來源丨《CE碳科技》微信公眾號
作者丨中城環境 董學光
整理丨中城環境 程彩云
“我國飛灰處理工藝選擇主要受政策、經濟、技術因素的影響。政策上傾向于資源化處理，但經濟考量使中西部等欠發達地區多選擇填埋，目前國際及國內的主流處理技術也是填埋處理。”在 2024 年 3 月蘇州召開的“2024（第二屆）填埋場運營管理及生態修復研討會”上，中城院（北京）環境科技股份有限公司第二事業部副總經理董學光表示。
他補充說：“當然這并不是對飛灰資源化有成見，相反我們也正在編制《生活垃圾焚燒飛灰資源化處理技術規程》團體標準，如何環保且低價的解決好垃圾焚燒‘最后一公里’難題，飛灰資源化處理還需要行業志士更多的努力。”
本文作者基于住建部《生活垃圾焚燒灰渣處理技術導則》編制思考，在簡要回顧生活垃圾焚燒飛灰處理歷程的基礎上，著重介紹了飛灰填埋、水泥窯協同處置、低溫熱分解、飛灰熔融處置、飛灰燒結等幾種處理技術路線的優勢和缺陷，并對當前我國飛灰無害化處置和資源化利用存在的問題提出了自己的看法。
精華觀點：
根據住建部統計年鑒發布的焚燒產能，結合爐排工藝 3% 產灰率測算， 2022 年我國垃圾焚燒產生的飛灰近千萬噸，而目前已建或在建的飛灰資源化項目處理產能接近 200 萬噸，且相對集中于東部發達城市，部分城市產能過剩，飛灰資源化處理已進入“價格戰”時代。
2016 版《國家危險廢物名錄》實施之后，生活垃圾填埋場不需要辦理危廢許可證就可以接受飛灰處置，極大促進了“穩定化固化+獨立分區填埋”的方式的發展，也是目前飛灰處置的主流方式。
飛灰不含水，且飛灰產量低可以做到雨天不作業，因此飛灰填埋場本不應該產生滲濾液，但由于項目建設和運營的不規范，以及預處理工藝不達標等原因，導致飛灰填埋出現一些問題。
每個城市的飛灰填埋規模是原生活垃圾填埋規模的 1/20 以下，填埋規模下降了，但填埋水平未見顯著提高。因此建議飛灰處理設施應考慮集中共建，即“跨區域布局建設飛灰協同處置設施，或省域內統籌規劃建設飛灰處置設施” 。
飛灰資源化路線多樣，但被豁免的路線僅有水泥窯協同處理。因此從處理成本角度考慮，目前的資源化路線大都對標水泥窯協同處理路線，即“實現了二噁英等有機物的處理，去除了氯鹽，但對重金屬沒有提取”，所以重金屬都固化或者穩定化在產品中，以滿足浸出液濃度要求為目標，進行建材產品利用。
高溫熔融或高溫燒結雖然處理成本較高，但可通過“二次飛灰”實現對重金屬的提取及高溫穩定化重金屬。由于目前政策對重金屬提取沒有特殊要求，因此無法通過技術迭代降低處理價格，只能靜待政策收緊。
飛灰源頭減量應有獎勵政策。垃圾焚燒廠余熱可供飛灰資源化工藝使用，因此生活垃圾焚燒廠承擔飛灰資源化處理有一定的優勢。但由此產生一個問題，垃圾焚燒企業還有驅動力去源頭減量飛灰嗎？
未被豁免的飛灰資源化工藝產品應符合現行國家標準《固體廢物鑒別標準通則》中要求的產品質量標準要求，因此，水洗后的飛灰殘渣，如果進入生活垃圾焚燒廠協同處理，產生的爐渣應進行固體廢物鑒別。
考慮到資源化利用成本較高、終端銷路不暢等，再加上目前飛灰處置的付費主體為垃圾焚燒企業，自身都面臨國補退坡、應收賬款壓力大、垃圾入爐量不足等效益不佳的問題，各種因素疊加下，都限制了飛灰資源化利用進一步發展。
降低處置成本、加強重金屬的提取與控制是未來資源化技術研究的關鍵。
一、年產量超千萬噸，飛灰安全處置備受政策支持
過去 30 多年，由于我國引進、吸收、消化能力較強、學習速度較快，再加上國家政策的支持，我國垃圾焚燒發電行業取得顯著的成績，尤其是近十年的進步最為明顯，投入運營的垃圾焚燒發電設施年年創新高。
根據住建部發布的《城鄉建設統計年鑒》，我國投入運營垃圾焚燒廠的數量也由 2012 年的 167 座增加到 2022 年的 961 座，同比增長了 5 倍；日處理規模也由 2012 年的 13.21 萬噸升至 2022 年 100 萬噸，同比增長了 7 倍多。
