入土填埋还是资源化利用，飞灰“归宿”在哪？

2024-04-22 19:55

来源丨《CE碳科技》微信公众号

作者丨中城环境董学光

整理丨中城环境程彩云

“我国飞灰处理工艺选择主要受政策、经济、技术因素的影响。政策上倾向于资源化处理，但经济考量使中西部等欠发达地区多选择填埋，目前国际及国内的主流处理技术也是填埋处理。”在 2024 年 3 月苏州召开的“2024（第二届）填埋场运营管理及生态修复研讨会”上，中城院（北京）环境科技股份有限公司第二事业部副总经理董学光表示。

他补充说：“当然这并不是对飞灰资源化有成见，相反我们也正在编制《生活垃圾焚烧飞灰资源化处理技术规程》团体标准，如何环保且低价的解决好垃圾焚烧‘最后一公里’难题，飞灰资源化处理还需要行业志士更多的努力。”

本文作者基于住建部《生活垃圾焚烧灰渣处理技术导则》编制思考，在简要回顾生活垃圾焚烧飞灰处理历程的基础上，着重介绍了飞灰填埋、水泥窑协同处置、低温热分解、飞灰熔融处置、飞灰烧结等几种处理技术路线的优势和缺陷，并对当前我国飞灰无害化处置和资源化利用存在的问题提出了自己的看法。

精华观点：

根据住建部统计年鉴发布的焚烧产能，结合炉排工艺 3% 产灰率测算， 2022 年我国垃圾焚烧产生的飞灰近千万吨，而目前已建或在建的飞灰资源化项目处理产能接近 200 万吨，且相对集中于东部发达城市，部分城市产能过剩，飞灰资源化处理已进入“价格战”时代。

2016 版《国家危险废物名录》实施之后，生活垃圾填埋场不需要办理危废许可证就可以接受飞灰处置，极大促进了“稳定化固化+独立分区填埋”的方式的发展，也是目前飞灰处置的主流方式。

飞灰不含水，且飞灰产量低可以做到雨天不作业，因此飞灰填埋场本不应该产生渗滤液，但由于项目建设和运营的不规范，以及预处理工艺不达标等原因，导致飞灰填埋出现一些问题。

每个城市的飞灰填埋规模是原生活垃圾填埋规模的 1/20 以下，填埋规模下降了，但填埋水平未见显著提高。因此建议飞灰处理设施应考虑集中共建，即“跨区域布局建设飞灰协同处置设施，或省域内统筹规划建设飞灰处置设施” 。

飞灰资源化路线多样，但被豁免的路线仅有水泥窑协同处理。因此从处理成本角度考虑，目前的资源化路线大都对标水泥窑协同处理路线，即“实现了二噁英等有机物的处理，去除了氯盐，但对重金属没有提取”，所以重金属都固化或者稳定化在产品中，以满足浸出液浓度要求为目标，进行建材产品利用。

高温熔融或高温烧结虽然处理成本较高，但可通过“二次飞灰”实现对重金属的提取及高温稳定化重金属。由于目前政策对重金属提取没有特殊要求，因此无法通过技术迭代降低处理价格，只能静待政策收紧。

飞灰源头减量应有奖励政策。垃圾焚烧厂余热可供飞灰资源化工艺使用，因此生活垃圾焚烧厂承担飞灰资源化处理有一定的优势。但由此产生一个问题，垃圾焚烧企业还有驱动力去源头减量飞灰吗？

未被豁免的飞灰资源化工艺产品应符合现行国家标准《固体废物鉴别标准通则》中要求的产品质量标准要求，因此，水洗后的飞灰残渣，如果进入生活垃圾焚烧厂协同处理，产生的炉渣应进行固体废物鉴别。

考虑到资源化利用成本较高、终端销路不畅等，再加上目前飞灰处置的付费主体为垃圾焚烧企业，自身都面临国补退坡、应收账款压力大、垃圾入炉量不足等效益不佳的问题，各种因素叠加下，都限制了飞灰资源化利用进一步发展。

降低处置成本、加强重金属的提取与控制是未来资源化技术研究的关键。

一、年产量超千万吨，飞灰安全处置备受政策支持

过去 30 多年，由于我国引进、吸收、消化能力较强、学习速度较快，再加上国家政策的支持，我国垃圾焚烧发电行业取得显著的成绩，尤其是近十年的进步最为明显，投入运营的垃圾焚烧发电设施年年创新高。

