医疗垃圾焚烧飞灰处理研究进展

　　摘要:介绍了水泥固化、熔融、氯化焙烧及分步浮选等几种飞灰处理技术，着重分析了各项技术应用于医疗飞灰的可行性及局限性。水泥固化法因飞灰中高含量的活性炭和氯盐会阻碍水泥的水化作用，使水泥掺量过高，该方法不适合;熔融处理因飞灰量小、高氯、高碳会引起耐火材料的侵蚀及石墨电极的烧损等不利影响，不适合采用电弧炉熔融处理。医疗垃圾焚烧飞灰适宜采用残余炭式熔融炉;鉴于医疗垃圾焚烧飞灰中氯含量较高，直接焙烧处理是分离重金属的有效方法;分步浮选法是针对飞灰中碳组分含量高且二英在碳组分中富集的特性，通过两步浮选分离医疗垃圾焚烧飞灰中二英和重金属等毒害物，同时可脱氯。

　　关键词:医疗垃圾焚烧飞灰;水泥固化;熔融;焙烧;浮选

　　医疗垃圾是头号危险废物，SAＲS爆发之后，我国先后投资150亿元建立了31个危险废物和300个医疗垃圾集中处置中心［1］，焚烧处理是这些医疗垃圾处置的主要方法，国内现有医疗垃圾焚烧设施的年处置能力已超过58万t。医疗垃圾经焚烧后将产生3%～5%的飞灰，这些焚烧飞灰中含有相当量的重金属、二英(PCDD/Fs)等毒性物以及氯化物等，已被列入我国《危险废物名录》。根据国标(GB18484—2001)之规定，医疗垃圾焚烧飞灰应送危废填埋场安全处置。但我国已有的危废填埋场数量和容量难以满足处理需求，国内大多数医疗垃圾焚烧飞灰仍然是临时堆放或简单填埋，存在巨大安全隐患。国标(GB16889—2008)给出了一个暂行的处置方法［2］，允许医疗垃圾焚烧飞灰经过稳定化、固化后进入生活垃圾填埋场共处置，此权宜之计无法从根本上消除其带来的环境污染和环境安全问题。1医疗垃圾焚烧飞灰的特点医疗垃圾中含有化学性废物、药物、解剖废物、传染性废物和病菌等毒害物，其成分比生活垃圾复杂得多，致使其焚烧飞灰也相对复杂。国内外学者在研究医疗垃圾焚烧飞灰特性时发现:①医疗垃圾焚烧飞灰中氯含量和二英含量均较高。医疗垃圾中含有大量聚氯乙稀等含氯物质，氯元素含量通常高达1.1%～2.1%，这不仅使医疗垃圾焚烧产物中氯含量增高，还使部分焚烧产物中二英(PCDD/Fs)生成量高达63.3μg/t，提高了数倍甚至数十倍［1］。产物中二英50%～90%富集于飞灰中［3］，致使部分飞灰中二英毒性当量超过10ng/g。②重金属含量高且移动性强。医用塑料多以重金属作为稳定剂和着色剂，部分医疗垃圾焚烧飞灰中的重金属Zn、Pb含量高达10761、1147mg/kg［4］，明显高于其在生活垃圾焚烧飞灰中的含量［5］，且移动性强。③碳组分(活性炭和未燃残碳)含量高，是二英等有机污染物的富集源。我国部分医疗垃圾焚烧飞灰的热灼减率高达30%以上［4］。目前国内外常用活性炭喷射与布袋除尘技术来去除烟气中的二英。医疗垃圾焚烧厂的大气污染排放物浓度标准(GB18484—2001)比生活垃圾焚烧厂更加严格，为降低排放尾气中二英、重金属等污染物，在布袋除尘器前喷入了大量活性炭，这些吸附二英、重金属的活性炭大部分转移到布袋飞灰中。此外，从焚烧炉带出的少量未燃残碳也进入布袋飞灰中，以上两方面导致医疗垃圾焚烧飞灰中碳组分含量较高［6］。表1［4］对2种医疗垃圾焚烧飞灰(FA1、FA2)进行了分析，与生活垃圾焚烧飞灰(FA3～FA6)相比，从表1中可以看出，医疗垃圾焚烧飞灰中氯和碳组分明显高于生活垃圾焚烧飞灰。

　　2医疗垃圾焚烧飞灰处理技术

　　2.1水泥固化技术处理医疗垃圾焚烧飞灰及其局限性

　　飞灰的水泥固化主要是将飞灰和水泥混合，经水化反应形成坚硬的水泥固化体，从而达到阻止飞灰中危害成分浸出的目的。水泥固化虽具有工艺设备简单、操作方便的优点，但需要消耗大量的水泥，导致水泥/飞灰比增加。生活垃圾焚烧飞灰经水泥固化后，体积、质量分别增加40%、30%［11］。通常，国内外要求生活垃圾焚烧飞灰的水泥固化体中水泥掺量应占13%～40%［11－12］

