摘要：飛灰水洗除鹽脫氯結合水泥窯協同處置是一種垃圾焚燒飛灰資源化處置技術。該技術的原理是利用垃圾焚燒飛灰成分與水泥原料成分相近、有害成分氯鹽（氯化鈉、氯化鉀）易溶于水的特點，把脫氯后的飛灰利用水泥窯高溫煅燒制成水泥熟料。飛灰水洗是將飛灰中的氯鹽通過水洗進行脫除，含氯鹽廢水經過蒸發制取氯鹽，蒸發出來的水回到水洗系統達到水循環利用。該技術包括四個系統，分別是飛灰水洗系統、水處理系統、MVR蒸發系統、脫氯飛灰入窯系統。通過飛灰水洗技術，可以把垃圾焚燒飛灰中95%以上氯元素脫離出去，將飛灰處置成工業二級副產鹽和水泥生產原料，整個工藝無廢氣、廢水外排，可以完全實現飛灰的資源化、無害化、減量化，具有廣闊的發展前景。

關鍵詞：垃圾焚燒飛灰、水洗、水泥窯協同、脫氯、除氯、除鹽脫氯

1垃圾焚燒飛灰現狀

1.1飛灰簡介

生活垃圾焚燒飛灰（以下簡稱飛灰）是在生活垃圾焚燒發電過程中收集于煙氣凈化設備中的粉體物質。隨著煙氣凈化水平不斷提高，捕集的飛灰成分更復雜、危害性更大。飛灰中主要危害性物質含有二噁英和鉻、砷、鉛等重金屬，根據《生活垃圾焚燒污染控制標準》規定：“生活垃圾焚燒飛灰應按危險廢物管理”。飛灰必須單獨收集，不得與生活垃圾、焚燒殘渣等混合。生活垃圾焚燒飛灰不得在產生地長期儲存，不得進行簡易處置，不得排放[1]。生活垃圾焚燒飛灰產生地必須進行必要的穩定化、固化處理之后方可運輸，運輸需使用專用運輸工具。采用密閉收集和輸送的方式輸送至飛灰儲倉，經浸出毒性試驗合格后送至填埋場填埋[2]。固化填埋存在體積增容較大、占用土地資源問題，發展前景有限。

近年我國垃圾焚燒產業爆發式增長，未來飛灰產量巨大，2020年6月10日，生態環境部副部長趙英民在《第二次全國污染源普查公報》發布會上提到，“十二五”和“十三五”期間（2011-2020年），我國垃圾焚燒廠的數量增加了303%，焚燒處理量增加了577%，到了2019年增長到401座，處理量達1.2億噸/年，截至2020年6月1日，我國在運行的垃圾焚燒廠總計455座。我國垃圾焚燒主要以機械爐排爐焚燒和循環流化床焚燒為主，爐排爐產生飛灰量約占垃圾焚燒量的3%～5%，含氯量為10%～20%；循環流化床產生飛灰量約占垃圾焚燒量的15%～20%，含氯量為3%～5%[3]。

1.2 飛灰水洗+水泥窯協同處置技術

飛灰中含有可溶性鹽以及與水泥熟料比較相近的CaO、SiO2、Al2O3等成分，其中可溶性鹽主要成分為鉀、鈉、氯離子等對水泥窯煅燒有害物質約占飛灰量的30%，不可溶物質主要成分為鈣、硅、鋁、鐵等可成為水泥配料組分約占飛灰量的70%。根據飛灰成分與水泥原料成分相近的特性，用飛灰代替部分水泥原料，不僅有效處理固體危險廢棄物，同時生產的水泥性也可達到國際普通硅酸鹽水泥的標準，實現了資源回收綜合利用，節省了生產水泥用的礦產資源。但飛灰中高含量的氯鹽會對水泥窯造成窯尾煙室結皮、回轉窯體高溫氯腐蝕等不利影響，而且水泥中Cl元素含量過高會引起鋼筋的腐蝕，國家規定水泥中氯含量必須小于0.06%。為了確保水泥窯協同處置飛灰穩定、可持續運行，真正實現飛灰的資源化，必須把飛灰中所含的大量氯離子進行脫除，因此如何脫氯是整個飛灰資源化過程的關鍵。

