12月17日,由E20環(huán)境平臺、“雙百跨越”垃圾焚燒標桿行動、“雙百跨越”有機固廢標桿行動聯(lián)合主辦的“2025(第十九屆)固廢戰(zhàn)略論壇”在北京正式開幕。中國科學院大學資源與環(huán)境學院教授陳揚指出,被視為行業(yè)最大痛點的飛灰,正因其資源化轉化的巨大潛力而成為固廢領域的焦點。處置的核心,在于找到一條能高效、穩(wěn)定地實現(xiàn)高值資源轉化的技術路徑。
當前,生活垃圾焚燒飛灰處置面臨兩大困境:一是隨著生活垃圾焚燒量逐年增加,估計2025年飛灰量將突破千萬噸;二是單一填埋趨于飽和,國家正高目標要求推進“趨零填埋”。
雖然面臨一些現(xiàn)實困境,但危險廢物“飛灰”已成垃圾焚燒最大痛點,飛灰的高效利用已成為國家、省、市區(qū)域發(fā)展的迫切需求。陳揚判斷,飛灰處置正在成為固廢領域的“寵兒”。
飛灰處置領域發(fā)展關鍵是尋找到核心路徑——一種高效穩(wěn)定地將有害物質轉化為無害固體,且具備資源化潛力的方式。
01.飛灰處理與資源化管理的6點洞見
當前,生態(tài)環(huán)境部針對飛灰處理處置構建了指導性的標準體系,該體系的核心是安全處置、污染物控制和資源回收,同時推動產(chǎn)業(yè)化應用與可持續(xù)發(fā)展。
陳揚指出,標準體系的建設至關重要。標準是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關鍵動力。科技創(chuàng)新需從無到有、從基礎到完善,逐步實現(xiàn)從“0”到“1”以及從“1”到“100”的突破,這離不開各方協(xié)同努力。唯有技術臻于成熟,方可納入標準體系,進而為行業(yè)進步提供堅實支撐。
針對飛灰管理未來發(fā)展趨勢,陳揚有以下6點看法:
傳統(tǒng)填埋技術的問題:傳統(tǒng)固化填埋存在土地資源浪費、重金屬滲漏風險,且生活垃圾填埋場難以新建等問題。任何技術都有其適用范圍,在飛灰處置需求持續(xù)增長的背景下,必須客觀審視各項技術的實用性,著力解決傳統(tǒng)填埋模式的核心問題,將最大限度地減少填埋量作為關鍵目標。當前,許多地區(qū)已開始面臨存量填埋場庫容告急、需進行開挖處理的現(xiàn)實局面,這也預示著一個龐大的存量治理市場需求正在形成。
填埋技術在中小城市的應用:未來填埋技術可能在飛灰產(chǎn)生量不高、土地資源相對寬裕的中小城市仍是應用重點。由于我國區(qū)域發(fā)展不均衡,飛灰處置成本差異顯著。例如,在江浙等東部地區(qū),飛灰處置成本可達每噸1500至1800元甚至更高;而在西部某些地區(qū),成本可能僅為每噸100至300元。這種差距很大程度上源于當?shù)厥欠窬邆淇捎玫奶盥駡鲑Y源——有填埋場則傾向于選擇填埋。然而,填埋場終將面臨庫容飽和的問題。因此,未來的關鍵挑戰(zhàn)在于,如何在地方基礎設施條件與政策驅動的雙重約束下,找到短期處置需求與長期可持續(xù)路徑之間的平衡點。
資源化利用趨勢:資源化利用是飛灰處置的未來發(fā)展趨勢,飛灰在處置前需根據(jù)工藝要求進行預處理。
預處理標準待完善:整體上飛灰預處理技術標準規(guī)范體系還未構建成型,仍需結合工藝要求繼續(xù)完善。
水泥窯協(xié)同處置技術的局限:飛灰水泥窯協(xié)同處置技術相對成熟,但也有缺點和應用限制,尤其是受到水泥產(chǎn)業(yè)化競爭性影響帶來的不穩(wěn)定因素。