根据住建部发布的《城乡建设统计年鉴》，我国投入运营垃圾焚烧厂的数量也由 2012 年的 167 座增加到 2022 年的 961 座，同比增长了 5 倍；日处理规模也由 2012 年的 13.21 万吨升至 2022 年 100 万吨，同比增长了 7 倍多。

图1 我国生活垃圾焚烧发电处理能力与飞灰产量（ 2012 年- 2022 年）

随着我国投入运营的垃圾焚烧厂越来越多，飞灰的产量也在“水涨船高”。若按照炉排工艺 3% 产灰率测算，2022 年我国垃圾焚烧发电日处理规模 99.95 万吨，仅 2022 年这一年全国垃圾焚烧厂飞灰日产量 3 万吨，年产量已超千万吨，相比 2012 年数据，增长了 750%。

图2 我国飞灰产量随着垃圾焚烧处理能力增加的变化图（ 2012 年-2022 年）

由于飞灰含有 Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni 等重金属，以及可溶盐、二噁英和呋喃等有害物质。若未能采取合适的处置方式，易受外界环境因素（如碳酸化反应、酸雨侵蚀以及填埋场渗滤液等）的干扰而发生浸出，从而对环境造成污染。因此，我国在《国家危险废物名录》中明确将飞灰列为危险废物，规定必须经过一定的处理，降低其危险性以后，才能进入填埋场进行安全填埋或者考虑进一步资源化的利用。

为了破解飞灰处置难题，遏制因非法倾倒飞灰导致的重大环境污染案的发生，近年来国家及部分省份出台政策，制定标准，对飞灰填埋和资源化利用途径做了明确的政策要求。如 2020 年 7 月，三部委发布关于《城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案》，要求：建设垃圾焚烧设施应同步明确飞灰处置途径，跨区域布局建设飞灰协同处置设施。

图3 飞灰产量及国家、部分省市政策要求

2020 年 8 月，生态环境部发布《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》，该规范不仅提出飞灰填埋的要求，也提出了飞灰资源化的路径，同时规定了飞灰污染控制的总体要求。

2023 年 5 月，生态环境部与发改委发布《危险废物重大工程建设总体实施方案（2023 - 2025 年）》，在全国统筹建设 20 个重点区域性特殊危险废物集中处置中心，在这 20 个集中处置中心中，有 17 个项目的主要处置对象为飞灰，凸显了飞灰作为危险废物的重要性和紧迫性。

图4 20 个区域性危废集中处置项目布局安排

作为固废行业纲领性指导文件，《“十四五”城市生活垃圾分类处理设施发展规划》再次强调，要加快补齐焚烧飞灰处置设施短板，规划建设生活垃圾焚烧厂时要同步明确飞灰处置途径，合理布局生活垃圾焚烧飞灰处置设施。规范水泥窑协同处理设施建设，加强协同处置过程中飞灰储存、转移等环节管理，强化协同处置设施前端飞灰预处理，避免对环境造成二次污染。

与此同时，一些先进省市，如江浙、上海等地，也在积极探索除填埋之外飞灰的处置方式，相继出台了相关政策，以鼓励和支持飞灰的资源化利用。如 2022 年 10 月，浙江省印发《浙江省危险废物“趋零填埋”三年攻坚行动方案》，要求 2024 年底前形成焚烧飞灰等大宗危险废物资源化利用能力，到 2025 年，全省危险废物填埋比控制在 5% 以内。

2024 年 1 月 9 日，江苏省财政厅、省生态环境厅印发《江苏省“无废城市”建设奖励办法》采取“考核奖励”与“项目清单”相结合的方式，提升飞灰、废盐等特殊类别危险废物的资源化利用水平。

上海也颁布了《上海市生活垃圾管理条例》等文件，对焚烧飞灰等无机类危险废物多途径利用处置也进行了规范和指导。

二、从无害化到资源化，生活垃圾焚烧飞灰处理历程

尽管相关政策不断加大对飞灰处置的约束力度，但回顾我国飞灰的处置历程，从游离于监管之外的非法倾倒，到作为危废类别纳入监管视线，从豁免管理螯合稳定后送至填埋场进行分区填埋，到逐步探索采用资源化路线制成建材等产品。可以说，我国飞灰无害化处置和资源化利用也走过了一段漫长而复杂的历程。

