生活垃圾焚烧飞灰主要来源为反应塔底部收集的脱酸反应生成物、烟气中粗烟尘的混合物，以及由布袋除尘器捕集的烟气中的灰尘。生活垃圾焚烧处理时会产生飞灰，相较于应用最广的两种生活垃圾焚烧炉型，炉排炉焚烧工艺的飞灰产生率（3%~5%）远小于流化床焚烧工艺的飞灰产生率（15%~20%）。但即便是按照炉排炉焚烧工艺的飞灰产生率中值4%计算，按2021年焚烧能力统计数据，全国飞灰日产生量28781吨，全国飞灰年产量约1000万吨。飞灰处理已逐渐成为城市生活垃圾处理亟待解决的问题。

生活垃圾焚烧飞灰一般是呈浅灰色或黑褐色的细粉末，具有粒径小、形状不规则、表面粗糙多孔及比表面积较大等特点。平均粒径在50-100μm左右，飞灰的碱度很高，水溶性pH值高达11-12，含盐量20%左右，含钾盐。飞灰构成组分较复杂，主要化学元素主要包括Ca、Si、Al、Cl、K、Na、Fe、Mg、P、S、O。此外还有二噁英和重金属，一般炉排炉飞灰中二噁英含量在90-250ngTEQ/kg，重金属包括Pb、Cu、As、Cd、Zn、Ni等元素。由于含有大量重金属、二噁英等污染物，飞灰为被列入《危险废物名录》管理的危险废物。

目前生活垃圾焚烧飞灰的一般处理方法为刚性填埋和资源化两种方向，刚性填埋一般为水泥、沥青固化稳定化或螯合后进入填埋场填埋，飞灰资源化利用方式一般是进行建材使用，或者利用预处理工艺提取金属成分。目前国内进行资源化利用的工艺有水泥窑协同、低温热分解、高温烧结、高温熔融、水洗利用、飞灰机械化学处置工艺等。水泥窑处置对物料的氯离子和盐度要求很高，简单的水洗难以满足入炉物料要求，高温熔融完全可以实现固化重金属和彻底降解二噁英，但是其耗能和投资费用高。本文旨在探讨生活垃圾焚烧飞灰水洗液的除杂及无机盐分离技术，促进生活垃圾焚烧飞灰资源化利用和环境保护工作的开展。

1材料与方法

1.1实验材料

    样品采自上海某生活垃圾焚烧厂和广东某生活垃圾焚烧厂，总质量为50kg，利用四分法取样1kg进行研磨过25目筛，在105℃干燥至恒重，密封保存待用。

1.2实验方法

取干燥飞灰1kg，加入盐酸至pH=4，经搅拌50min后，混合液过 0. 45μm 混合纤维滤膜真空抽滤。滤饼干燥、均匀化后得到水洗飞灰，水洗飞灰经过105℃干燥至恒重，研磨过25目筛，密封保存待用。

1.3分析方法和仪器

采用微波消解法对样品进行预处理，使用E-THOS1的微波消解仪，参照USEPA3050采用HNO₃-HCl-HF-HClO₄法进行消解，消解处理后的溶液使用iCAPRQ01977电感耦合等离子体发射光谱仪检测。

生活垃圾焚烧飞灰和水洗后的灰的主要化学成分使用1800型X射线荧光光谱仪测定；表面的微观形貌使用Gemini500型热场发射扫描电子显微镜（SEM）分析。

2结果与讨论

2.1飞灰的重金属变化

上海焚烧厂飞灰和广东焚烧厂飞灰水洗前后部分重金属的变化如表1所示。

表1上海上海焚烧厂飞灰和广东焚烧厂飞灰水洗前后重金属变化

从表1看出飞灰经过水洗后，广东飞灰和上海飞灰中的重金属浓度都有明显的下降，水洗前灰中的重金属浓度越高，水洗后去除率越高，其中Pb下降的最多，Ni由于原灰中浓度降低，水洗前后浓度基本无变化。广东飞灰中Zn、Pb、Cu、Cd、Cr等重金属浓度高于上海焚烧厂飞灰，而Mn、Ni、As等重金属浓度低于上海焚烧厂飞灰。

2.2飞灰水洗前后主要元素变化

上海焚烧厂飞灰和广东焚烧厂飞灰水洗前后主要元素含量通过根据X射线荧光光谱分析（XRF）测定，具体含量如表2所示。

表2上海上海焚烧厂飞灰和广东焚烧厂飞灰水洗前后主要元素含量

根据X射线荧光光谱分析（XRF）测定上海焚烧厂飞灰和广东焚烧厂飞灰水洗前后主要元素的含量，可知飞灰中主要化学元素包括Ca、Cl、Na、K、Si、S、Fe、Mg等。其中Ca、Cl、Na、K占主要比例，经过水洗后Ca、Cl、Na、K含量显著降低，其中Ca含量广东焚烧厂灰水洗前后由42.31%降到23.41%，上海焚烧厂灰由35.75%降到24.4%；Cl、K含量广东焚烧厂水洗前后由23.13%和6.49%降到1.06 %和1.08%，且上海焚烧厂灰由22.63%和9.17%降到0.0913%和0.752%。生活垃圾焚烧飞灰中Cl、Na和K元素的含量经过水洗浓度显著降低有利于飞灰进一步的资源化。飞灰水洗前后Si元素含量有所提高，对于飞灰进一步建材资源化提供了参考。

2.3飞灰水洗前后表面形态特征变化

飞灰经过水洗后飞灰中的元素浓度变化很大，必然带来飞灰表面结构的变化，具体变化如下图所示。

图1广东焚烧厂水洗前飞灰（SEM）图

图2广东焚烧厂水洗后灰（SEM）图

图3上海焚烧厂水洗前飞灰（SEM）图

图4上海焚烧厂水洗后灰（SEM）图

飞灰经过水洗前后表面明显变化，焚烧厂原灰基本形态特征为絮状物集合体，疏松多孔，由不同形状颗粒堆砌而成。经过水洗后飞灰颗粒表面分布稀疏，附着大量针状晶体，且堵塞大量负载物。可说明经过水洗后飞灰中的大量的氯化物（氯化钠、氯化钾、氯化钙等）盐浓度明显降低，导致飞灰表面的盐颗粒明显减少。与XRF中Cl、Na和K元素含量显著降低一致。

3结论

（1）生活垃圾焚烧飞灰中碱度较高，灰中主要化学元素包括Ca、Cl、Na、K、Si、S、Fe、Mg等，重金属有Pb、Cu、Zn、Ni等元素。

（2）生活垃圾焚烧飞灰经过水洗后重金属浓度显著降低，尤其是Zn、Pb、Cu和Cd浓度较高的重金属元素。

（3）生活垃圾焚烧飞灰经过水洗后主要元素明显变化，其中Ca、Cl、Na、K等元素显著降低，说明盐度明显降低，且Si元素比水洗前浓度明显提高，有利于飞灰建材资源化。

（4）飞灰经过水洗后基本形态特征由絮状物集合体，疏松多孔，由不同形状颗粒堆砌变为分布稀疏，附着大量针状晶体，且堵塞大量负载物，也可看出飞灰表面盐颗粒明显减少。

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作者简介：陶志慧(1989-)，男，硕士研究生毕业，中级职称。