多元協(xié)同轉型的需求:未來應構建多元化的技術體系和管理體系,為不同技術發(fā)展提供管理和產(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐。陳揚進一步闡述道,飛灰處置的底層邏輯可以歸結為三個層次的核心關系:首先,是處置技術本身與飛灰特性的適配關系;其次,是不同技術路線之間的協(xié)同互補關系;最終,是整個處置系統(tǒng)與外部生態(tài)環(huán)境的和諧共生關系。因此,他認為,實現(xiàn)跨技術、跨領域、跨政策的系統(tǒng)協(xié)同,是當前破題的關鍵。
02.突破四大難點,從填埋到高值建材的技術全景
陳揚分析,飛灰處理與資源化技術存在4大難點:
1、成分復雜與有害物質處理,需針對性技術去除或穩(wěn)定化;
2、預處理工藝復雜,成本高;
3、資源化利用技術局限,推廣受限,大規(guī)模應用難,需要政策倒逼;
4、水洗廢水處理成本、固化后飛灰的長期穩(wěn)定性等問題難以解決。
陳揚表示,飛灰的處理與去向主要涉及兩大路徑:資源化利用及固化穩(wěn)定化后的填埋。在資源化利用方面,飛灰可通過多種技術轉化為有用材料,主要包括利用水泥窯協(xié)同處置生產(chǎn)水泥、經(jīng)高溫燒結制成建材基材、通過高溫熔融形成玻璃體,以及借助低溫熱解并水洗后作為建材原料等方式。
另一方面,固化穩(wěn)定化后填埋作為當前常用的處置方式,在實際應用中仍面臨若干挑戰(zhàn)。包括可能造成的資源浪費、處理成本較高、填埋場地選址困難,以及長期穩(wěn)定性尚存疑慮等問題。
從前端到后端,陳揚介紹了目前多項備受關注的飛灰處理技術,例如飛灰預處理技術、固化穩(wěn)定化技術以及熱處理技術等。
1、飛灰預處理技術是垃圾焚燒飛灰資源化利用和安全處置的關鍵環(huán)節(jié),核心目標是降低飛灰中有害物質(如重金屬、氯鹽、二噁英等)并改善其物理化學性質,滿足后續(xù)資源化或填埋要求。
目前常規(guī)的飛灰預處理技術是水洗工藝,水洗脫鹽技術是通過水洗去除飛灰中的氯離子、可溶性鹽和部分重金屬。主要方法包括多級逆流水洗、單級水洗、化學藥劑輔助水洗、低溫水洗脫毒。具有脫氯效率高、改善飛灰理化性質等優(yōu)點。但也存在廢水處理難度大、運行成本高等問題。尤其是成本,平均處理成本達到500-600元/噸。
2、固化穩(wěn)定化技術是通過添加固化劑(如水泥、石灰)或化學藥劑(如磷酸鹽、硫化物),將飛灰中的有害物質(如重金屬)固定在穩(wěn)定的基質中,降低其浸出毒性和遷移性的一種處理方法。優(yōu)點是操作簡單、技術成熟,相比高溫處理,成本較低,可有效降低飛灰的浸出毒性,滿足環(huán)保要求。缺點是固化后飛灰體積增加,填埋場占用空間增大。在自然環(huán)境下,固化體可能老化、開裂,導致有害物質重新釋放。
3、熱處理技術,涉及高溫燒結、高溫熔融與低溫熱分解等技術。
飛灰高溫燒結陶粒技術是將燃煤電廠、垃圾焚燒廠等產(chǎn)生的飛灰,通過預處理、成型和高溫燒結轉化為輕質多孔陶粒的工藝,實現(xiàn)固廢資源化;
飛灰高溫熔融制玻璃體技術是通過高溫(1300℃-1500℃)將飛灰中的無機成分熔融后快速冷卻,形成穩(wěn)定的玻璃體(又稱熔融渣),實現(xiàn)重金屬固化及二噁英徹底分解的工藝;
低溫熱分解工藝的主要目的是“解毒”,比如某單位在水熱條件下通過溶劑水溫度耦合壓力的調控,利用亞臨界水實現(xiàn)酸堿自催化作用,實現(xiàn)飛灰中有機污染物的降解,技術適用于硅酸鹽為主體的無機固廢的徹底無害化及資源化利用。
