摘要:介紹了水泥固化、熔融、氯化焙燒及分步浮選等幾種飛灰處理技術(shù)，著重分析了各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療飛灰的可行性及局限性。水泥固化法因飛灰中高含量的活性炭和氯鹽會(huì)阻礙水泥的水化作用，使水泥摻量過(guò)高，該方法不適合;熔融處理因飛灰量小、高氯、高碳會(huì)引起耐火材料的侵蝕及石墨電極的燒損等不利影響，不適合采用電弧爐熔融處理。醫(yī)療垃圾焚燒飛灰適宜采用殘余炭式熔融爐;鑒于醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中氯含量較高，直接焙燒處理是分離重金屬的有效方法;分步浮選法是針對(duì)飛灰中碳組分含量高且二英在碳組分中富集的特性，通過(guò)兩步浮選分離醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中二英和重金屬等毒害物，同時(shí)可脫氯。

　　關(guān)鍵詞:醫(yī)療垃圾焚燒飛灰;水泥固化;熔融;焙燒;浮選

　　醫(yī)療垃圾是頭號(hào)危險(xiǎn)廢物，SAＲS爆發(fā)之后，我國(guó)先后投資150億元建立了31個(gè)危險(xiǎn)廢物和300個(gè)醫(yī)療垃圾集中處置中心［1］，焚燒處理是這些醫(yī)療垃圾處置的主要方法，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有醫(yī)療垃圾焚燒設(shè)施的年處置能力已超過(guò)58萬(wàn)t。醫(yī)療垃圾經(jīng)焚燒后將產(chǎn)生3%～5%的飛灰，這些焚燒飛灰中含有相當(dāng)量的重金屬、二英(PCDD/Fs)等毒性物以及氯化物等，已被列入我國(guó)《危險(xiǎn)廢物名錄》。根據(jù)國(guó)標(biāo)(GB18484—2001)之規(guī)定，醫(yī)療垃圾焚燒飛灰應(yīng)送危廢填埋場(chǎng)安全處置。但我國(guó)已有的危廢填埋場(chǎng)數(shù)量和容量難以滿足處理需求，國(guó)內(nèi)大多數(shù)醫(yī)療垃圾焚燒飛灰仍然是臨時(shí)堆放或簡(jiǎn)單填埋，存在巨大安全隱患。國(guó)標(biāo)(GB16889—2008)給出了一個(gè)暫行的處置方法［2］，允許醫(yī)療垃圾焚燒飛灰經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化、固化后進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)共處置，此權(quán)宜之計(jì)無(wú)法從根本上消除其帶來(lái)的環(huán)境污染和環(huán)境安全問(wèn)題。1醫(yī)療垃圾焚燒飛灰的特點(diǎn)醫(yī)療垃圾中含有化學(xué)性廢物、藥物、解剖廢物、傳染性廢物和病菌等毒害物，其成分比生活垃圾復(fù)雜得多，致使其焚燒飛灰也相對(duì)復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在研究醫(yī)療垃圾焚燒飛灰特性時(shí)發(fā)現(xiàn):①醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中氯含量和二英含量均較高。醫(yī)療垃圾中含有大量聚氯乙稀等含氯物質(zhì)，氯元素含量通常高達(dá)1.1%～2.1%，這不僅使醫(yī)療垃圾焚燒產(chǎn)物中氯含量增高，還使部分焚燒產(chǎn)物中二英(PCDD/Fs)生成量高達(dá)63.3μg/t，提高了數(shù)倍甚至數(shù)十倍［1］。產(chǎn)物中二英50%～90%富集于飛灰中［3］，致使部分飛灰中二英毒性當(dāng)量超過(guò)10ng/g。②重金屬含量高且移動(dòng)性強(qiáng)。醫(yī)用塑料多以重金屬作為穩(wěn)定劑和著色劑，部分醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中的重金屬Zn、Pb含量高達(dá)10761、1147mg/kg［4］，明顯高于其在生活垃圾焚燒飛灰中的含量［5］，且移動(dòng)性強(qiáng)。③碳組分(活性炭和未燃?xì)執(zhí)?含量高，是二英等有機(jī)污染物的富集源。我國(guó)部分醫(yī)療垃圾焚燒飛灰的熱灼減率高達(dá)30%以上［4］。目前國(guó)內(nèi)外常用活性炭噴射與布袋除塵技術(shù)來(lái)去除煙氣中的二英。醫(yī)療垃圾焚燒廠的大氣污染排放物濃度標(biāo)準(zhǔn)(GB18484—2001)比生活垃圾焚燒廠更加嚴(yán)格，為降低排放尾氣中二英、重金屬等污染物，在布袋除塵器前噴入了大量活性炭，這些吸附二英、重金屬的活性炭大部分轉(zhuǎn)移到布袋飛灰中。此外，從焚燒爐帶出的少量未燃?xì)執(zhí)家策M(jìn)入布袋飛灰中，以上兩方面導(dǎo)致醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中碳組分含量較高［6］。表1［4］對(duì)2種醫(yī)療垃圾焚燒飛灰(FA1、FA2)進(jìn)行了分析，與生活垃圾焚燒飛灰(FA3～FA6)相比，從表1中可以看出，醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中氯和碳組分明顯高于生活垃圾焚燒飛灰。

　　2醫(yī)療垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)

　　2.1水泥固化技術(shù)處理醫(yī)療垃圾焚燒飛灰及其局限性

　　飛灰的水泥固化主要是將飛灰和水泥混合，經(jīng)水化反應(yīng)形成堅(jiān)硬的水泥固化體，從而達(dá)到阻止飛灰中危害成分浸出的目的。水泥固化雖具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，但需要消耗大量的水泥，導(dǎo)致水泥/飛灰比增加。生活垃圾焚燒飛灰經(jīng)水泥固化后，體積、質(zhì)量分別增加40%、30%［11］。通常，國(guó)內(nèi)外要求生活垃圾焚燒飛灰的水泥固化體中水泥摻量應(yīng)占13%～40%［11－12］

