垃圾焚燒飛灰處理技術研究進展

劉項，李傳強，許林季

(1.重慶交通大學 材料科學與工程學院，重慶 400074；2.重慶生態環境科學研究院 環境工程技術研究中心，重慶 401147)

隨著城市生活垃圾產量逐年增加，垃圾填埋處理和堆肥處理等已不能滿足環境污染最小化的要求。垃圾焚燒技術因具有無害化水平高、減量減容比例高、終端處置壓力小、能量可回收等優點，越來越普遍應用在飛灰處理的工藝流程當中。生活垃圾通過卸料、貯坑，到焚燒爐中焚燒，再經過余熱鍋爐的多個收集處理系統之后產生大量灰渣。根據收集位置不同，將垃圾焚燒灰渣分為底灰和飛灰。由于飛灰中重金屬和二噁英類有害物含量遠大于底灰，本文將主要介紹飛灰的處理方法及工藝。

1 飛灰的物理化學特征及危害

1.1 飛灰的物理化學特征

城市生活垃圾焚燒飛灰(簡稱“飛灰”)是從余熱鍋爐的熱回收系統、煙氣凈化系統收集的排出物，約占垃圾焚燒灰渣總重的20%[1]。飛灰由細小的粉狀顆粒組成，主要呈球形，粒徑分布在4～100 μm，無論是實心的還是空心的，在自然界中大多是玻璃態的(約59%)，其比重通常在2.1～3.0之間，比表面積在170～1 000 m2/kg之間[2]。飛灰的顏色可以從棕褐色到灰色到黑色不等，這取決于飛灰中未燃燒的碳含量。

飛灰主要由少量未燃盡的有機物以及不可燃的無機物組成，二噁英類有機物含量最高可達4 ng/g，約為一般土壤的60倍；主要無機物成分和含量大致為：氧化鈣35%，二氧化硅21%，氧化鋁6%，礦物成分有石英、硅酸鹽、鋁硅酸鹽、碳酸鹽及氯鹽等[3-4]。在放大500倍掃描電鏡下(圖1A)，飛灰顆粒形狀各異，但分布相對均勻，部分呈棉絮狀的顆粒堆積松散，表面十分粗糙且孔隙率較大，容易使重金屬浸出[5]。在放大2 500倍的圖譜中(圖1B)，可以清晰地看見球形的玻璃相。細小的玻璃微珠使飛灰具有較大的化學反應活性和吸附性，使得飛灰中重金屬含量較高。

圖1 不同放大倍數飛灰的SEM圖[5-6]

1.2 飛灰的危害

飛灰中含有大量重金屬，如Cd、Cr、Pb、Zn、Cu、Hg和As等[7-8]。重金屬不僅會導致土壤退化，地下水資源污染，也使農作物的生長受到嚴重影響。同時，隨著物質和能量在食物鏈中的流通，某些重金屬會通過食物被人體吸收，造成不可逆的身體機能損傷。表1顯示了不同重金屬對動植物的危害。

表1 重金屬污染的危害

二噁英是75種多氯代二苯并二噁英和135種氯代二苯并呋喃的統稱，其化合物具有不可逆的致畸、致癌、致突變、生物積累性和毒性[9-11]。作為毒性最大的持久性有機污染物之一，多氯二苯并對二噁英和多氯二苯并呋喃具有良好的穩定性、低揮發性、耐酸堿性和低溶解度，使得這些有機污染物在沒有人為干涉的情況下極難降解[12]。國際上采用毒性當量(I-TEQ)來評估這些有機污染物對人類健康的潛在影響。我國生活垃圾填埋場污染控制標準《GB 16889—2008》中規定的“二噁英含量或等效毒性量低于3 mg/kg”才可以進行后續處理。大多數國家和區域都受到二噁英的污染，特別是在中國，二噁英排放量在5 000～10 300 g-TEQ/yr之間；196個國家或地區的二噁英排放總量達到約 100.4 kg-TEQ/yr[13]。自二噁英被發現以來，主要對其做了以下方面研究監測二噁英的發展、評估二噁英對環境的影響、抑制二噁英的發展并促進其降解[14]。

