多能场脱除飞灰中污染物试验系统

我国生活垃圾焚烧发电处理比率逐年增加，垃圾焚烧飞灰产生量巨大，达到近1000万吨/年。垃圾焚烧飞灰富含氯盐、多种易浸出的重金属和二恶英等污染物，被归类为危险废弃物范畴，需无害化处置。

生活垃圾焚烧飞灰的处置方法主要包括固化填埋、水泥窑协同处置等。固化填埋虽能抑制飞灰中的重金属渗滤，但无法实现飞灰中二恶英的降解，且固化后体积增加，不仅占据更多填埋库容，且处置后的飞灰不具备资源化利用条件。水泥窑协同处置是目前飞灰资源化利用的主要方式，但飞灰的掺加量仅为1%左右，现有水泥窑只能实现有限数量的飞灰资源化利用。缺乏合理、可行、高效的飞灰处置及资源化利用技术，将严重制约生活垃圾焚烧发电行业的健康发展。垃圾焚烧飞灰实现资源化利用的关键是对飞灰中的重金属和二恶英进行经济、高效的固化和降解，使其具备资源化利用条件。

1 系统设计理念

多能场脱除飞灰中污染物试验系统占地99 m2（11m×9m），共3层，总高15 m。系统设计理念如图 43所示，分别通过热处置和非热处置技术对飞灰进行脱毒，并进一步探究脱毒飞灰的资源化利用方式。同时，结合中试实验研究推动技术的工业化应用。系统有效促进了微波水热、微波烧结、微波/紫外/超声多能场萃取和机械化学处置等多种飞灰无害化资源化处置技术的开发，从而实现飞灰中重金属和二恶英的高效脱毒、资源化改性和建材资源化利用，并期望推动飞灰处置技术的工业化应用，为解决焚烧飞灰处置问题提供多种技术方案。

图 1 多能场脱除飞灰中污染物试验系统设计理念

2 系统组成

系统主要设备如图 44所示。其中搅拌釜、板框压滤机、桨叶干燥机和球磨机用于组成飞灰机械化学无害化及资源化预处理中试实验台（2 t/d），实验台的平面布置如图3所示。机械化学法被美国EPA评价为非常有前景的固废非热处置方法，是一种工艺流程简单、工作条件温和、能耗小的飞灰处置方法，它显著的优点是能同时实现飞灰中的重金属的固化和二恶英的降解。在经过搅拌釜、板框压滤机和桨叶干燥机的水洗预处理后，飞灰中的可溶性氯盐被有效去除，从而显著提升了飞灰的机械化学脱毒效果和飞灰的资源化利用品质。水洗后的飞灰在水平式球磨机中进行机械化学反应，以实现飞灰中重金属的高效稳定化和二恶英的高效降解，经处置后飞灰具备较好的水泥基建材资源化利用品质。本试验平台旨在将飞灰的机械化学处置技术拓展到中试规模，以推动该技术的工业化应用。

超高通量密闭微波消解/萃取工作站和微波紫外超声波三位一体合成萃取反应仪，用于飞灰微波水热法处置技术和飞灰多能场萃取技术的研发。飞灰的微波水热法处置相比传统热处置方法，具有能耗低的显著优势，且可同时实现飞灰中重金属的高效稳定化和二恶英的高效降解，处置后飞灰中可溶性氯盐被有效去除，具备较好的资源化利用条件。超高通量密闭微波消解/萃取工作站，不仅可以深入探究飞灰水热法脱毒机理、优化工艺参数，还可实现较大批量的飞灰水热法处置研究，推进水热处置技术的应用发展。飞灰多能场萃取技术通过萃取脱除飞灰中的重金属，在实现飞灰重金属的彻底脱毒的同时，还可实现二恶英等有机物污染物的高效降解，脱毒飞灰无害化程度高。微波·紫外·超声波三位一体合成萃取反应仪通过微波、超声和紫外等多个能量场的协同配合，可实现飞灰的高效脱毒，对于开发飞灰的新型无害化处置技术意义重大。

图 2 系统主要装置

图 3 飞灰机械化学中试台平面布置图

3 系统的功能

多能场脱除飞灰中污染物试验系统，既可用做多种飞灰处置技术的开发和飞灰脱毒中试实验台，也可用于开展多领域、多行业的有机污染物检测和排放控制技术研发，主要目标如下：

1）研发针对飞灰、城市生活垃圾、污泥、渗滤液、生物质、煤等的无害化和资源化关键技术，实现危险废弃物的脱毒、固体废弃物的资源化和燃料的清洁高效利用，包括：

（1）微波辅助萃取技术；

（2）微波/超声协同提取技术；

（3）微波辅助合成技术；

（4）微波/紫外组合辅助合成技术；

（5）飞灰微波辅助水洗技术；

（6）飞灰有机物的超声化学协同紫外光催化降解技术；

（7）飞灰有机物的机械化学降解技术；

（8）飞灰微波烧结技术。

2）研究多种有机污染物的定性定量检测技术，包括：

氯苯类、多环芳烃类、焦油类等有机产物进行定性、定量检测技术。

3）飞灰机械化学法脱毒和资源化预处理工艺的研发，包括：

（1）飞灰机械化学法脱毒中试平台；

（2）脱毒飞灰水泥基材料资源化测试平台；