對于上述各項技術,陳揚指出,每項技術均有其特定的適用溫度范圍,旨在解決不同關鍵問題,同時亦存在各自的技術局限。因此,在實際應用與未來發(fā)展路徑上,各項技術均需針對自身特點進行持續(xù)的優(yōu)化與突破。
此外,陳揚透露,其團隊正致力于研發(fā)一種創(chuàng)新的超高溫熔融技術,其核心優(yōu)勢在于能將處理溫度提升至約1800℃。該高溫主要通過兩種方式協(xié)同實現(xiàn):一是利用水電解制氫作為清潔能源;二是巧妙利用飛灰與污泥自身所含的鈣、碳等成分,通過反應生成碳化鈣并以此作為熱源,在系統(tǒng)中形成“自持式”升溫效應,可額外提升數(shù)百攝氏度。
陳揚強調,更高的處理溫度具有顯著優(yōu)勢:一方面,有助于生成結構更穩(wěn)定、性能更優(yōu)異的建材產(chǎn)物;另一方面,能更徹底地分解與穩(wěn)定化污染物,從而實現(xiàn)更優(yōu)的全過程污染控制效果。
03.飛灰處理與資源化利用應用實踐
論壇現(xiàn)場,陳揚分享了多個飛灰處理與資源化利用的應用實踐案例。
在飛灰水洗脫氯、收氯方面,北京某公司采用MVR蒸發(fā)技術、多級閃蒸和重結晶技術以實現(xiàn)鉀、鈉鹽的結晶分離,具有高效節(jié)能,結構緊湊,運行平穩(wěn),自動化程度高等優(yōu)點。該公司MVR技術已成功應用在國內(nèi)首條水泥窯協(xié)同處置飛灰示范線和安徽某利用水泥窯協(xié)同處置飛灰等項目。
在水泥窯協(xié)同處置方面,在貴州、河北、安徽的一些飛灰資源化處置項目中,采用水洗-水泥窯協(xié)同處置飛灰,通過利用水泥窯協(xié)同處置飛灰所制造的水泥性能,達到國家普通硅酸鹽水泥標準。
在高溫燒結生產(chǎn)建材基材方面,浙江某公司采用對飛灰水洗預處理、灰渣高溫燒結,燒結料與礦粉、礦渣復合的制備工藝路線,形成高活性、低強度的摻合料。產(chǎn)品廣泛應用于商混、制磚等領域,實現(xiàn)飛灰循環(huán)利用的無害化終端處置。
在高溫熔融生產(chǎn)建材方面,河南某公司采用等離子體技術高溫熔融裂解危險廢棄物,高溫分解二噁英,固定重金屬,熔融后直接將物質轉化為液態(tài),經(jīng)過拉絲工藝直接產(chǎn)出纖維棉。
04.戰(zhàn)略展望:從“城市包袱”到“城市礦產(chǎn)”
陳揚指出,飛灰處理的核心戰(zhàn)略方向在于實現(xiàn)高值化、綠色低碳與全流程協(xié)同。未來需著力解決的核心科學問題包括其組分行為機制、污染物遷移規(guī)律及重金屬固定等研究。同時,面對規(guī)?;瘧玫年P鍵工程挑戰(zhàn),如技術放大、產(chǎn)品質量控制與工藝穩(wěn)定運行,需通過系統(tǒng)性方案與多方協(xié)同加以攻克。
針對未來發(fā)展,飛灰處理的關鍵技術將聚焦于規(guī)模化、低成本、高值化與多維協(xié)同的進階路徑。具體技術要素涵蓋免水洗預處理、
新能源耦合、高溫熔融、礦坑協(xié)同填埋、熱處理回爐以及智能化管控等,旨在通過減污降碳協(xié)同的創(chuàng)新工藝,構建低成本高效的新路徑,從而破解固廢處置的經(jīng)濟性瓶頸,最終推動飛灰作為“城市礦產(chǎn)”實現(xiàn)資源化循環(huán)。
原標題:告別“一埋了之”!飛灰處理的現(xiàn)實困境與多元化協(xié)同破局之路