由于飛灰顆粒堆積松散，孔隙率大，導致重金屬和二噁英類物質容易從中浸出，若直接填埋，會對生態環境造成嚴重危害，同時危及人類的生命安全。因此，對飛灰的無害化處理是響應環境保護政策的必要途徑。

2 飛灰處理技術

飛灰處理技術一般分為固化穩定處理、熱處理、水熱處理和重金屬的分離萃取。固化穩定處理可防止重金屬的浸出，熱處理和水熱處理不僅能實現重金屬的固化穩定，還可有效降解二噁英等有機污染物；重金屬分離萃取可降低污染物含量，使飛灰滿足毒性浸出的標準。本文將從固化穩定處理和重金屬分離萃取兩個方向介紹飛灰的各種處理技術，以及對各種飛灰處理技術進行優缺點對比。

2.1 固化穩定處理

固化處理是從阻斷重金屬浸出通道的角度出發，減小飛灰混合物的孔隙率，降低滲透性，阻礙重金屬與外部環境的接觸，從而降低重金屬遷移，常用方法主要有膠凝固化、熱處理等；穩定化處理是從改變重金屬化合物結構和性質的角度出發，將飛灰轉化為結構更穩定的體系，使重金屬不易發生遷移，常用方法為水熱處理和化學藥劑穩定技術。

2.1.1 膠凝固化 水泥、瀝青、石灰等膠凝材料，在由可塑性漿體變為堅硬石狀體的過程中，將分布松散的飛灰混合物粘結成為具有一定強度的混凝土塊，使焚燒飛灰中有害污染物形成穩定的固化體。飛灰經過固化后，滿足毒性浸出標準或資源化利用標準，則可進入填埋場填埋或進行資源化利用。

在水泥水化過程當中，垃圾焚燒飛灰中的重金屬將會發生物理化學吸附、沉降、離子交換等一系列水化反應，在堿性條件下，重金屬離子轉化成氫氧化物和絡合物，被固定在硅酸鹽膠體的周圍，同時降低了固化體的滲透性，阻止飛灰與外界環境直接接觸，實現焚燒飛灰的無害化處理[15]。

Bie等[16]研究了水泥用量、浸出液pH值和振動浸出時間對焚燒飛灰砂漿試件重金屬浸出量和養護時間的影響。結果表明，垃圾焚燒飛灰與水泥混合后，重金屬的浸出濃度明顯降低。隨著浸出液pH值的增加，重金屬浸出濃度迅速降低到很低的水平。隨著振動時間的延長，重金屬的浸出濃度顯著增加，砂漿試件的斷裂模數和抗壓強度都明顯下降，砂漿試件的養護時間延遲。所幸砂漿的強度超過了非主體建筑和基礎結構混凝土的強度要求，可以回收利用作為基礎結構材料。宋旭艷等[17]在飛灰與水泥的固化效果研究中顯示：當摻入水泥質量占40%時，固化體養護28 d后的抗壓強度可達到建筑材料的抗壓強度要求，且在一定范圍內水泥質量和固化體系的強度呈正相關。Yu等[18 ]研究了水泥固化飛灰中重金屬的浸出性能。減小水灰比和碳化程度以及摻加磨細高爐礦渣，都可降低鉻離子在固化飛灰中的浸出量。

在瀝青固化過程當中，瀝青與焚燒飛灰在一定溫度下均勻混合，冷卻后使有害污染物被包覆在瀝青中形成固化體[19]。瀝青表面的憎水性和良好的化學穩定性，使得固化體有一定的防水性能和耐腐蝕性。瀝青的粘合性，可阻止混合物中重金屬的浸出，將飛灰中的污染物“鎖”在固化體中。Hoy等[20]利用再生瀝青和飛灰混合物作為路面材料，毒性滲濾測試結果表明，混合物在道路建設中不存在環境污染風險。瀝青固化技術將在道路建設中以可持續的方式增加再生材料的應用。

