生活垃圾焚烧飞灰(以下简称“飞灰”)是生活垃圾焚烧烟气净化系统截留捕集的细颗粒物。随着垃圾焚烧烟气净化水平的不断提高，净化系统截留捕集的飞灰变得越来越“肮脏”。我国生活垃圾焚烧取得了快速发展和长足进步，但飞灰处理远不如人意，成为生活垃圾焚烧全过程污染控制和风险管理中最为薄弱的环节。
我国飞灰具有产生量巨大、富集重金属和二噁英、挥发性元素含量高的特点，特别是飞灰中氯含量显著高于发达国家，进一步增大了飞灰处理的难度。目前我国飞灰处理的技术路线尚不明确，行业内对飞灰处理技术发展方向还存在一定争议。固化稳定化后进行规范的填埋处置是国内外采用最为广泛的飞灰处理技术。该技术基于固化稳定化提供的废物屏障、填埋场提供的工程屏障和良好选址提供的地质屏障，形成“多重屏障”，以切断重金属和二噁英(关注重点是重金属)的暴露途径，实现环境风险最小化的目标，是我国飞灰处理的现实选择。但是，固化稳定化并不去除重金属，其效果很大程度上取决于所采用的固化稳定化材料。由于自身化学稳定性不同，固定重金属的机理不同，不同的材料即使在固化稳定化环节对重金属的固定效果相同，其产物进入填埋场后，在填埋场地球化学条件下，重金属释放的潜力和速率也可能大不相同。也就是说，即使不同固化稳定化方法的短期效果相同，都可以满足填埋入场要求，但其长效性可能大相径庭，环境风险存在显著差异。环境风险最小化才是飞灰处理的核心目标。本文旨在对两种主要的飞灰固化稳定化方法的长效性进行比较分析，为飞灰固化稳定化技术路线选择提供科学依据与决策支撑。
飞灰处理的主要技术路线
危险废物管理实质上是全过程风险管理，目的在于将污染物的环境风险控制在可接受范围内。环境风险控制主要有两条途径，一是源头破坏去除污染物，即削减污染源强;二是降低污染物迁移性，即切断暴露途径。基于飞灰的基本性质及风险控制的主要途径，目前世界上飞灰处理主要有土地(包括地质)处置和建材化利用两条技术路线(图1)。具体而言，土地处置包括固化稳定化后填埋处置和深部矿井贮存，建材化利用包括水泥窑协同处置、烧结和熔融。
图1 飞灰处置与利用技术途径
土地处置技术成熟，流程较短，可有效切断污染物的暴露途径，从而实现环境风险最小化的目标，因而一直是飞灰处理的主流技术路线，得到广泛认可和应用。世界各国飞灰特性不同，飞灰环境管理要求也不尽相同，但在处理技术路线上，土地处置均是主要选择。如美国将飞灰固化稳定化后，与炉渣一起进行单独填埋或在生活垃圾填埋场进行填埋，加拿大、法国、荷兰、新加坡等国飞灰主要采用固化稳定化后安全填埋方法，德国飞灰处理大部分采用地下岩盐矿井贮存方法。日本飞灰主要经由健康福利部指定的飞灰处理方法(水泥固化法、化学药剂稳定法、熔融法和酸或其他溶剂提取法4种)处理并通过浸出测试后，进行填埋处置。我国飞灰目前最主要的处理方法是固化稳定化后进入卫生填埋场进行分区填埋。
飞灰固化稳定化技术比较
固化稳定化技术目的是使飞灰中的重金属污染物呈现化学惰性或被包覆起来，从而降低其迁移性。目前我国飞灰固化稳定化中，应用最多的是水泥固化、药剂稳定化、水泥药剂联合稳定化技术。各种固化稳定化技术特点对比见表1。
水泥固化技术成熟，机理清晰，操作简单，是发达国家广泛采用的飞灰固化稳定化方法(如图2)。但是，我国飞灰处理多采用药剂稳定化后进入卫生填埋场分区填埋方法(如图3)，一方面是因为水泥固化增容比较大，增加了后续填埋处置成本，而药剂稳定化的增容比很小;二是水泥固化后，某些重金属的浸出测试难以达到卫生填埋场的入场要求，而药剂稳定化，特别是螯合稳定化可以显著降低特定重金属的浸出浓度。水泥-药剂联合稳定化方法兼具水泥固化和药剂稳定化的长处，但由于整体成本较高，在我国使用还不普遍。
图2 飞灰水泥固化后进入填埋场
图3飞灰螯合稳定化后进入填埋场
水泥固化与螯合稳定化对重金属的固定机理不同，材料自身的稳定性也存在差异，由此可以推断二者的长效性有所不同，但此方面的系统研究目前还较为缺乏。本课题组采集了我国自然老化6年的水泥固化飞灰样品和自然老化6年的螯合稳定化飞灰样品，从飞灰体系的重金属浸出量及浸出行为、材料微观结构变化、矿物组成变化等方面，系统比较两种方法处理后产物的特性(见表2)，从而对两种方法的长效性差异进行评价。
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分析可以发现，飞灰采用水泥固化，在自然老化过程中，固化体表面结构出现破坏及强度降低，体系酸中和容量及局部pH值降低，重金属释放风险有所增加;采用螯合稳定化技术，重金属螯合物可能分解，形成可溶螯合物，重金属迁移性增大，特别显著的变化是飞灰浸出液中Pb的浓度升高，接近原始飞灰中Pb的浸出浓度。