飛灰水洗的原理是通過水洗把飛灰中的鉀、鈉、氯進行溶解、提取，制成二級副工業產品，水洗后的飛灰（又稱脫氯飛灰）送入水泥窯進行高溫煅燒，利用水泥窯高溫對重金屬和二噁英進行固化和分解。相比于傳統的直噴入水泥窯協同處置方式，適應能力強，有以下幾方面優勢：①處置能力較大，可以達到熟料產能的5%甚至更高；②無二次污染物；③對水泥的生產幾乎沒有影響；④雖然前期投資建設費用較高，但對各種氯含量的飛灰均可處理。

三級逆流漂洗的飛灰水洗工藝可以在較低用水量（約0.6噸水）、較低能耗（約110度電）的條件下脫除飛灰中的氯離子；飛灰水洗漿液為堿性，重金屬基本不會溶出，同時水處理系統可再次對可溶性重金屬離子進行攔截、去除，確保除鈉、鉀以外的重金屬不進入水體；二噁英類物質在強酸、強堿下穩定，極難溶于水，只吸附在水中懸浮物中，將懸浮物去除，水中就不存在二噁英。整個飛灰水洗工藝，可以實現廢水全部循環利用，零排放，同時有效的控制飛灰中氯含量≤1%，脫氯飛灰含水率≤30%，水洗后的脫氯飛灰通過水泥窯協同處置，最終實現生活垃圾焚燒飛灰的資源化，同時以飛灰作為原材料的水泥性能完全滿足《通用硅酸鹽水泥》標準。

生活垃圾焚燒飛灰利用飛灰水洗和水泥窯協同處置技術是先對飛灰進行水洗脫氯、脫鹽，降低飛灰中的氯含量在1%以下，再利用水泥窯協同處置。這套技術不僅成本合理而且技術安全可靠，目前在我國已有工程化應用實例，取得了很好的應用效果，是目前解決生活垃圾焚燒飛灰的最優選擇。

2飛灰水洗和水泥窯協同處置工藝簡介

2.1 飛灰水洗和水泥窯協同處置工藝

飛灰水洗和水泥窯協同處置技術由飛灰水洗制漿系統、廢水凈化處理系統、MVR蒸發系統、脫氯飛灰入窯煅燒系統四部分組成。飛灰水洗技術能夠實現自動連續下料、水洗效果穩定、用水量?。裳h利用）、重金屬和二噁英轉移率低、蒸氣循環利用、能耗低、運行穩定、自動化程度高的特點，經預處理后的脫氯飛灰含氯量可控制到≤1%，含水率在≤35%。飛灰水洗制漿、廢水凈化處理、MVR蒸發出鹽工藝見下圖。

2.2 水洗制漿系統

水洗制漿系統的主要功能是將飛灰中的鉀、鈉、氯等離子通過水洗制漿工藝，使其從飛灰中分離出來，大幅降低飛灰中鉀、鈉、氯的含量，以滿足脫氯飛灰入窯要求。

水洗制漿系統采用逆流三級漂洗技術，用低氯廢水漂洗高氯飛灰。原灰和二級中氯廢水進入制漿池，按照特定的水灰比，通過攪拌器混合制漿，經過一級固液分離，飛灰水洗濾渣進入二級制漿，高氯廢水進入水處理系統。二級制漿過程中用三級低氯廢水，按照特定的水灰比，經攪拌器對飛灰進行漂洗，經過二級固液分離，飛灰水洗濾渣進入三級制漿，中氯廢水用于原灰制漿。三級制漿過程中用蒸餾水，按照特定的水灰比，經攪拌器對飛灰進行漂洗，經過三級固液分離，低氯廢水用于二級制漿，最后的脫氯飛灰入水泥窯協同處置（也可與其他有處置資質的水泥公司合作處置）。洗滌次數和用水量根據飛灰中氯含量的檢測結果決定，含氯量控制在1%以內，調節固液分離設備參數，控制脫氯飛灰含水率在30%以內，具體可根據水泥窯協同入窯要求進行調整。一般情況下，二次水洗可以有效去除飛灰中的氯離子，為保證飛灰洗脫系統的處理效果，進行第三次洗脫，確保氯離子的有效去除率在95%以上。經過水洗后的脫氯飛灰進濕灰庫密閉貯存，也可直接入水泥窯協同處置，在水泥窯內進行高溫煅燒生成水泥熟料。