膠凝固化技術具有設備要求不高、實踐操作簡單、成本低廉等優點。但是缺點較為明顯，如無法有效除去二噁英類污染物，固化體在潮濕環境下，隨氯含量的增加或時間推移，二噁英和重金屬的滲濾會造成二次污染。固化體中殘余的碳和鹽類限制了固化體的循環利用，只能用于填埋。采用膠凝材料進行固化處理后，固化產物具有較大增容比，從而加重后期填埋負擔，除此之外，垃圾填埋場中復雜的物理化學環境可能會增加有害物的浸出風險。

2.1.2 化學藥劑穩定 化學藥劑穩定是指選擇合適的化學藥劑與垃圾焚燒飛灰中的重金屬和二噁英等有機污染物發生化學反應，將它們轉變為難溶解、難擴散、毒性低的一類物質?；瘜W試劑分為有機穩定劑和無機穩定劑兩種。常用的穩定劑有硫化物、磷酸鹽、石灰等無機類藥劑和有機磷酸鹽、有機硫藥劑、殼聚糖衍生物等有機類藥劑?；瘜W藥劑穩定技術中多采用有機螯合劑來沉淀重金屬，反應得到不溶于水的穩定絡合物；由于不同的螯合物對重金屬有選擇性，所以常常聯合使用藥劑來穩定二噁英和不同重金屬。

相較于有機藥劑，一般無機藥劑效果欠佳，但更經濟。Evangelina等[21]利用碳酸為穩定劑處理可溶性氯化物和重金屬，可實現98%的重金屬的固化穩定。該方法具有分離氯化物和固定重金屬的雙重功能。若從飛灰的無害化處理效果和經濟性兩個角度綜合考察，可采用有機-無機藥劑復配的方式。馬倩等[22]選用有機-無機復合固化穩定體系，不僅減少了有機藥劑的使用量來降低處理成本，同時提高了飛灰中重金屬穩定化效果。通過對比化學藥劑穩定實驗和水泥固化實驗，發現前者能夠使固化物增容和增重少，穩定化效果好。陳善平等[23]采用無機磷藥劑和有機硫系藥劑組合處理焚燒飛灰，在保證重金屬穩定且難浸出的前提下，減少穩定化藥劑的用量，降低了成本。Wang等[24]比較了四種化學穩定劑：六硫代胍基甲酸(SGA)、四硫代聯氨基甲酸(TBA)、二甲基氨基二硫代甲酸鈉(SDD)和Na2S在焚燒飛灰中重金屬固化穩定性能。與SDD和Na2S相比，SGA和TBA對鎘、鎳、鉛和鋅的固化穩定性能更優異。這是由于SGA的多齒結構和TBA兩端二硫代羧酸帶來的可聚合性，可與重金屬離子形成二維的配位復合物和鏈狀配位聚合沉淀，表現出良好的固化穩定性。

雖然化學藥劑穩定處理使固化物增容和增重少，反應速率快，但也有如下缺點：①多數化學藥劑需要在特定的pH值范圍內發揮效果；②由于某些藥劑選擇性強，并沒有普適的化學藥劑來處理各組分的有害物；③大劑量化學藥劑的使用以及聯合使用化學藥劑增加了工藝復雜程度，還會出現浪費土地資源等問題；④穩定化處理過程中產生了含有金屬和鹽類的廢水需要進一步處理，化學藥劑的高成本也限制了其資源回收的潛力；⑤某些穩定化產物的抗酸能力差，存在重金屬浸出風險。目前垃圾焚燒發電廠普遍采用化學藥劑處理同時摻適當水泥進行共同固化。聯合使用方案需要在最大程度上平衡飛灰穩定化效果和增容問題，所以要根據實際情況來達到處理效果和降低工藝成本。

2.1.3 熱處理 熱處理技術根據溫度不同，一般可分為燒結法(1 000 ℃左右)和熔融/玻璃化(1 400 ℃左右)兩種。在不同溫度和不同反應時間下，控制產物的結晶成核與晶體長大，可使重金屬轉化成高致密的玻璃質結構，固定穩定化效果良好，固化產物資源化利用潛力大。用于熱處理的設備包括等離子爐、回轉窯、天然氣爐、焦碳冶煉爐。為了有效固化飛灰中重金屬和降解有機污染物，近年來等離子體技術更多地應用于固廢處理[25-26]。