圖1 我國生活垃圾焚燒發電處理能力與飛灰產量（ 2012 年- 2022 年）
隨著我國投入運營的垃圾焚燒廠越來越多，飛灰的產量也在“水漲船高”。若按照爐排工藝 3% 產灰率測算，2022 年我國垃圾焚燒發電日處理規模 99.95 萬噸，僅 2022 年這一年全國垃圾焚燒廠飛灰日產量 3 萬噸，年產量已超千萬噸，相比 2012 年數據，增長了 750%。
圖2 我國飛灰產量隨著垃圾焚燒處理能力增加的變化圖（ 2012 年-2022 年）
由于飛灰含有 Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni 等重金屬，以及可溶鹽、二噁英和呋喃等有害物質。若未能采取合適的處置方式，易受外界環境因素（如碳酸化反應、酸雨侵蝕以及填埋場滲濾液等）的干擾而發生浸出，從而對環境造成污染。因此，我國在《國家危險廢物名錄》中明確將飛灰列為危險廢物，規定必須經過一定的處理，降低其危險性以后，才能進入填埋場進行安全填埋或者考慮進一步資源化的利用。
為了破解飛灰處置難題，遏制因非法傾倒飛灰導致的重大環境污染案的發生，近年來國家及部分省份出臺政策，制定標準，對飛灰填埋和資源化利用途徑做了明確的政策要求。如 2020 年 7 月，三部委發布關于《城鎮生活垃圾分類和處理設施補短板強弱項實施方案》，要求：建設垃圾焚燒設施應同步明確飛灰處置途徑，跨區域布局建設飛灰協同處置設施。
圖3 飛灰產量及國家、部分省市政策要求
2020 年 8 月，生態環境部發布《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規范（試行）》，該規范不僅提出飛灰填埋的要求，也提出了飛灰資源化的路徑，同時規定了飛灰污染控制的總體要求。
2023 年 5 月，生態環境部與發改委發布《危險廢物重大工程建設總體實施方案（2023 - 2025 年）》，在全國統籌建設 20 個重點區域性特殊危險廢物集中處置中心，在這 20 個集中處置中心中，有 17 個項目的主要處置對象為飛灰，凸顯了飛灰作為危險廢物的重要性和緊迫性。
圖4 20 個區域性危廢集中處置項目布局安排
作為固廢行業綱領性指導文件，《“十四五”城市生活垃圾分類處理設施發展規劃》再次強調，要加快補齊焚燒飛灰處置設施短板，規劃建設生活垃圾焚燒廠時要同步明確飛灰處置途徑，合理布局生活垃圾焚燒飛灰處置設施。規范水泥窯協同處理設施建設，加強協同處置過程中飛灰儲存、轉移等環節管理，強化協同處置設施前端飛灰預處理，避免對環境造成二次污染。
與此同時，一些先進省市，如江浙、上海等地，也在積極探索除填埋之外飛灰的處置方式，相繼出臺了相關政策，以鼓勵和支持飛灰的資源化利用。如 2022 年 10 月，浙江省印發《浙江省危險廢物“趨零填埋”三年攻堅行動方案》，要求 2024 年底前形成焚燒飛灰等大宗危險廢物資源化利用能力，到 2025 年，全省危險廢物填埋比控制在 5% 以內。
2024 年 1 月 9 日，江蘇省財政廳、省生態環境廳印發《江蘇省“無廢城市”建設獎勵辦法》采取“考核獎勵”與“項目清單”相結合的方式，提升飛灰、廢鹽等特殊類別危險廢物的資源化利用水平。
上海也頒布了《上海市生活垃圾管理條例》等文件，對焚燒飛灰等無機類危險廢物多途徑利用處置也進行了規范和指導。
二、從無害化到資源化，生活垃圾焚燒飛灰處理歷程
盡管相關政策不斷加大對飛灰處置的約束力度，但回顧我國飛灰的處置歷程，從游離于監管之外的非法傾倒，到作為危廢類別納入監管視線，從豁免管理螯合穩定后送至填埋場進行分區填埋，到逐步探索采用資源化路線制成建材等產品?？梢哉f，我國飛灰無害化處置和資源化利用也走過了一段漫長而復雜的歷程。