機械爐排爐垃圾焚燒工藝產生的飛灰因氯含量高，一般采用三級逆流漂洗。具體項目建設時，需采用幾級水洗，可根據實際進廠飛灰含氯量的高低，進行水洗次數的調整。飛灰水洗時，飛灰中絕大部分可溶性鹽類溶于水，二噁英因不溶于水被截留，可溶于水的重金屬在堿性水處理系統中被截留。通過飛灰水洗系統，脫氯飛灰中氯離子的有效去除率在95%以上，水洗后脫氯飛灰中CaO的含量在53%左右(脫氯飛灰+水處理產出的CaCO3)，達到了優質石灰石中CaO﹥50%的標準。根據實際生產線運行情況，經過水洗的脫氯飛灰投加量為水泥窯熟料產能的5%左右，在水泥窯協同處置飛灰的過程中，窯況穩定沒有窯尾結皮堵塞的問題，對水泥窯生產的熟料沒有任何影響。

2.3廢水凈化處理系統

廢水凈化處理系統的主要功能是對水洗制漿系統分離出來的高氯廢水進行處理，去除廢水中含有的鈣、鎂及重金屬等離子，經過絮凝沉淀、化學沉淀等處理技術將重金屬離子和鈣鎂離子分別沉淀下來，使待蒸發液滿足MVR蒸發系統工藝要求。

用脫鈣藥劑與高氯廢水中游離鈣離子進行反應，通過固液分離，鈣渣根據水份不同，選擇進水泥窯協同處置或者進入制漿系統。分離后的高氯廢水用除鎂及其他重金屬的藥劑進行反應，將重金屬離子和鎂離子進行沉淀、分離。高氯廢水進入脫氨塔進行氨氮脫除（根據出鹽的純度要求，設立重金屬、氨氮、有機物等脫除工序），用鹽酸調節廢水pH值，用活性炭、螯合劑、PAM等藥劑對廢水中的少量懸浮物、有機物進行脫除，通過以上多步措施，確保待蒸發水池鈣離子、M堿度控制在50ppm以下，濁度在10以下（透光度在90%以上）。

2.4MVR蒸發系統

MVR蒸發系統，又稱多效蒸發循環系統，利用機械式蒸汽壓縮技術，讓自身產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮,溫度、壓力提高,熱焓增加,然后進入換熱器充當蒸汽使用,充分利用了蒸汽的潛能。MVR系統除了首次開機過程中需要外接鮮蒸汽對系統進行加熱促使二次蒸汽的生成外，基本不需外界提供蒸汽。MVR蒸發系統設備緊湊，具有占地面積小、所需空間小、節能的特點。MVR蒸發系統一般包含：預熱器、循環泵、降膜換熱器及分離器、強制換熱器及強制循環泵、結晶分離器及氣液分離器。MVR蒸發技術在應用到飛灰水洗廢水蒸發制鹽之前，在化工、海水淡化領域應用已較為廣泛，該技術的工業化應用已成熟、穩定。

經水處理合格的含氯廢水，打入MVR系統進行加熱、蒸發、濃縮、結晶，把水和NaCl、KCl進行分離，蒸餾水回用與制漿系統，從而實現水的循環利用，分離出來的NaCl和KCl可作為工業鹽使用。

2.5脫氯飛灰入窯煅燒系統

脫氯飛灰入窯煅燒系統是把飛灰水洗后含氯量、含水率都在控制范圍內脫氯飛灰與水處理過程中產出的鈣渣，通過密封輸送設備輸送水泥窯與原材料一起進行在1400℃以上高溫段煅燒半小時以上。在水泥窯協同處置過程中二噁英被完全分解，重金屬被以化學方式固化到水泥熟料晶格中，從而實現了飛灰的無害化處置。

生活垃圾焚燒飛灰水洗和水泥窯協同處置技術核心是飛灰的水洗制漿系統和水處理系統，這兩個系統是保證MVR蒸發系統正常運行和脫氯飛灰滿足入窯要求的重要前提。

3總結

飛灰水洗技術結合水泥窯協同處置生活垃圾焚燒飛灰，實現了飛灰的減量化、無害化、資源化，在國家綠色、環保、可持續發展政策不斷推進下，有很好的發展前景。

參考文獻：

[1] 中國環境科學學會.城市生活垃圾處理知識問答.北京：中國環境科學出版社，2012

[2] 環保部.關于城市生活垃圾焚燒飛灰處有關問題的復函環辦函，2014，122號

[3] 當飛灰遇上了水泥窯.中國環聯網，2017