2.1.3.1 燒結法 將飛灰在700～1 100 ℃下煅燒，飛灰顆粒之間的密實度增加，最終燒制成致密堅硬的燒結體。Mangialardi等[27]在1 140 ℃高溫下對垃圾焚燒飛灰進行煅燒處理，燒結體的抗壓強度符合混凝土中粗集料強度的要求。飛灰燒結的熱處理過程中，影響燒結體強度、硬度及其他性能的因素主要有：原材料的元素組成、燒結溫度、溫度變化率、燒結時間等。

2.1.3.2 熔融/玻璃化 在1 000～1 500 ℃的高溫下使飛灰熔融，飛灰中的有機物和部分無機物氣化，剩余的熔渣可作為建筑材料，實現了減容、減重、有機物徹底分解和資源化的目標[28-29]。高溫熔融焚燒飛灰系統見圖2。

圖2 高溫熔融焚燒飛灰系統

Pei等[30-31]對熔融技術的原理進行了分析，有機污染物在高溫條件下被有效分解；低沸點的鹽類和金屬直接氣化；部分氧化態的金屬則被還原成金屬或固溶體熔液，可經過一系列熱處理回收金屬或者金屬化合物，其它高沸點重金屬則殘留于熔渣中。熔渣中的二氧化硅晶體為網狀結構，隨溫度升高，晶體中的空位濃度提高，產生的點缺陷為金屬原子的插入或置換提供條件，最終使重金屬在形成的熔渣中不易溶出。

Park等[32]在1 500 ℃高溫下對飛灰進行熔融處理，固化體經測試，其抗壓強度和抗折強度均達到資源化利用要求。Jiang等[33]預先使用水浸出可溶性鹽類和重金屬，再經過1 000～1 350 ℃的熱處理工藝，使得固化體的穩定性得到更大程度的提升。Wong等[34]通過原位分析，測定了垃圾焚燒飛灰的高溫熔融特性。飛灰體積縮小，產生了液相，通過熔融產生更多的液相，將飛灰顆粒結合起來，有助于提高燒結石的密實度。

等離子熱降解二噁英是在具有高溫和熱等離子體條件下，將其轉化成二氧化碳、氯化氫、水蒸氣等小分子。溫度在800 ℃以上時，二噁英可被有效降解，隨著反應溫度升高，二噁英降解率上升，其降解反應式為：

CxHyClz(s)+[x+(y-z)/4]O2(g)=

xCO2(g)+zHCl(g)+(y-z)/2H2O(g)

飛灰在等離子反應腔中進行固化反應時，可通過脫氯和分解兩種途徑降解二噁英[29]。脫氯過程是因為高能電子使C—Cl鍵斷裂，產生低氯代二噁英；分解過程是由于電子和分子的相互作用很充分，使分子獲得振動和旋轉的能量，增加了二噁英分子的不穩定性，表現為氣體溫度升高，實現二噁英的降解。

熱處理技術具有減容、減重、有機污染物分解徹底以及資源化利用潛力大等優點，但缺點是能耗和設備要求太高，工藝成本較大，在高溫條件下可揮發的重金屬容易造成二次污染。

2.1.4 水熱法 水熱法是在較高溫度下，促進了反應體系中分子的熱運動，表現為水分子的擴散系數和離子積常數變大，將飛灰轉化為硅鋁酸鹽沸石，該沸石類物質對重金屬具有離子吸附、共沉淀及物理包裹作用，能防止重金屬的浸出。圖3為水熱反應釜示意圖，水熱反應釜的有效容積為500 mL，采用電加熱，設計溫度為600 ℃，壓力為30 MPa。

圖3 水熱反應釜示意圖[36]