2008 年以前，國內生活垃圾主要以填埋為主，生活垃圾焚燒項目非常少，因此飛灰產生量也較少，那時國內對飛灰研究重視不夠，有害物質認識不清，監管力度和法律法規也不嚴，飛灰除少數地區開展水泥窯協同或送危險廢物填埋場進行填埋處置，大多都是非法傾倒和隨意處置。
2008 年以后，原環保部（現生態環境部）先后修訂了《生活垃圾填埋場污染控制標準》、《生活垃圾焚燒污染控制標準》，針對飛灰進入生活垃圾填埋場處置在含水率、二噁英含量、重金屬濃度等方面提出了入場要求。
2008 年版《國家危險廢物名錄》中將飛灰列入危廢名錄，但并未對生活垃圾焚燒飛灰提出豁免管理，2016 年，《國家危險廢物名錄》（2016）新增危險廢物豁免管理，豁免飛灰進入生活垃圾填埋場獨立分區填埋和水泥窯協同處置。
2016 年以前，原則上水泥生產企業、垃圾填埋場接收飛灰處置時需具備危廢處理處置相關許可證，從而影響了飛灰的無害化處置。新版《國家危險廢物名錄》實施之后，生活垃圾填埋場不需要辦理危廢許可證就可以接受飛灰處置，極大促進了“穩定化固化+填埋”的方式的發展，成為垃圾焚燒企業處置飛灰的主流方式。
然而，近年來，隨著飛灰產量逐年攀升以及存量填埋場庫容飽和、選址較難的影響，傳統填埋無害化處置方式受阻，我國東部發達城市出現了多種飛灰資源化利用方式：水泥窯協同處置、低溫熱分解、飛灰熔融處置、飛灰燒結。
三、難以“入土為安”，傳統飛灰填埋方式受阻
1、傳統飛灰填埋方式對比
根據 2020 年 8 月 27 日生態環境部實施《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規范（試行）》HJ 1134-2020，對于飛灰填埋處置有如下要求：
（1）未經處理的飛灰采用密封包裝后，滿足《危險廢物填埋污染控制標準》GB 18598 要求，可進入剛性危險廢物填埋場填埋。
（2）飛灰處理產物滿足 GB 18598 關于重金屬浸出液濃度、PH 值、含水率、水溶性鹽、有機質等入場要求的，可進入柔性危險廢物填埋場填埋。
（3）飛灰含水率、二噁英、浸出液危害成分滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》GB 16889 入場要求的，可進入生活垃圾填埋場分區填埋。
圖5 我國飛灰填埋的政策要求
綜上，《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規范（試行）》指出了焚燒飛灰填埋的 3 個去處：新標準剛性填埋場、柔性危廢填埋場、生活垃圾填埋場獨立分區。
但由于目前焚燒廠大多采用機械爐排爐，氯離子含量為 10%-20%，未經脫氯的飛灰中“水溶性鹽”含量不滿足柔性危險廢物填埋場填埋的要求，根據上述規范要求，飛灰水泥固化預處理后，只能進入剛性危險廢物填埋場填埋，或者重金屬螯合穩定化后，進入生活垃圾填埋場單獨分區填埋。
飛灰水泥固化-危廢填埋場填埋處置
該處理方式是將飛灰與水泥等固化劑混合后形成固化物，從而減少重金屬的溶出。初期，由于水泥固化法的工藝簡單、技術成本低，該方法得到廣泛應用。然而，飛灰經水泥固化處理后增容較大，增大了填埋場庫容壓力，同時存在重金屬在固化后容易再次浸出等問題，再加上進入危廢填埋場填埋處置成本較高，極大限制了飛灰進入危廢填埋場的使用。
飛灰螯合穩定化-生活垃圾填埋場填埋處置
該處理方式是將飛灰螯合劑與飛灰混合，進而形成一種具有低溶解性、低遷移性、低毒性的高分子絡合物，從而實現了重金屬的穩定化處理。這種飛灰螯合劑不僅處理速度快，而且適用范圍廣泛，與飛灰混合后形成的固化物穩定性極高。在實現了飛灰的無害化處理的同時，還能有效減少飛灰的增容。