2008 年以前，国内生活垃圾主要以填埋为主，生活垃圾焚烧项目非常少，因此飞灰产生量也较少，那时国内对飞灰研究重视不够，有害物质认识不清，监管力度和法律法规也不严，飞灰除少数地区开展水泥窑协同或送危险废物填埋场进行填埋处置，大多都是非法倾倒和随意处置。

2008 年以后，原环保部（现生态环境部）先后修订了《生活垃圾填埋场污染控制标准》、《生活垃圾焚烧污染控制标准》，针对飞灰进入生活垃圾填埋场处置在含水率、二噁英含量、重金属浓度等方面提出了入场要求。

2008 年版《国家危险废物名录》中将飞灰列入危废名录，但并未对生活垃圾焚烧飞灰提出豁免管理，2016 年，《国家危险废物名录》（2016）新增危险废物豁免管理，豁免飞灰进入生活垃圾填埋场独立分区填埋和水泥窑协同处置。

2016 年以前，原则上水泥生产企业、垃圾填埋场接收飞灰处置时需具备危废处理处置相关许可证，从而影响了飞灰的无害化处置。新版《国家危险废物名录》实施之后，生活垃圾填埋场不需要办理危废许可证就可以接受飞灰处置，极大促进了“稳定化固化+填埋”的方式的发展，成为垃圾焚烧企业处置飞灰的主流方式。

然而，近年来，随着飞灰产量逐年攀升以及存量填埋场库容饱和、选址较难的影响，传统填埋无害化处置方式受阻，我国东部发达城市出现了多种飞灰资源化利用方式：水泥窑协同处置、低温热分解、飞灰熔融处置、飞灰烧结。

三、难以“入土为安”，传统飞灰填埋方式受阻

1、传统飞灰填埋方式对比

根据 2020 年 8 月 27 日生态环境部实施《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》HJ 1134-2020，对于飞灰填埋处置有如下要求：

（1）未经处理的飞灰采用密封包装后，满足《危险废物填埋污染控制标准》GB 18598 要求，可进入刚性危险废物填埋场填埋。

（2）飞灰处理产物满足 GB 18598 关于重金属浸出液浓度、PH 值、含水率、水溶性盐、有机质等入场要求的，可进入柔性危险废物填埋场填埋。

（3）飞灰含水率、二噁英、浸出液危害成分满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889 入场要求的，可进入生活垃圾填埋场分区填埋。

图5 我国飞灰填埋的政策要求

综上，《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》指出了焚烧飞灰填埋的 3 个去处：新标准刚性填埋场、柔性危废填埋场、生活垃圾填埋场独立分区。

但由于目前焚烧厂大多采用机械炉排炉，氯离子含量为 10%-20%，未经脱氯的飞灰中“水溶性盐”含量不满足柔性危险废物填埋场填埋的要求，根据上述规范要求，飞灰水泥固化预处理后，只能进入刚性危险废物填埋场填埋，或者重金属螯合稳定化后，进入生活垃圾填埋场单独分区填埋。

飞灰水泥固化-危废填埋场填埋处置

该处理方式是将飞灰与水泥等固化剂混合后形成固化物，从而减少重金属的溶出。初期，由于水泥固化法的工艺简单、技术成本低，该方法得到广泛应用。然而，飞灰经水泥固化处理后增容较大，增大了填埋场库容压力，同时存在重金属在固化后容易再次浸出等问题，再加上进入危废填埋场填埋处置成本较高，极大限制了飞灰进入危废填埋场的使用。

飞灰螯合稳定化-生活垃圾填埋场填埋处置

该处理方式是将飞灰螯合剂与飞灰混合，进而形成一种具有低溶解性、低迁移性、低毒性的高分子络合物，从而实现了重金属的稳定化处理。这种飞灰螯合剂不仅处理速度快，而且适用范围广泛，与飞灰混合后形成的固化物稳定性极高。在实现了飞灰的无害化处理的同时，还能有效减少飞灰的增容。