胡艷軍[35]等利用水熱法耦合化學藥劑方法在300 ℃下水熱1 h的條件實現重金屬的深度穩定化。飛灰的浸出毒性達到生活垃圾填埋場的標準，表明水熱法有利于降低垃圾焚燒飛灰重金屬的遷移性，實現重金屬的穩定，降低對環境的風險。金劍等[36]研究了水熱-碳酸鈉法對醫療廢物焚燒爐飛灰中重金屬的穩定化效果及穩定化機制，在水熱反應中添加碳酸鈉有利于生成硅鋁酸鹽晶體，增強重金屬穩定化效果；飛灰重金屬滲濾毒性和廢水中重金屬濃度均隨著反應時間的延長而降低，減少了二次污染。但是，也有研究發現，強堿性環境的水熱反應可能導致某些重金屬的滲濾。馬曉軍等[37]研究了水熱法穩定垃圾焚燒飛灰中重金屬的影響因素，當氫氧化鈉濃度超過1 mol/L時，Pb和Zn的濃度迅速增加，其原因是強堿環境破壞了部分氧化物的原始形態，使得重金屬Pb和Zn形成溶解度較高的絡合物。通過優化實驗，在反應溫度150 ℃，氫氧化鈉濃度為0.5 mol/L，液固比為4∶1，反應時間為4 h時，重金屬的穩定化效率超過了95%。由此可知，水熱法穩定飛灰中重金屬的關鍵是合成高致密度的硅鋁酸鹽晶體。水熱法穩定重金屬的機理主要為：可溶性重金屬溶解，與硅鋁酸鹽形成凝膠相，隨后參與硅鋁酸鹽的結晶，通過物理包裹、離子交換和化學吸附來抑制重金屬的浸出[38]。

水熱法也能有效去除飛灰中二噁英類有機污染物。隨著反應釜中的溫度和壓力升高，大大提升了二噁英的溶解度，反應溶劑被激發成亞臨界或超臨界狀態，具有極強的氧化能力，可實現有機污染物的有效降解。王宇峰等[39]研究了水熱法降解醫療垃圾焚燒飛灰中二噁英的影響因素。結果表明，二噁英降解效率主要受反應溫度和堿濃度影響，飛灰固液比對二噁英降解效率影響不大。Jin等[40]等分別在不同氧濃度和不同溫度梯度的水熱條件下降解多氯二苯并對二噁英(PCDD)和多氯二苯并呋喃(PCDF)。結果表明，氧氣提升了飛灰中二噁英的去除效率，并隨著溫度的升高而提高。

二噁英的水熱降解主要有水解和自由基反應兩種途徑，水熱反應生成低氯代二噁英、苯酚和苯等中間產物，隨著反應程度的增加，二噁英被完全降解為小分子。當氧氣含量很少或沒有其他氧化劑時，水解則為主要的降解途徑。水解反應相對緩慢，有機污染物部分脫氯。在空氣和氧氣氣氛中，水熱反應會產生高活性的羥基自由基，自由基與有機污染物的反應有三個階段，即自由基引發、鏈反應和自由基終止。羥基自由基的氧化還原能力很強，易參與大多數有機污染物脫氫或氧化反應。氧氣誘導了自由基的引發，自由基的含量隨著液相中溶解氧的增加而增加，同時二噁英被溶解至液相，參與水熱反應。發生鏈反應時，大部分二噁英將被脫氯且被氧化成CO2、H2O、有機酸等中間產物，直至完全降解。

水熱法作為新興發展的固廢處理技術，具有反應高效和穩定性好的特點，同時可減少二次污染，對應于垃圾焚燒飛灰的無害化處理研究方向。但由于反應釜密封且反應速率快，很難監測到反應狀態。有效的微觀分析往往對宏觀調控具有關鍵的指導意義，所以更合理正確的反應機理是工藝優化的關鍵。

2.2 重金屬分離萃取

采用固化和穩定的方法可減少飛灰中有害物質的浸出，降低對環境的危害，但隨著時間的推移和氯離子等的影響，固化體會發生老化疏松，其密實度降低和重金屬結構的變化會使重金屬再次浸出，導致二次污染。重金屬分離萃取即在特定條件下采用特定溶劑來浸取重金屬，可降低飛灰的重金屬浸出風險，同時回收重金屬。重金屬浸取技術旨在徹底解決飛灰中重金屬問題，從更大程度上降低飛灰的危害，也為重金屬的資源化提供了必要條件。

