飞灰的难“盐”之隐

  引言

  目前人们处理垃圾焚烧飞灰，大多数人只关注重金属、二恶英，而很少有人关注飞灰中超过20%的可溶性氯盐。当前重金属解毒、二恶英降解技术已经成熟，所以飞灰处置的难题是氯离子的去除。在飞灰处理之前进行“水洗脱氯”预处理，是目前飞灰中氯离子去除的最佳途径。只有提前进行预处理才能使飞灰的最终处理更无害、更彻底、更资源化。

飞灰经“水洗脱氯”后的盐是一种很重要的资源

  飞灰中脱盐的目的及盐的来源

  中国生活垃圾的焚烧处理比例在逐年上升，根据《十三五城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，十三五期间，城市生活垃圾焚烧能力占无害化总能力比例达到50%，东部地区达到60%，特别是当二恶英控制问题得以解决之后，随着大城市的迅速发展，以及能源危机，焚烧技术得到了越来越多的采用，但是其产物焚烧飞灰是危险废弃物（HW18），目前的一些处理技术在处理飞灰上，由于没有进行预处理提前脱盐，在实际处理效果上总会面临各种不足，很大程度上影响了飞灰的处置。

  一直以来垃圾焚烧的二次污染产物--焚烧飞灰是个令政府和专家头疼的难题。储存、填埋、烧结等处理手段陆续发展，随着可持续性发展需要的提出，资源化利用为建筑材料也受到越来越多的重视，但是飞灰中高浓度的无机氯盐不仅会降低资源化产品的质量，而且会破坏生产过程，另外，无机氯盐也会对飞灰处置的其他技术有不利影响。无机氯盐还可作为资源化利用，所以研究焚烧飞灰中的无机氯盐的资源化、无害化利用，对焚烧飞灰处置非常重要。

  根据国内外文献报道及对垃圾焚烧飞灰样品分析数据的统计分析，垃圾焚烧飞灰中存在大量的易溶性盐，主要以KCl、NaCl、MgCl2、ZnCl2、CaCl2的形式存在，易溶盐的质量分数一般为15%-30%，大部分集中在20%以上。一般城市垃圾焚烧发电厂进场垃圾含有40%-75%的厨余垃圾及20%左右的塑料，两种成分是生活垃圾的主要组分，因此飞灰中溶解盐的质量分数往往较高，尤其是氯盐，多的高达37.3%。高浓度的氯化物使飞灰处置时存在污染水体，增加重金属等污染物浸出的风险，如Pb和Zn，而且无机氯盐还会对飞灰固化/稳定化的效果及资源化利用过程带来困难，因此飞灰中氯盐的危害不容忽视。垃圾焚烧飞灰富含重金属、二恶英和氯盐，其中重金属解毒、二恶英降解等工艺已经成熟，影响资源化利用的关键在于氯离子的去除。

垃圾焚烧厂产生了大量富含可溶性盐的飞灰

  盐对飞灰主流处置方式的影响

  目前飞灰处置的几种主流方式都没有把脱盐作为处置前提，结果造成处置不彻底，处置效率低，二次污染，降低资源化产品的质量，影响飞灰处置资源化水平。

  方式一：药剂螯和固化填埋--现在大量的飞灰填埋在垃圾填埋厂中，不但占用了大量的土地，而且经过长时间的填埋，飞灰中的重金属、二恶英、可溶性盐极有可能发生转移，进入垃圾渗滤液中。尤其是可溶性盐，螯合剂无法对盐进行螯和固化，导致飞灰中的盐很容易浸出到垃圾渗滤液中。然而目前处理垃圾渗滤液的普遍方法为厌氧-好氧-超滤-纳滤-反渗透等，由于渗滤液中的盐含量过高，此时的渗滤液由“高COD难降解”有机废水变为“高盐、高硬、高COD、难降解综合废水”，这时“厌氧-好氧”将会失去原有的效果，处理垃圾渗滤液将更加困难。如果在垃圾渗滤液中进行脱盐，也没有任何意义。一方面垃圾渗滤液中有很多有机物污染物、挥发性污染物和各种各样的杂质，在这中脱盐，将会导致所提的盐为“废盐”，没有任何利用价值；另一方面在这垃圾渗滤液中脱盐的成本很高，不适合脱盐。

垃圾填埋场大量占用土地、渗滤液很难处理

  方式二：熔融/烧结制建材--如果没有预先脱盐，在熔融/烧结过程中产生的烟气里会含有大量的碱土金属盐酸盐，并且伴随大量的二次飞灰，造成二次污染。处理难度极大，也会导致建材中的氯含量超标，达不到相关国家标准。

  方式三：水泥窑煅烧处置制水泥--水泥窑煅烧处置可以处理飞灰中的重金属、二恶英、但无法处理飞灰中的盐。如果没有提前脱盐，会导致水泥窑中氯的含量过高，不仅会造成水泥窑结皮、堵塞，影响正常水泥的生产，而且生产出来的水泥是不符合国家标准的水泥，不能正常使用。

