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，著重分析了各項技術應用于醫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阻礙水泥的水化作用，使水泥摻量過高，該方法不適合;熔融處理因飛灰量小、高氯、高碳會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。醫療垃圾焚燒飛灰適宜采用殘余炭式熔融爐;鑒于醫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;分步浮選法是針對飛灰中碳組分含量高且二英在碳組分中富集的特性，通過兩步浮選分離醫療垃圾焚燒飛灰中二英和重金屬等毒害物，同時可脫氯。

　　關鍵詞:醫療垃圾焚燒飛灰;水泥固化;熔融;焙燒;浮選

　　醫療垃圾是頭號危險廢物，SAＲS爆發之后，我國先后投資150億元建立了31個危險廢物和300個醫療垃圾集中處置中心［1］，焚燒處理是這些醫療垃圾處置的主要方法，國內現有醫療垃圾焚燒設施的年處置能力已超過58萬t。醫療垃圾經焚燒后將產生3%～5%的飛灰，這些焚燒飛灰中含有相當量的重金屬、二英(PCDD/Fs)等毒性物以及氯化物等，已被列入我國《危險廢物名錄》。根據國標(GB18484—2001)之規定，醫療垃圾焚燒飛灰應送危廢填埋場安全處置。但我國已有的危廢填埋場數量和容量難以滿足處理需求，國內大多數醫療垃圾焚燒飛灰仍然是臨時堆放或簡單填埋，存在巨大安全隱患。國標(GB16889—2008)給出了一個暫行的處置方法［2］，允許醫療垃圾焚燒飛灰經過穩定化、固化后進入生活垃圾填埋場共處置，此權宜之計無法從根本上消除其帶來的環境污染和環境安全問題。1醫療垃圾焚燒飛灰的特點醫療垃圾中含有化學性廢物、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雜得多，致使其焚燒飛灰也相對復雜。國內外學者在研究醫療垃圾焚燒飛灰特性時發現:①醫療垃圾焚燒飛灰中氯含量和二英含量均較高。醫療垃圾中含有大量聚氯乙稀等含氯物質，氯元素含量通常高達1.1%～2.1%，這不僅使醫療垃圾焚燒產物中氯含量增高，還使部分焚燒產物中二英(PCDD/Fs)生成量高達63.3μg/t，提高了數倍甚至數十倍［1］。產物中二英50%～90%富集于飛灰中［3］，致使部分飛灰中二英毒性當量超過10ng/g。②重金屬含量高且移動性強。醫用塑料多以重金屬作為穩定劑和著色劑，部分醫療垃圾焚燒飛灰中的重金屬Zn、Pb含量高達10761、1147mg/kg［4］，明顯高于其在生活垃圾焚燒飛灰中的含量［5］，且移動性強。③碳組分(活性炭和未燃殘碳)含量高，是二英等有機污染物的富集源。我國部分醫療垃圾焚燒飛灰的熱灼減率高達30%以上［4］。目前國內外常用活性炭噴射與布袋除塵技術來去除煙氣中的二英。醫療垃圾焚燒廠的大氣污染排放物濃度標準(GB18484—2001)比生活垃圾焚燒廠更加嚴格，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移到布袋飛灰中。此外，從焚燒爐帶出的少量未燃殘碳也進入布袋飛灰中，以上兩方面導致醫療垃圾焚燒飛灰中碳組分含量較高［6］。表1［4］對2種醫療垃圾焚燒飛灰(FA1、FA2)進行了分析，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醫療垃圾焚燒飛灰處理技術

　　2.1水泥固化技術處理醫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，經水化反應形成堅硬的水泥固化體，從而達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備簡單、操作方便的優點，但需要消耗大量的水泥，導致水泥/飛灰比增加。生活垃圾焚燒飛灰經水泥固化后，體積、質量分別增加40%、30%［11］。通常，國內外要求生活垃圾焚燒飛灰的水泥固化體中水泥摻量應占13%～40%［11－12］

　　2.2熔融技術處理醫療垃圾焚燒飛灰

　　熔融是將焚燒飛灰加熱到灰熔點以上，該方法在固化重金屬的同時有效分解二英，熔融得到的玻璃熔渣還可進行高附加值利用。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到1000t/d以上，飛灰量較大，而且自身發的電難于并網，適合配套建設電弧爐等電熱型熔融爐［18］。

　　2.3焙燒法處理醫療垃圾焚燒飛灰

　　氯化焙燒法是通過在生活垃圾焚燒飛灰中添加氯化劑(CaCl2、NaCl等)后進行熱處理，使得易滲瀝的重金屬從飛灰中分離出來。在熱處理過程中氯化劑與重金屬及其氧化物發生氯化反應，形成低沸點的重金屬氯化物，在降低殘余灰中重金屬滲瀝性的同時，還可有效分解飛灰中的二英，處理后的殘余灰可直接進行安全填埋。目前，國內外對生活垃圾焚燒飛灰氯化焙燒進行了大量嘗試，Chanchris［21］利用CaCl2作為氯化介質，在600～1050℃下處理生活垃圾焚燒飛灰，發現重金屬的有效分離與其氯化反應的自由能之間存在線性關系。Jakob等［22］研究發現，生活垃圾焚燒飛灰中加入過量的氯化物，在一定條件下重金屬氧化物能轉變為重金屬氯化物而完全蒸發。

　　2.4分步浮選法處理醫療垃圾焚燒飛灰

　　泡沫浮選技術是20世紀初發明的一種新型分離技術，具有設備簡便、濃縮分離快、富集倍數高、耗能低等特點。該技術最初用于礦物加工。近年來，逐漸應用于焚燒飛灰或重金屬污染的固體廢物治理方面。Huang等［25］對生活垃圾焚燒飛灰中未燃殘碳進行浮選分離，結果表明，64%的未燃殘碳、41.9%的PCDD/Fs和40.8%的PCBs被同時移除，TEQ從飛灰中的6.2ng/g減小到殘灰中的4.2ng/g。Atsushi等［26］通過浮選脫除污染土壤中未燃殘碳來降低土壤中二英的濃度，結果發現土壤中二英濃度從15ng/g降低到0.68ng/g。Vanthuyne等［27］證明硫化預處理有利于沉積物中Pb、Cu、Cd等重金屬的移除。

　　3結語

　　醫療垃圾焚燒飛灰的處理必須結合其高氯、高碳的組成特點，不宜直接套用生活垃圾焚燒飛灰處理技術。以目前應用最為廣泛的飛灰水泥固化為例，水泥固化過程中，醫療垃圾焚燒飛灰中高含量的活性炭和氯鹽會阻礙水泥的水化作用;飛灰熔融等高溫熱處理技術能在固化重金屬的同時有效分解二英，但電弧爐熔融技術能耗大且設備昂貴，不適合醫療垃圾焚燒飛灰產量相對較小的特點;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，鑒于醫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焙燒的方法來處理，實現重金屬的有效分離和二英的分解。分步浮選通過兩步浮選分別降低二英等有機污染物和重金屬的毒性，同時可結合焚燒廠的現有設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，不僅可將碳組分進行燃料化回收利用，而且可實現二英等有機污染物的高溫分解;兩步浮選后廢液可進入排污系統與廠內廢水一并處理。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填埋處置或進一步資源化利用，極大減少了飛灰的后續處理費用。

　　參考文獻

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

　　［4］劉漢橋，蔡九菊，齊鵬飛，等．兩種醫療垃圾焚燒爐的灰渣特性研究［J］．環境科學學報，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．

　　魏國俠1，劉漢橋2，徐仙2，王承智3*