2.2.1 化學浸取 化學浸取是指利用化學溶劑與焚燒飛灰中的重金屬發生化學反應，使之溶解在溶液中，隨后通過電化學還原方法得到重金屬單質。常用的化學萃取溶劑一般有酸、堿、螯合劑等。萃取過程一般采用多種試劑逐步浸出不同重金屬。

Tong等[41]分析了連續3次酸洗后的焚燒飛灰的殘余化學組分和組織形貌。鋁硅酸鹽在多次酸洗過程中分解，少部分以碳酸鹽形式存在的重金屬(鋅和銅)在弱酸條件下溶解。飛灰中主要結晶相為氯化物、含鈣化合物和硅酸鹽，重金屬為非結晶態，隨著酸洗程度增加，部分結晶鹽結構被破壞，重金屬的浸出率也會增加。Tang等[42]以LIX860N-I、Cyanex 572為萃取劑，采用浸出與萃取相結合的方法可以有效地回收銅和鋅。后續采用多種鐵基吸附劑對萃取液中重金屬離子進行吸附，去除率可達到95% 以上。Gisela等[43]使用鹽酸(5%)和氯化鈉溶液(300 g/L)作為浸取劑，通過兩步法浸出飛灰中的重金屬。由于氧化還原反應和金屬-氯化物的形成，兩步浸出法能夠有效地浸出飛灰中的重金屬(Pb、Cd≥90%，Cu、Zn 70%～80%)?？紤]經濟性和可操作性，工程上一般使用螯合劑處理飛灰，部分重金屬迅速形成絮狀沉淀，過濾干燥后再加入水泥等無機膠凝材料來提高飛灰混合物的強度和穩定性，滿足浸出毒性標準后則可填埋。

2.2.2 生物浸取 生物法浸取重金屬是指利用某些特定微生物吸附、絮凝等作用，同時生產有機酸或無機酸，將焚燒飛灰中的重金屬從固相溶解至液相，再通過氧化還原反應形成金屬絡合物。生物法降解二噁英類有機物時，一定流量的污染氣體通過裝有填料的生物塔，給予微生物需要的微量元素和合適的反應條件，有機物作為碳源而被微生物降解為水和二氧化碳等小分子產物。

Krebs等[44]采用硫氧化菌對飛灰泥漿進行菌種培養，泥漿的加入可促進硫氧化細菌的生長速度，增加了懸浮液的酸化程度。在對飛灰浸提時，根據飛灰的加入量、pH值和形成的硫酸濃度，不同金屬元素的浸出量不同：Cd、Cu、Zn的浸出率在80%以上，Al的浸出率在60%以上，Fe、Ni 的浸出率在30% 左右。Yang等[45]研究了黑曲霉菌對高濃度重金屬的適應性，結果證明，飛灰中Cd、Mn、Zn和Pb的浸出率分別為87.4%，64.8%，49.4%和45.9%。采用多金屬適應菌對飛灰進行毒性滲濾試驗，其萃取的金屬含量均在國家規定的標準范圍之內。由于真菌可以在較高的pH環境下生存，真菌比細菌更適合于堿性飛灰重金屬的浸提處理。然而，由于真菌生長對有機碳的需求量大，使真菌浸提的操作成本相對較高。生物及生物制劑浸提的方法因為考慮到菌種的選擇和菌種培養的技術難點，以及成本問題，并沒有得到廣泛應用。

如今采用生物/化學聯合技術，使重金屬的提取更加高效、經濟、環保，具有較高可行性。Funari等[46]對飛灰中不同元素的化學浸出和生物浸出的浸出率比較：化學浸出對銅(95%)、鐵(91%)和鎳(93%)的浸出效果最好。生物法對Nd(76%)、Pb(59%)和Co(55%)的浸出更有效。

雖然傳統技術(如熱處理、藥劑穩定和化學浸提)可用于有效地穩定或回收垃圾焚燒飛灰中的重金屬，但生物浸提作為一種清潔的固廢處理技術，是十分具有前景的資源回收路徑。

2.2.3 超臨界流體萃取 超臨界流體萃取技術是在超臨界狀態下，將超臨界物質與待分離混合物進行接觸，隨著外界溫度和壓力的變化，使溶質溶解度增加，將溶質從混合物中逐一分離出來。影響萃取效率的因素有：時間、溫度、壓力、濕度以及萃取劑種類、濃度。