需要注意的，为确保环境安全，螯合稳定化工艺对飞灰处理后的效果有着严格的要求。处理后的飞灰必须满足《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889-2008）规定条件后，如含水率小于 30%，二噁英含量（或等效毒性量）低于 3 μg /kg，浸出液污染物质量浓度低于下表中规定的限值等，方可进入生活垃圾填埋场进行填埋处置。

图6 GB 16889 标准中飞灰浸出液污染物浓度限制

此外，相对于送入危废填埋场“填埋”，螯合稳定化飞灰送入生活垃圾填埋场处置成本相对较低，不考虑征地，单方填埋处理费用 100-200 元/吨，是刚性填埋场处理成本（1200~2200 元/吨）十分之几，因此考虑到经济性以及豁免不需要办理危废许可证等因素，飞灰送入生活垃圾填埋场独立分区“填埋”是最佳处理方式。

但是根据《城镇生活垃圾分类和处理设施补短板强弱项实施方案》“原生垃圾零填埋，限制生活垃圾填埋场的建设”的政策导向，各地正加速生活垃圾填埋场的停用、封场，未来飞灰或难以“入土为安”，2022 年至今，浙江、上海、贵州等省市明确了到 2025 年飞灰填埋的限制要求。

2、飞灰填埋存在的问题

近年来，由于监管缺失和节省成本的考量，以及存量老旧生活垃圾填埋场防渗功能较弱，飞灰成为中央环保督察组重点监管对象，在填埋过程中也暴漏出如下问题：

（1）入场重金属超标；为了节省成本，药剂、螯合剂掺加比例少，导致重金属含量超标。

（2）预处理工艺不达标，耐久性不强；由于螯合剂厂商水平参差不齐，受雨雪天气影响，螯合固化作用失效，耐久性不强，重金属等有害物易浸出。

（3）不严格执行分区填埋，也未经固化与生活垃圾混合填埋；运营单位意识不强，未采取有效的分区措施，无独立分区空间，出现了飞灰与生活垃圾（炉渣等）混合填埋现象。

（4）未采取日覆盖、雨污分流等措施，造成飞灰填埋场积存渗滤液，引发二次污染。

（5）选址不当，地下水位高，外界压力突破人工防渗衬层，造成飞灰填埋场积水。

飞灰不含水，且飞灰产量低可以做到雨天不作业，因此飞灰填埋场本不应该产生渗滤液，但由于项目建设和运营的不规范，以及预处理工艺不达标等原因，才会导致飞灰填埋出现上述问题，因此，强化对飞灰填埋场监管、制定惩罚机制减少对环境二次污染，也是主管部门的工作重点。

图7 飞灰填埋场存在的问题

四、成本高、终端产品销路不畅，飞灰资源化利用面临挑战

1、几种资源化处理路线

除了填埋外，近几年我国东部发达城市开始探索飞灰资源化利用途径，如水泥窑协同处置、低温热分解、飞灰熔融、飞灰烧结等，经过在高温烧结、熔融预处理后，将飞灰与石膏、其他硅铝质材料复合制备水泥混合材、混凝土掺合料，用于建材和混凝土行业。

水泥窑协同处置：飞灰采用水洗脱盐后，将氯含量降至 1% 以下，再运输到周边区域的水泥厂进行协同处置，北京、上海、浙江的飞灰大部分采用此种方式。

但需要指出，由于飞灰中的氯离子较多，水泥熟料掺入比例不协调会对混凝土中的钢筋具有腐蚀性，影响建筑物的结构强度，因此，飞灰进水泥窑必须控制掺入比，降低氯离子的含量。此外，受限于运输半径的问题，目前该方法仅在靠近水泥厂的少数地区使用。

低温热分解：将飞灰在缺氧或无氧气氛下，通过低于 500 ℃ 的低温热分解反应，将其中的二噁英类污染物分解脱毒，再通过水洗处理去除飞灰中的氯离子、重金属，处理后的洁净飞灰可用于制备环保免烧建材。代表案例，湖州垃圾焚烧飞灰资源化利用项目采用“低温热解+水洗+建材原料生产水稳材料及免烧砖”。

飞灰熔融处置：飞灰熔融处置利用高温来降解飞灰中有机污染物，将重金属稳定于致密的陶瓷及玻璃结构体中。飞灰熔融后仅密度增加就可减容 70% 以上，且生成的玻璃体能满足危险废弃物毒性浸出标准，从而实现减容、减毒以及资源化利用。代表案例，浙江嘉兴 20 万吨/年飞灰高温熔融资源化利用项目采用“飞灰水洗+高温熔融技术”。