　　2.2熔融技术处理医疗垃圾焚烧飞灰

　　熔融是将焚烧飞灰加热到灰熔点以上，该方法在固化重金属的同时有效分解二英，熔融得到的玻璃熔渣还可进行高附加值利用。熔融炉按热源分为电热型熔融炉和燃料型熔融炉2类，电热型熔融炉主要包括电弧熔融炉、等离子体熔融炉、电阻熔融炉等;燃料型熔融炉主要包括反射面式熔融炉、旋转面式熔融炉、涡流式熔融炉、残余炭式熔融炉等［17］。大型生活垃圾焚烧厂的处理能力一般达到1000t/d以上，飞灰量较大，而且自身发的电难于并网，适合配套建设电弧炉等电热型熔融炉［18］。

　　2.3焙烧法处理医疗垃圾焚烧飞灰

　　氯化焙烧法是通过在生活垃圾焚烧飞灰中添加氯化剂(CaCl2、NaCl等)后进行热处理，使得易渗沥的重金属从飞灰中分离出来。在热处理过程中氯化剂与重金属及其氧化物发生氯化反应，形成低沸点的重金属氯化物，在降低残余灰中重金属渗沥性的同时，还可有效分解飞灰中的二英，处理后的残余灰可直接进行安全填埋。目前，国内外对生活垃圾焚烧飞灰氯化焙烧进行了大量尝试，Chanchris［21］利用CaCl2作为氯化介质，在600～1050℃下处理生活垃圾焚烧飞灰，发现重金属的有效分离与其氯化反应的自由能之间存在线性关系。Jakob等［22］研究发现，生活垃圾焚烧飞灰中加入过量的氯化物，在一定条件下重金属氧化物能转变为重金属氯化物而完全蒸发。

　　2.4分步浮选法处理医疗垃圾焚烧飞灰

　　泡沫浮选技术是20世纪初发明的一种新型分离技术，具有设备简便、浓缩分离快、富集倍数高、耗能低等特点。该技术最初用于矿物加工。近年来，逐渐应用于焚烧飞灰或重金属污染的固体废物治理方面。Huang等［25］对生活垃圾焚烧飞灰中未燃残碳进行浮选分离，结果表明，64%的未燃残碳、41.9%的PCDD/Fs和40.8%的PCBs被同时移除，TEQ从飞灰中的6.2ng/g减小到残灰中的4.2ng/g。Atsushi等［26］通过浮选脱除污染土壤中未燃残碳来降低土壤中二英的浓度，结果发现土壤中二英浓度从15ng/g降低到0.68ng/g。Vanthuyne等［27］证明硫化预处理有利于沉积物中Pb、Cu、Cd等重金属的移除。

　　3结语

　　医疗垃圾焚烧飞灰的处理必须结合其高氯、高碳的组成特点，不宜直接套用生活垃圾焚烧飞灰处理技术。以目前应用最为广泛的飞灰水泥固化为例，水泥固化过程中，医疗垃圾焚烧飞灰中高含量的活性炭和氯盐会阻碍水泥的水化作用;飞灰熔融等高温热处理技术能在固化重金属的同时有效分解二英，但电弧炉熔融技术能耗大且设备昂贵，不适合医疗垃圾焚烧飞灰产量相对较小的特点;另外，飞灰中高含量的氯盐和活性炭易引起耐火材料的侵蚀、重金属再挥发，鉴于医疗垃圾焚烧飞灰中碳组分含量较高，适宜采用残余炭式熔融炉处理。医疗垃圾焚烧飞灰自身含有的较高氯盐，适宜不用添加氯化剂直接进焙烧的方法来处理，实现重金属的有效分离和二英的分解。分步浮选通过两步浮选分别降低二英等有机污染物和重金属的毒性，同时可结合焚烧厂的现有设施将飞灰中碳组分燃料化利用和二英高温分解、废液安全处置，例如，将浮选分离后的碳组分、二英及捕收剂的混合物送入二燃室焚烧，不仅可将碳组分进行燃料化回收利用，而且可实现二英等有机污染物的高温分解;两步浮选后废液可进入排污系统与厂内废水一并处理。浮选后残灰的体积和毒性将大幅度降低，可直接送生活垃圾填埋场填埋处置或进一步资源化利用，极大减少了飞灰的后续处理费用。

　　参考文献

　　［1］Simonepascucci．Soilcontamination［M］．PublishedbyInTech，2011:1－15．

　　［2］海景，张刚，程江．城市生活垃圾焚烧飞灰处理研究进展［J］．现代化工，2011，31(8):31－34．

　　［3］EveraertK，BaeyensJ，DegreveJ．Entrained-phaseadsorptionofPCDD/Fsformincinerationfluegases［J］．EnvironmentalScience＆Technology，2003，37:1219－1224．

　　［4］刘汉桥，蔡九菊，齐鹏飞，等．两种医疗垃圾焚烧炉的灰渣特性研究［J］．环境科学学报，2006，26(12):2026－2032．

　　［5］ZhaoLJ，ZhangFS，WangKS，etal．ChemicalpropertiesofheavymetalsintypicalhospitalwasteincineratorashesinChina［J］．WasteManagement，2008，29:1114－1121．

　　［6］KakutaY，MatsutoT，TojoY，etal．CharacterizationofresidualcarboninfluencingondenovosynthesisofPCDD/FsinMSWIflyash［J］．Chemosphere，2007，68:880－886．

　　魏国侠1，刘汉桥2，徐仙2，王承智3*

《医疗垃圾焚烧飞灰处理研究进展》

上一篇：食品安全快速检测技术研究

下一篇：非焚烧技术医疗废物消毒效果检测与评价方法浅析