Ghoreishi等[47]采用超臨界CO2萃取法從固體廢物基體中萃取重金屬。超臨界CO2萃取系統見 圖14。儲存在二氧化碳罐(1)中的二氧化碳通過分子篩和硅膠過濾器(2)柱。然后，使用冷卻器(3)冷卻二氧化碳(0～-5 ℃)。使用進料泵(4，6)通過針閥(7，8)將液化二氧化碳和改性劑(5)裝入烘箱(11)。用磁力攪拌器將固體廢物與螯合劑混合，裝入以硅膠為固體基質的萃取柱(10)。隨后，使用彈簧圈預熱器(9)對二氧化碳和改性劑進行預熱，然后進入爐內的萃取容器。將改性后的SC-CO2通入萃取容器，進行了有毒重金屬離子的萃取。

圖4 超臨界CO2萃取系統[48]

Kersch等[48]采用超臨界CO2萃取焚燒飛灰中的重金屬，研究顯示，超臨界CO2處理后飛灰與處理前飛灰相比，銻的浸出率上升，鋅、鉛、錳的浸出率顯著降低，即超臨界CO2成功萃取了三類重金屬。Bo等[49]采用超臨界水(SCW)和(SCW+H2O2)處理垃圾焚燒飛灰?；以锌山粨Q態和碳酸鹽態的重金屬可轉化為其他相對穩定的形態，如鋇、鉻轉化為殘余組分，銅、鉛轉化為有機質組分。超臨界流體萃取技術雖發展快速，但成本高，設備要求高，操作工藝復雜且不連續等問題仍有待解決。

2.3 飛灰處理技術的優缺點對比

表2對比了飛灰處理技術的優缺點?；趲追N傳統方法在工藝流程上有很大區別，但在處理效果上也有共同點，可將傳統處理技術分為三大類：固化穩定處理、熱處理、重金屬分離萃取。從成本上來看，水泥固化成本最低，依次是化學藥劑穩定處理和重金屬浸取，成本最高的是熱處理。重金屬分離萃取技術相對于其他處理技術，具有能耗低的優點，重金屬和部分鹽類可被回收利用，但伴隨的缺點是大量廢水以及飛灰的后續處理。固化穩定處理能耗適中，但飛灰很難被回收利用，只能填埋。熱處理技術能耗最大，部分氣化的重金屬可能造成二次污染，但飛灰資源化利用潛力大。水熱法作為新興發展的固廢處理技術，能源消耗不大，具有反應高效和穩定性好的優點，同時可減少二次污染，適合進行長期發展研究。

表2 飛灰中重金屬處理技術的優缺點對比

3 結論與展望

本文從固定穩定化污染物和重金屬分離萃取兩個方向介紹了幾種垃圾焚燒飛灰的處理方法。采用水泥、瀝青等膠凝材料進行飛灰固化，逐漸被化學藥劑處理取代。目前垃圾焚燒發電廠普遍采用藥劑固化同時摻適當水泥進行共同固化。熱處理技術固定穩定化飛灰的效果良好，但能源消耗大，還面臨揮發金屬的后續處理和再分離等技術問題。

水熱法不僅能實現重金屬的固化穩定，還能有效降解有機污染物，無二次污染，從節約能源的角度也優于熱處理技術，然而由于反應釜密封且反應速率快，很難監測到體系的反應狀態，所以可以開展相應熱力學和動力學以及量子化學方面的研究，來進一步探索水熱法在飛灰無害化應用中的主要影響因素和機理。

飛灰污染物的完全分離、提取和降解是未來飛灰無害化的必然趨勢，以上所有分離萃取技術都面臨污染物處理不徹底的問題，所以從試劑的選擇和工藝流程的革新都要考慮到可行性、經濟性和有效性。隨著垃圾焚燒飛灰無害化處理技術綜合應用的發展和新興技術的崛起，在實際環境工程中，可針對不同地域垃圾焚燒飛灰的組分差異，選擇合適的無害化處理方案，在最大限度上處理好垃圾焚燒飛灰的污染問題。