需要注意的，為確保環境安全，螯合穩定化工藝對飛灰處理后的效果有著嚴格的要求。處理后的飛灰必須滿足《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB 16889-2008）規定條件后，如含水率小于 30%，二噁英含量（或等效毒性量）低于 3 μg /kg，浸出液污染物質量濃度低于下表中規定的限值等，方可進入生活垃圾填埋場進行填埋處置。
圖6 GB 16889 標準中飛灰浸出液污染物濃度限制
此外，相對于送入危廢填埋場“填埋”，螯合穩定化飛灰送入生活垃圾填埋場處置成本相對較低，不考慮征地，單方填埋處理費用 100-200 元/噸，是剛性填埋場處理成本（1200~2200 元/噸）十分之幾，因此考慮到經濟性以及豁免不需要辦理危廢許可證等因素，飛灰送入生活垃圾填埋場獨立分區“填埋”是最佳處理方式。
但是根據《城鎮生活垃圾分類和處理設施補短板強弱項實施方案》“原生垃圾零填埋，限制生活垃圾填埋場的建設”的政策導向，各地正加速生活垃圾填埋場的停用、封場，未來飛灰或難以“入土為安”，2022 年至今，浙江、上海、貴州等省市明確了到 2025 年飛灰填埋的限制要求。
2、飛灰填埋存在的問題
近年來，由于監管缺失和節省成本的考量，以及存量老舊生活垃圾填埋場防滲功能較弱，飛灰成為中央環保督察組重點監管對象，在填埋過程中也暴漏出如下問題：
（1）入場重金屬超標；為了節省成本，藥劑、螯合劑摻加比例少，導致重金屬含量超標。
（2）預處理工藝不達標，耐久性不強；由于螯合劑廠商水平參差不齊，受雨雪天氣影響，螯合固化作用失效，耐久性不強，重金屬等有害物易浸出。
（3）不嚴格執行分區填埋，也未經固化與生活垃圾混合填埋；運營單位意識不強，未采取有效的分區措施，無獨立分區空間，出現了飛灰與生活垃圾（爐渣等）混合填埋現象。
（4）未采取日覆蓋、雨污分流等措施，造成飛灰填埋場積存滲濾液，引發二次污染。
（5）選址不當，地下水位高，外界壓力突破人工防滲襯層，造成飛灰填埋場積水。
飛灰不含水，且飛灰產量低可以做到雨天不作業，因此飛灰填埋場本不應該產生滲濾液，但由于項目建設和運營的不規范，以及預處理工藝不達標等原因，才會導致飛灰填埋出現上述問題，因此，強化對飛灰填埋場監管、制定懲罰機制減少對環境二次污染，也是主管部門的工作重點。
圖7 飛灰填埋場存在的問題
四、成本高、終端產品銷路不暢，飛灰資源化利用面臨挑戰
1、幾種資源化處理路線
除了填埋外，近幾年我國東部發達城市開始探索飛灰資源化利用途徑，如水泥窯協同處置、低溫熱分解、飛灰熔融、飛灰燒結等，經過在高溫燒結、熔融預處理后，將飛灰與石膏、其他硅鋁質材料復合制備水泥混合材、混凝土摻合料，用于建材和混凝土行業。
水泥窯協同處置：飛灰采用水洗脫鹽后，將氯含量降至 1% 以下，再運輸到周邊區域的水泥廠進行協同處置，北京、上海、浙江的飛灰大部分采用此種方式。
但需要指出，由于飛灰中的氯離子較多，水泥熟料摻入比例不協調會對混凝土中的鋼筋具有腐蝕性，影響建筑物的結構強度，因此，飛灰進水泥窯必須控制摻入比，降低氯離子的含量。此外，受限于運輸半徑的問題，目前該方法僅在靠近水泥廠的少數地區使用。
低溫熱分解：將飛灰在缺氧或無氧氣氛下，通過低于 500 ℃ 的低溫熱分解反應，將其中的二噁英類污染物分解脫毒，再通過水洗處理去除飛灰中的氯離子、重金屬，處理后的潔凈飛灰可用于制備環保免燒建材。代表案例，湖州垃圾焚燒飛灰資源化利用項目采用“低溫熱解+水洗+建材原料生產水穩材料及免燒磚”。
