一、技术研发背景

　　近年来国内生活垃圾焚烧规模不断扩大，生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）产量连年增加。飞灰是生活垃圾焚烧厂烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰，飞灰中因含有二噁英等强致癌有机污染物和Cr、Cd、Hg等重金属，属于危险废物。

　　根据《“十四五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，2025年底，我国飞灰产生量将达到约1460万吨（根据80万吨/d的城镇生活垃圾焚烧量估算）。国务院办公厅关于印发“无废城市”建设试点工作方案的通知，要求以大宗工业固体废弃物、主要农业废弃物、危险废物等为重点，实现源头大幅减量、充分资源化利用和安全处置，总结试点经验做法，形成一批可复制、可推广的“无废城市”建设示范模式。

　　目前飞灰的主要处置方式是固化稳定化后填埋，但是填埋并不能彻底解决飞灰的污染问题，而且全国大中型城市垃圾填埋场与危险废弃物填埋场的容量趋近于饱和。一方面有害物质未能得到有效的去除，另一方面填埋处置占用大量的土地资源，因此填埋处置方式不符合可持续发展的环境理念。《危险废物填埋污染控制标准》新标的推行对水溶性盐、重金属浸出等指标要求的收紧，限制了飞灰进入柔性填埋，增加了飞灰螯合的成本和难度，刚性填埋场面对处置价格和趋零填埋的趋势，后续将退出垃圾焚烧飞灰填埋市场，飞灰资源化技术成为当前政策背景下的必要条件。

图1 2025年垃圾焚烧飞灰预估产生量

　　目前，我国已经实现产业化的垃圾焚烧飞灰零填埋技术，主要有水泥窑协同处置，高温烧结制陶粒、等离子体熔融和低温热分解解毒飞灰常温资源化等。多元化的飞灰资源化工艺布局，有利于地区长远规划，符合区域资源化长远布局，避免单一资源化方式未来可能带来的局限因素；早期飞灰资源化工艺以水泥窑协同处置为主流，极少有其他工艺的配置，该处理方式应用较为广泛，但其受限于建材产能影响，掺混比例有限，随着全国水泥需求量的逐年降低，可协同处置的飞灰量有限；针对目前飞灰处理面临的一些问题，浙江京兰环保科技有限公司研发出了一种“低温热分解+飞灰水洗脱氯”处置技术，该技术热解温度达到350℃时，就可有效分解飞灰中99%以上的二噁英，能有效处理二噁英并杜绝再生成问题，能耗较低。并且处理后的飞灰具备较高的建材化活性，可应用于多种建材产品生产中，具有较大的技术和市场优势。目前该公司已在浙江省湖州市实施了国内首个采用“低温热分解+飞灰水洗脱氯”技术处置生活垃圾焚烧飞灰产业化示范项目，并承担了国家重点研究发展计划固废资源化项目。

　　二、处理工艺流程

图2 飞灰资源化无害化利用技术工艺流程图

　　生活垃圾焚烧飞灰经低温热分解去除二噁英后，进行水洗除氯，水洗过程产生的泥水混合物经压滤脱水后含水率低于30%，脱水飞灰经机械化学法提质后进入水稳材料、混凝土掺和料、加气砖、骨料、非活性混合材等非高温建材化生产环节，水洗过程产生的废水的处置采用化学法去除重金属和钙离子后废水利用蒸发器进行蒸发结晶制工业盐。

　　三、技术优势

　　低温热处置是指利用比传统热处置低很多的温度来对飞灰中的二噁英进行降解的飞灰无害化处置技术。在氧化性气氛下，飞灰中的二噁英需要很高的温度（400-600℃）才能降解；本技术中，飞灰在惰性气氛下，加热温度低至350℃，加热时间30min时，二噁英降解率可达到99%以上，低温热解后的飞灰中二噁英含量可稳定达到30ng-TEQ/kg以下，低于HJ1134—2020《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》中规定的处理产物中二噁英类残留的总量应不超过50ng-TEQ/kg。

　　现有技术手段中，固化填埋技术需要对飞灰进行稳定后有所增容，污染物填埋后浪费土地资源，并非长久之计。热处置技术中，低温热解凭借其优秀的能耗表现，是未来飞灰无害化处置方法的主要趋势。几种垃圾焚烧飞灰热处置技术中，低温热解技术凭借其远低于其他热处置技术的加热温度要求，在能耗方面有着巨大优势，在相同处理量下，低温热分解装置的连续运行是其他热处置方法的1/5-1/3左右。并且在低能耗的同时，保证了能够处理垃圾焚烧飞灰，其中二噁英的降解率达99%以上，且有效防止二噁英再生成。