  从以上几种飞灰主流的处置方式可以看出，若想资源化、无害化的处置飞灰，就必须先脱氯，只有使飞灰中的氯降低到可控范围内，才能明显改善水泥固化、水泥窑协同处置、烧结/熔融等方法的处置效果，也为后续产品的大规模资源化利用（如水泥、轻骨料等）提供希望，才能解决垃圾焚烧飞灰这个难题，实现飞灰处置工业化。

  “三级逆流漂洗”-最先进的飞灰水洗脱盐技术

  目前提取飞灰中的盐，最效的方法为“水洗脱盐”。

  北京大学的李晓东以去离子水作为洗脱剂，实验结果表明：水灰比是影响氯离子洗脱效果的最主要因素，在液固比为4时，水洗过程中约有93%的氯离子被洗脱而进入水相；朱芬芬等人利用X射线衍射分析无机氯盐的行为，发现的氯盐主要有NaCl、KCl和CaCl2，通过两次水洗、水固比3:1后1000℃烧结1h的预处理工艺能更高效更节能地去除飞灰中的氯化物，氯的减少率在94%以上；郑源格等人实验表明通过水洗预处理可稳定有效去除飞灰中质量分数为90%以上的氯离子，消除了焚烧飞灰中氯质量分数过高对水泥窑的损害；邹庐泉等人发现常温水洗，水洗比例1:8，水洗次数2次，搅拌时间10min，沉淀时间10min，水洗预处理可以有效除去飞灰中氯离子和可溶性重金属等。

  在理论基础上，北京中科国润环保科技有限公司开发出的“三级逆流漂洗”这套专利系统，可实现飞灰的高效脱盐，可以将飞灰中的氯离子由20%降到0.5%以下，并致力于“用最少的水，洗出最干净的灰”。且这套系统全程水洗无扬尘，在全程碱性条件下，降低了重金属及二恶英的溶出，是目前水洗脱盐的最好选择。相对于国外的技术，这套系统也是领先的，独特的“三级逆流漂洗”，可使水灰比降到3-4：1，具有水洗效率高、用水量小、污水零排放等优点，极大的节约了水资源。

  国内首条水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰示范线采用这套系统，进行飞灰预处理“水洗脱氯”，利用水灰比为3-4:1，洗涤次数3次，可使飞灰中的氯离子下降到0.5%以下，为后续飞灰的入窑煅烧提供可能，不会对水泥窑及水泥熟料产生影响，实现飞灰处置的资源化、无害化、减量化；实现飞灰处置工业化。

水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰实现了飞灰处置工业化

  飞灰脱盐的经济效益

  飞灰的脱盐不仅对焚烧飞灰处置的资源化、无害化、减量化起到重要作用，而且对我国的可持续发展、危废的资源化利用起到关键的作用。目前全国的飞灰产量为400万吨，若能提取其中的可溶性盐，则约有工业级钾盐40万吨、工业级钠盐80万吨，若按2020年1000万吨飞灰算，可提取工业级钾盐100万吨、工业级钠盐200万吨。我国的钾盐资源严重短缺，被国土资源部列为8种大宗紧缺矿产之一，保障国内钾盐资源的安全就是保障我国的粮食安全。按照钾肥含氯化钾62%以上的标准计算，2016年飞灰中钾肥的量占全国钾肥年进口量10%以上，2020年将达到26%以上，为我国钾盐匮乏的局面提供了重要的解决途径，这也符合循环经济的发展方向。

  飞灰脱盐的环境效益

  脱盐是为了保护生态环境，也是为我国的环境事业做出贡献，只有飞灰经过预处理脱盐后，才能使飞灰处置的更彻底、更有效、更环保，才能保证我们生存的这片土地不被飞灰所污染，防止飞灰中大量的可溶性盐渗入土壤、地下水，给环境和人类健康造成巨大威胁。

  飞灰脱盐的社会效益

  飞灰中的盐来源于生产、生活，若没有被资源化应用，将会危害土壤、地下水及人体健康。如果提前进行水洗脱氯，使飞灰中的盐在生产、生活中达到一种循环，让其回归资源化的道路，也就没有了难“盐”之隐。这样也解决了飞灰中盐对社会的危害，使飞灰成为一种资源，让飞灰更好的“服务”于社会。

  “为了飞灰不再成为大地之殇”，我们在行动。保护生态环境，实现飞灰的无害化、减量化、资源化综合再利用，其根本在于怎样有效脱盐，怎么使飞灰中的盐降低到标准之下，这也符合循环经济的发展方向，符合“十三五”及及“京津冀一体化”的有关规划，而且能够进一步解决困扰多年的生活垃圾飞灰处理问题，实现社会效益、环境效益和经济效益的有效统一。