飛灰熔融處置：飛灰熔融處置利用高溫來降解飛灰中有機污染物，將重金屬穩定于致密的陶瓷及玻璃結構體中。飛灰熔融后僅密度增加就可減容 70% 以上，且生成的玻璃體能滿足危險廢棄物毒性浸出標準，從而實現減容、減毒以及資源化利用。代表案例，浙江嘉興 20 萬噸/年飛灰高溫熔融資源化利用項目采用“飛灰水洗+高溫熔融技術”。
飛灰燒結：利用低于熔融的溫度 900-1000 ℃，提供飛灰的擴散能量，將大部分甚至全部氣孔填充，變成致密堅硬的燒結體。經過燒結后，燒結體內致密的顆粒將重金屬包圍降低飛灰重金屬浸出毒性。代表案例，天津市固體廢物集中處置與利用中心采用燒結技術處置焚燒飛灰的企業，將飛灰高溫燒結之后做建材。
綜上所述，需要指出的，飛灰資源化路線多樣，但被豁免的路線僅有水泥窯協同處理。因此，從處理成本角度考慮，目前的資源化路線大都對標水泥窯協同處理路線，即“實現了二噁英等有機物的處理，去除了氯鹽，但對重金屬沒有提取”，所以重金屬都固化或者穩定化在產品中，以滿足浸出液濃度要求為目標，進行建材產品利用。
高溫熔融或高溫燒結雖然處理成本較高，但可通過“二次飛灰”實現對重金屬的提取及高溫穩定化重金屬。由于目前政策對重金屬提取沒有特殊要求，因此，無法通過技術迭代降低處理價格，只能靜待政策收緊。
2、飛灰資源化利用存在的問題
除水泥窯協同處置外，實際上飛灰資源化成功落地的應用案例較少，目前主要是東部較為發達城市在探索，影響其大規模使用的主要原因：
（1）資源化利用成本高且無政策補貼
雖然有著頂層政策的支持，但飛灰的資源化利用途徑也與其他環保行業的問題一樣，面臨資金問題。與傳統螯合穩定化填埋 100-200 元/噸相比，飛灰資源化處理工藝價格普遍 2000 元/噸上下，處置成本是傳統填埋技術路線的 10-20 倍。
錢從哪里來以及是否有相關補貼政策支持飛灰資源化新型技術的發展，2023 年 8 月，生態環境部《對十四屆全國人大一次會議第2613號建議》作出了“關于制定飛灰資源化利用補貼政策”答復，提出：“考慮生活垃圾焚燒發電行業社會資本參與普遍，運營盈利模式較為成熟穩定，不宜再通過財政補貼方式推廣飛灰資源化利用。”
因此，考慮到資源化利用成本較高，又無政策補貼支持，再加上目前飛灰處置的付費主體為垃圾焚燒企業，自身都面臨國補退坡、應收賬款壓力大、垃圾入爐量不足等效益不佳的問題，各種因素疊加下，都限制了飛灰資源化利用進一步發展。
（2）終端產品銷路不暢
從技術應用來看，無論是水泥窯協同處置，還是低溫熱分解、高溫熔融、燒結工藝，均有自身的技術缺陷，影響后端資源化產品的銷路。
飛灰水洗—水泥窯協同處置過程中，由于水洗鹽水中有機螯合劑含量高，處置工藝復雜，導致蒸發—結晶出的工業鹽較難達標，甚至是部分氯離子還保留在資源化產物，影響水泥質量導致銷路不暢。以日本的生態水泥為例，用垃圾焚燒爐飛灰為原料制造出來的生態水泥，在 2001-2006 年有五家生態水泥廠相繼投產，最大產能 85 萬噸/年，但由于銷路不暢，大部分都已停產。
飛灰通過高溫熔融、高溫燒結等工藝，制備陶粒、巖棉、泡沫陶瓷等資源化產品，不僅存在能耗大，處理成本過高的問題，導致高溫處置技術較難規?；茝V應用，而且因為熔融的玻璃體最終去向未認定，產業鏈未完善，無法真正實現飛灰的資源化利用。
此外，近年來基建行業下行，建筑材料、路基材料需求不足，進一步影響了飛灰終端產品銷路。
（3）污染處置難題
從飛灰特性來看，垃圾焚燒飛灰由于富集了焚燒煙氣中的重金屬、二噁英等污染物，且具有高氯的特點，成為其處理處置的難題。資源化工藝在處理此類飛灰時，面臨著重金屬與二噁英可能引發的環境污染風險；高氯含量則容易導致設備腐蝕，增加設備維護成本。目前二噁英及氯鹽的洗脫技術有了很大的進步，但價格高昂制約了資源化路線的發展。因此，降低處置成本、加強重金屬的提取與控制是未來資源化技術研究的關鍵。
原文標題 : 入土填埋還是資源化利用，飛灰“歸宿”在哪？