表1 不同处置方式技术对比

　　低温热分解技术对比其他现有工艺，具有以下优势：

　　（一）单项目完成飞灰有毒有害物质协同去除

　　垃圾焚烧飞灰中的有毒有害成分主要为有强致癌的有机物“二噁英”及微量无机重金属，而低温热解+资源化处理工艺，首先通过低温绝氧热解工艺，将飞灰中的二噁英进行热分解，大幅度降低飞灰中的二噁英浓度，处理效率可达99%，真正实现二噁英的受控分解，飞灰中的二噁英浓度小于30ng-TEQ/kg，优于环保标准要求。

　　完成热解后的飞灰，通过促溶梯级逆流漂洗工艺，将飞灰中的可溶重金属固液相转移，洗脱进水洗废液中。水洗废液中的重金属通过特有的重金属脱除工序，将重金属离子反应浓缩为重金属污泥，外委其他单位进行提炼或者其他处置。经过处理的飞灰处理产物重金属浸出满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》（HJ1134-2020）的要求。通过以上工艺飞灰的有毒有害物质显著降低，赋予飞灰资源化利用的可能。

　　（二）可用矿物成分分质分离，赋予飞灰资源禀赋，实现循环经济

　　飞灰中主要的成分为钙、硅、铝类矿物质成分，以及盐类氯化物。飞灰作为垃圾焚烧的残余物，其为经过高温产生，同时其颗粒粒径分布较好，具有较好的活性。低温热分解技术在将飞灰中的有毒有害成分去除后，通过水洗工艺将钙、硅、铝类矿物成分和盐类氯化物进行分开，盐类氯化物通过MVR蒸发结晶分盐及废水零排放技术，将盐类氯化物分离提纯为工业氯化钠、氯化钾，作为产品进行外售处理，获得良好的经济效益。水洗后的残余物飞灰处理产物，含有大量的钙、硅、铝类矿物成分，钙类化合物含量高达80%，且组成颗粒的细度、均匀度较高，是建材行业优良的钙基添加材料，可获得良好的原料替代经济效益。

　　（三）飞灰产物提质提活，拓宽应用场景

　　对于飞灰处理产物来说，其含有大量的钙、硅、铝类矿物成分，钙类化合物含量高达80%，且组成颗粒的细度、均匀度较高。结合低温热分解技术的机械化学提质提活工序，产物活性可提高40%，重金属浸出进一步降低90%，该公司已与下游水泥砖、环保砖、水稳材料及加气砖等建材厂家进行了试用，建材产品满足《固体废物再生利用污染防治技术导则》的环保要求以及相应产品的技术标准。

　　（四）处置能耗低、污染物近零排放、占地面积小

　　京兰环保采用低温热处理工艺，热处理工段化石能源消耗仅为高温处理工艺的15%，依托绝氧热解工艺，废气污染物排放极少，仅为其他高温工艺的几十分之一，接近净零排放水平。处置工艺生产废水零外排，全部进行资源化回收利用，同时伴随工艺演进，新型标准工厂集飞灰处置、资源利用、科普宣教于一体进行设计，在获得良好的生态示范的同时，项目占地对比同类降低30%，综合效益明显。

　　应用案例：

　　项目名称：湖州市垃圾飞灰无害化处置资源化利用项目

　　项目地点：浙江省湖州市吴兴区

　　项目规模：5万吨/年

　　项目工艺：低温热分解高效资源化处置技术

湖州5万吨/年示范工程项目图

　　项目的目的及意义：该项目为国内首个低温热分解生活垃圾焚烧飞灰无害化处置资源化利用示范工程。项目建设的主要目的是为验证垃圾焚烧飞灰低温热分解资源化工艺实施的可行性，并通过试验确认低温热分解装置的核心设计参数。通过该项目的实际验证，采用低温热分解+水洗除杂+蒸发结晶分盐工艺可以将垃圾焚烧飞灰中的二噁英、可溶性氯盐及重金属等进行去除，并完成垃圾焚烧飞灰中可资源化工业盐成分的高质回收。处置后的飞灰处理产物满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》（HJ1134-2020）的要求，可作为一般固体废物的再生利用。该项目的实施证明低温热分解资源化处置工艺对于飞灰的处置工艺可行、成本可控、稳定可靠，对飞灰处置行业具有较大的经济和环境促进。

　　（来源：浙江京兰环保科技有限公司供稿）