本文以上海2座大型城市生活垃圾焚烧发电厂为依托，对飞灰性质进行长 期、系统分析研究，据此确定飞灰的主要污染特性和关键影响因素，并结合焚 烧厂炉前垃圾组分中重金属源特征，探讨操作条件对飞灰毒害性的影响，最后 在此基础上确定了飞灰的重金属化学药剂稳定化处理工艺。研究主要结论如下： 1)飞灰具有含水率低(0.08％～1.15％)、质轻(0.646×103～0.776×103kg/m3)、 渗透系数大(8.71×10-5～1.16×10-4cm/s)、吸水性强的特点，粒径呈正态分布趋势。 含水率20％时，飞灰的压缩系数达到最小值，承载力最大，干密度亦最大。飞灰 加水后(20％)孔隙率减小，出现大量中孔，放热比较强烈，在加水后第6分钟 达到最大放热速率，累积放热量可达到51J/g(24h)。 2)飞灰的主要组成元素(含量大于1％，干重)为Si、Al、Ca、Cl、Na、K、 Mg、Fe、C、S和O。与国外飞灰相比，Na的含量高，而重金属元素中Hg含量高， As、Cd、Ni、Pb和Zn总量较低。飞灰中的全盐量高达11.6％～26.7％，主要为Ca、 Na和K氯的化物。飞灰的二恶英毒性当量浓度为0.73～4.46 ng TEQ/g，二恶英类 化合物具有相似的分布规律，对毒性当量浓度贡献率最大的是2,3,4,7,8-PeCDF (29％～33％)，其次是1,2,3,7,8-PeCDD(21％～26％)。 3)飞灰中重金属Pb、Hg、Cd和Zn是主要污染元素，Pb和Hg浸出浓度超过 危险废物鉴别标准限值，属危险废物，其中Pb是重点污染元素。可浸出的Pb和 Zn主要以酸溶态形式存在，而Cd主要以酸溶态和离子交换态形式存在，水溶态 的重金属含量较小。除Ni和Cr外，重金属含量随飞灰粒径减小呈增大趋势，Cr、 Ni、Zn、Hg和Pb浸出量呈逐渐增大趋势。浸出柱实验浸出液中各种重金属的浓 度均随浸取剂与飞灰比值(L/S)增大而减小，并在L/S＞2后趋于稳定，释放能力 由强到弱为：Cd＞Ni＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr。 4)受飞灰自身性质影响，混合方式(翻转和水平振荡)、静置时间和浸取 剂离子强度对飞灰重金属的浸出影响不明显；加大L/S对飞灰中Pb、Ni和Cd的浸 出仅起稀释作用，而Cu、Zn、Cr和Hg在L/S＜10时浸出浓度变化不大，L/S＞10时 被稀释；浸取剂H+对各元素的浸出性影响程度为Pb≈Zn＞Cu＞Cd＞Ni＞Cr＞As＞Hg； 在中低酸浓度时，乙酸浸出液中重金属浓度高于硝酸浸出液，而在＞0.2 mol/L的 酸浸取液中，硝酸浸出液中重金属(除Hg外)浓度大于乙酸浸出液。浸出实验 表明，pH值在飞灰重金属浸出过程中起关键作用。 5)炉前垃圾组分含量最高的是厨余和塑料。重金属源分析表明：As、Cd、 Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn来源于厨余的量超过50％，来源于塑料的量超过13％， Cd、Ni、Pb和Zn来源于渣石的量超过6％，As来源于玻璃的量超过14％，Hg来源 于纸类的量超过7％。As、Ni、Cr、Cu和Zn主要分布在炉渣中，Cd和Hg主要分 布在飞灰中，Pb则介于两者之间。避免厨余垃圾在收集、转运过程中的交叉污 染，同时在处理处置前，提高垃圾组分中塑料、渣石以及金属的分拣率，有利 于控制飞灰中的重金属污染。通过调节垃圾在贮坑中的停留时间控制垃圾的含 水率，维持垃圾在一定的温度(850℃～1000℃)下稳定燃烧，优化石灰等药剂 的投加量是改善飞灰污染特性的主要可行措施。 6)研究所确定的“两元药剂稳定化技术”参数为：先投加药剂A，投加量为 8％，投加方式为A+水+飞灰；然后投加药剂B，投加量为2％，投加方式为直 接加入后固固混合；最后投加药剂C，投加量为0.2％，投加方式为C+水+飞灰 混合物，各次加药后混合时间均为8 min左右。稳定化后飞灰养护8 h。稳定化后 产物增容比低于1.15。中试实验表明，两元药剂稳定化技术可以充分满足重金属 稳定化要求，每吨飞灰所需稳定化药剂费用约为225元。pH-Stat浸出测试和 MINTEQA2计算表明，磷酸盐稳定化可使Pb在很大的pH值(3～12)范围内保持 很低的浸出浓度。 关键词：城市生活垃圾焚烧；飞灰；性质；重金属；源分析；稳定化