　　2.2熔融技術(shù)處理醫(yī)療垃圾焚燒飛灰

　　熔融是將焚燒飛灰加熱到灰熔點(diǎn)以上，該方法在固化重金屬的同時(shí)有效分解二英，熔融得到的玻璃熔渣還可進(jìn)行高附加值利用。熔融爐按熱源分為電熱型熔融爐和燃料型熔融爐2類，電熱型熔融爐主要包括電弧熔融爐、等離子體熔融爐、電阻熔融爐等;燃料型熔融爐主要包括反射面式熔融爐、旋轉(zhuǎn)面式熔融爐、渦流式熔融爐、殘余炭式熔融爐等［17］。大型生活垃圾焚燒廠的處理能力一般達(dá)到1000t/d以上，飛灰量較大，而且自身發(fā)的電難于并網(wǎng)，適合配套建設(shè)電弧爐等電熱型熔融爐［18］。

　　2.3焙燒法處理醫(yī)療垃圾焚燒飛灰

　　氯化焙燒法是通過(guò)在生活垃圾焚燒飛灰中添加氯化劑(CaCl2、NaCl等)后進(jìn)行熱處理，使得易滲瀝的重金屬?gòu)娘w灰中分離出來(lái)。在熱處理過(guò)程中氯化劑與重金屬及其氧化物發(fā)生氯化反應(yīng)，形成低沸點(diǎn)的重金屬氯化物，在降低殘余灰中重金屬滲瀝性的同時(shí)，還可有效分解飛灰中的二英，處理后的殘余灰可直接進(jìn)行安全填埋。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)生活垃圾焚燒飛灰氯化焙燒進(jìn)行了大量嘗試，Chanchris［21］利用CaCl2作為氯化介質(zhì)，在600～1050℃下處理生活垃圾焚燒飛灰，發(fā)現(xiàn)重金屬的有效分離與其氯化反應(yīng)的自由能之間存在線性關(guān)系。Jakob等［22］研究發(fā)現(xiàn)，生活垃圾焚燒飛灰中加入過(guò)量的氯化物，在一定條件下重金屬氧化物能轉(zhuǎn)變?yōu)橹亟饘俾然锒耆舭l(fā)。

　　2.4分步浮選法處理醫(yī)療垃圾焚燒飛灰

　　泡沫浮選技術(shù)是20世紀(jì)初發(fā)明的一種新型分離技術(shù)，具有設(shè)備簡(jiǎn)便、濃縮分離快、富集倍數(shù)高、耗能低等特點(diǎn)。該技術(shù)最初用于礦物加工。近年來(lái)，逐漸應(yīng)用于焚燒飛灰或重金屬污染的固體廢物治理方面。Huang等［25］對(duì)生活垃圾焚燒飛灰中未燃?xì)執(zhí)歼M(jìn)行浮選分離，結(jié)果表明，64%的未燃?xì)執(zhí)肌?1.9%的PCDD/Fs和40.8%的PCBs被同時(shí)移除，TEQ從飛灰中的6.2ng/g減小到殘灰中的4.2ng/g。Atsushi等［26］通過(guò)浮選脫除污染土壤中未燃?xì)執(zhí)紒?lái)降低土壤中二英的濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土壤中二英濃度從15ng/g降低到0.68ng/g。Vanthuyne等［27］證明硫化預(yù)處理有利于沉積物中Pb、Cu、Cd等重金屬的移除。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　醫(yī)療垃圾焚燒飛灰的處理必須結(jié)合其高氯、高碳的組成特點(diǎn)，不宜直接套用生活垃圾焚燒飛灰處理技術(shù)。以目前應(yīng)用最為廣泛的飛灰水泥固化為例，水泥固化過(guò)程中，醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中高含量的活性炭和氯鹽會(huì)阻礙水泥的水化作用;飛灰熔融等高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)能在固化重金屬的同時(shí)有效分解二英，但電弧爐熔融技術(shù)能耗大且設(shè)備昂貴，不適合醫(yī)療垃圾焚燒飛灰產(chǎn)量相對(duì)較小的特點(diǎn);另外，飛灰中高含量的氯鹽和活性炭易引起耐火材料的侵蝕、重金屬再揮發(fā)，鑒于醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中碳組分含量較高，適宜采用殘余炭式熔融爐處理。醫(yī)療垃圾焚燒飛灰自身含有的較高氯鹽，適宜不用添加氯化劑直接進(jìn)焙燒的方法來(lái)處理，實(shí)現(xiàn)重金屬的有效分離和二英的分解。分步浮選通過(guò)兩步浮選分別降低二英等有機(jī)污染物和重金屬的毒性，同時(shí)可結(jié)合焚燒廠的現(xiàn)有設(shè)施將飛灰中碳組分燃料化利用和二英高溫分解、廢液安全處置，例如，將浮選分離后的碳組分、二英及捕收劑的混合物送入二燃室焚燒，不僅可將碳組分進(jìn)行燃料化回收利用，而且可實(shí)現(xiàn)二英等有機(jī)污染物的高溫分解;兩步浮選后廢液可進(jìn)入排污系統(tǒng)與廠內(nèi)廢水一并處理。浮選后殘灰的體積和毒性將大幅度降低，可直接送生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置或進(jìn)一步資源化利用，極大減少了飛灰的后續(xù)處理費(fèi)用。

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　　魏國(guó)俠1，劉漢橋2，徐仙2，王承智3*