飞灰可以应用于沥青混凝土中。关于掺加飞灰的沥青混凝土路面对于生态环境的长期影响目前还不得而知。

2.2 路基

飞灰与水泥混合,不仅产生一定的硬度满足路基材料的要求,同时水泥的水化产物及碱性环境还可以抑制重金属的渗滤,利于满足环保的要求,因此可以用垃圾飞灰作为路基材料。飞灰替代部分砂或水泥作为道路填充层或支撑层时,必须执行严格的操作控制和配料要求,使所得材料符合建筑原料的要求,否则可能对地表水、地下水和土壤造成二次污染。

2.3 堤坝

堤坝主要是由泥土和石头类物质构筑而成的,加入石灰或水泥能降低泥土的可压缩性,增强剪切强度,起到很好的稳定作用。基于飞灰的凝硬化特性,其可代替部分石灰和水泥用于构筑堤坝。由于飞灰的密度比堤坝中其它填充物质小,飞灰用于堤坝可以减小负荷,减轻地基沉降。通过对飞灰进行预水洗可以有效防止对土壤和地下水产生污染。

3 农业利用

由于垃圾飞灰中含有农作物生长所必需的K、P、Cu等元素,可以利用少量飞灰替代化肥来改善土壤。孙成等的研究表明,将飞灰应用于酸性土壤,可提高土壤的pH值,即用飞灰改良酸性土壤是可行的。飞灰的掺加量可根据所生长植物和土壤酸性适当增加或减少,飞灰作为肥料或改良剂的最大问题是植物重金属富集作用和盐的影响。

4 其它

4.1 吸附剂

生活垃圾焚烧飞灰和天然沸石、粉煤灰一样,具有高比表面积,且含有SiO2和Al2O3等矿物质,因此可用于合成人工沸石,其产品可用于化学工业,如吸取不同溶解态的离子和分子,也可用于处理工业废水吸附重金属离子,以及吸附农业废水中的氨离子。

4.2 污泥调理剂

生活垃圾焚烧飞灰作为污泥调理剂已有研究,结果显示,飞灰降低了污泥的比阻和毛细管吸收时间,克服了污泥中油对脱水的负作用,从而推动污泥的过滤脱水过程。虽然滤出液中重金属离子浓度增加,但仍符合排放标准,同时指出最佳飞灰使用量为3%-4%。这一做法的缺点是过滤后污泥中重金属浓度将增加。

为了减少对于环境的污染和缓解填埋场地的紧张状况,同时可以减少资源的浪费,应研究垃圾残余物的资源化利用,力求在经济成本与环境要求中找到最佳平衡点,开发出适宜的飞灰处理技术,并制定相应的飞灰用作路基材料的技术标准,进一步推进我国在飞灰资源化利用方面的技术开发。针对国内不同类型垃圾焚烧炉产生飞灰的理化特性,在飞灰的资源化利用时,应根据具体情况做出不同的处理措施。

参考文献

[1]施惠生.利用城市垃圾焚烧飞灰煅烧水泥熟料初探[J]. 水泥, 2004, (11): 1-4.

[2]倪静,赵由才.城市生活垃圾焚烧飞灰的处理与综合利用[J].环境卫生工程,2006,14(6):20-23.

[3]朱永春,李亚增.飞灰在混凝土中的作用及影响[J].林业科技情报,1995(2):42-43.

作者简介:王威 (1980-),男,工程师,现从事环境科研工作.

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