飞灰烧结：利用低于熔融的温度 900-1000 ℃，提供飞灰的扩散能量，将大部分甚至全部气孔填充，变成致密坚硬的烧结体。经过烧结后，烧结体内致密的颗粒将重金属包围降低飞灰重金属浸出毒性。代表案例，天津市固体废物集中处置与利用中心采用烧结技术处置焚烧飞灰的企业，将飞灰高温烧结之后做建材。

综上所述，需要指出的，飞灰资源化路线多样，但被豁免的路线仅有水泥窑协同处理。因此，从处理成本角度考虑，目前的资源化路线大都对标水泥窑协同处理路线，即“实现了二噁英等有机物的处理，去除了氯盐，但对重金属没有提取”，所以重金属都固化或者稳定化在产品中，以满足浸出液浓度要求为目标，进行建材产品利用。

高温熔融或高温烧结虽然处理成本较高，但可通过“二次飞灰”实现对重金属的提取及高温稳定化重金属。由于目前政策对重金属提取没有特殊要求，因此，无法通过技术迭代降低处理价格，只能静待政策收紧。

2、飞灰资源化利用存在的问题

除水泥窑协同处置外，实际上飞灰资源化成功落地的应用案例较少，目前主要是东部较为发达城市在探索，影响其大规模使用的主要原因：

（1）资源化利用成本高且无政策补贴

虽然有着顶层政策的支持，但飞灰的资源化利用途径也与其他环保行业的问题一样，面临资金问题。与传统螯合稳定化填埋 100-200 元/吨相比，飞灰资源化处理工艺价格普遍 2000 元/吨上下，处置成本是传统填埋技术路线的 10-20 倍。

钱从哪里来以及是否有相关补贴政策支持飞灰资源化新型技术的发展，2023 年 8 月，生态环境部《对十四届全国人大一次会议第2613号建议》作出了“关于制定飞灰资源化利用补贴政策”答复，提出：“考虑生活垃圾焚烧发电行业社会资本参与普遍，运营盈利模式较为成熟稳定，不宜再通过财政补贴方式推广飞灰资源化利用。”

因此，考虑到资源化利用成本较高，又无政策补贴支持，再加上目前飞灰处置的付费主体为垃圾焚烧企业，自身都面临国补退坡、应收账款压力大、垃圾入炉量不足等效益不佳的问题，各种因素叠加下，都限制了飞灰资源化利用进一步发展。

（2）终端产品销路不畅

从技术应用来看，无论是水泥窑协同处置，还是低温热分解、高温熔融、烧结工艺，均有自身的技术缺陷，影响后端资源化产品的销路。

飞灰水洗—水泥窑协同处置过程中，由于水洗盐水中有机螯合剂含量高，处置工艺复杂，导致蒸发—结晶出的工业盐较难达标，甚至是部分氯离子还保留在资源化产物，影响水泥质量导致销路不畅。以日本的生态水泥为例，用垃圾焚烧炉飞灰为原料制造出来的生态水泥，在 2001-2006 年有五家生态水泥厂相继投产，最大产能 85 万吨/年，但由于销路不畅，大部分都已停产。

飞灰通过高温熔融、高温烧结等工艺，制备陶粒、岩棉、泡沫陶瓷等资源化产品，不仅存在能耗大，处理成本过高的问题，导致高温处置技术较难规模化推广应用，而且因为熔融的玻璃体最终去向未认定，产业链未完善，无法真正实现飞灰的资源化利用。

此外，近年来基建行业下行，建筑材料、路基材料需求不足，进一步影响了飞灰终端产品销路。

（3）污染处置难题

从飞灰特性来看，垃圾焚烧飞灰由于富集了焚烧烟气中的重金属、二噁英等污染物，且具有高氯的特点，成为其处理处置的难题。资源化工艺在处理此类飞灰时，面临着重金属与二噁英可能引发的环境污染风险；高氯含量则容易导致设备腐蚀，增加设备维护成本。目前二噁英及氯盐的洗脱技术有了很大的进步，但价格高昂制约了资源化路线的发展。因此，降低处置成本、加强重金属的提取与控制是未来资源化技术研究的关键。