飞灰二恶英类低温催化分解污染控制技术规范-编制说明（征求意见稿）

项目背景飞灰是固体废物高温热处置的残余物之一，是《国家危险废物名录》中被列为HW18“焚烧处置残渣”类的危险废物，具有极大的环境危害性。以生活垃圾焚烧飞灰为例，其以富集二恶英类、重金属和氯盐为特征，毒性较大。且随着我国生活垃圾焚烧处置比例的不断提高，产生量增长迅速。根据住建部的统计数据，2020年我国生活垃圾焚烧处置量约为14608万吨，产生飞灰总量已超过600万吨。飞灰传统的处置方式为固化后填埋，受《危险废物填埋污染控制标准》《生活垃圾填埋场污染控制标准》中严苛的建设标准与日益困难的选址双重局限，处理成本十分高昂。因此，对飞灰进行处理去除其中的有害成分、以实现后续资源化利用，是生态环境管理与可持续发展的重大需求。飞灰的低温催化分解是指将飞灰在较低的温度下加热，在具有反应催化活性的组分作用下使其中的二噁英发生分解反应的二噁英解毒技术。中国环境科学研究院联合湖州京兰环保科技有限公司经过数年攻关，将飞灰的低温催化分解技术与解毒后飞灰的水洗技术、水洗后残渣制砖等技术工艺进行组合，实现了飞灰的低温解毒后资源化利用的目标。在上海大学牵头的国家重点研发专项项目“固废焚烧残余物稳定化无害化处理技术与装备”中，中国环境科学研究院体与湖州京兰环保科技有限公司共同承担了课题2“焚烧残余物低温催化分解与盐分质分离关键技术与装备”的研究，对飞灰二恶英类低温催化分解技术进行了深入的研究并建设示范工程。生态环境部2020年发布实施的《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》（HJ1134-2020）中明确提出，飞灰的处理工艺包括低温分解。但是这一行业规范中没有对低温分解的工艺过程的关键工艺参数如反应温度、时间等进行明确规定，也没有提出针对低温热分解全过程的管理技术要求。因此，制定《飞灰二恶英类低温催化分解污染控制技术规范》是规范飞灰低温催化分解技术，促进这一技术的推广应用，为解毒后飞灰的资源化利用提供风险控制技术保证的需求。2021年，中国环境科学研究院、湖州京兰环保科技有限公司、上海大学联合组成编制团队，向中国材料与试验团体标准委员会建材环境风险及污染控制技术委员会申请《飞灰二恶英类低温催化分解污染控制技术规范》的立项。技术委员会于2021年12月24日组织标准立项审查会，批准了本标准的立项。编制原则《飞灰二恶英类低温催化分解污染控制技术规范》是我国针对飞灰二恶英类低温催化分解过程的污染控制技术要求进行规范的首个团体标准。本标准的编制主要原则为：（1）依法研究编制。本标准符合《中华人民共和国固体废物污染防治法》《固体废物鉴别标准通则》《危险废物鉴别标准通则》《固体废物再生利用污染防治技术导则》《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》等国家法律法规标准的规定。（2）重视风险防控。本标准中充分考虑飞灰中二噁英类对生态环境和人体健康的影响，旨在规范飞灰低温分解技术全过程环境管理，控制低温催化分解过程与后续利用过程的环境风险。编制工作过程标准编制组从2011年就开始了对于飞灰低温催化分解技术研究，为开展本标准编制提供了良好的前期工作基础。2019年成功申报国家重大研发专项“固废资源化”项目“固废焚烧残余物稳定化无害化处理技术与装备”（项目编号2019YFC1906900）后，进一步开展了工程示范研究工作。标准编制组针对我国生活垃圾焚烧飞灰低温催化分解技术进行研究，重点对污染控制技术关键节点和技术要求进行了分析和梳理。对国内飞灰处理利用的相关标准、规范、技术文件进行了广泛调研，研究了相关技术文件制定的基本原则与理论基础；对我国生活垃圾焚烧飞灰的物理化学特性进行了分析，识别其中的二恶英的组分特征；研究了飞灰低温催化过程和产物中的污染物产生和排放特征，分析经济可行的污染控制技术要求。同时，课题组在示范工程运行的基础上，对飞灰低温催化的污染控制内容进行了验证与修正。在此基础上，标准编制组于2021年11月向中国材料与试验团体标准委员会建材环境风险及污染控制技术委员会提出了《飞灰二恶英类低温催化分解污染控制技术规范》立项申请。2021年12月通过标准立项审查后，编制组在进一步调研和行业专家咨询的基础上，形成了《飞灰二恶英类低温催化分解污染控制技术规范》（征求意见稿）。本标准编制的必要性分析4.1生活垃圾焚烧行业绿色发展的要求随着我国经济和城乡居民生活质量的提升、城市化的飞速发展，生活垃圾产生量逐年递增。根据中国国家统计局数据，生活垃圾无害化处理量从2010年的1.23亿吨增长到2020年的2.35亿吨。由于土地资源有限，焚烧处置占比从2010年的18.81%增长至2020年的62.29%。但同时焚烧处置也会给环境带来二次污染，例如焚烧过程产生的飞灰，每焚烧1吨生活垃圾会产生30-50kg的飞灰。飞灰被列入我国的《国家危险废物名录》。在垃圾焚烧过程中，绝大部分二噁英都会富集在飞灰中，随着土地资源的受限导致飞灰传统的固化后填埋处理方式逐渐受到限制，如何有效消除飞灰中二噁英的毒性日益受到重视。制定飞灰二恶英低温催化分解污染控制的技术规范，可以为飞灰的低温处理提供技术支持，保证飞灰的妥善处置，是生活垃圾焚烧行业绿色发展的重要需求。4.2焚烧飞灰资源化利用发展的要求飞灰是生活垃圾焚烧过程产生的固体废物，其主要组成CaO和SiO2的质量比占30-50%甚至更高，具有一定的资源化利用潜力。因此，焚烧飞灰的资源化利用技术的研究与推广应用，既可以减轻飞灰填埋处置的土地压力，又有效的利用了其中的资源。同时，飞灰作为危险废物的管理属性决定了飞灰资源化利用过程与资源化产物应用过程的环境风险控制是影响其推广应用的关键性环节。制定飞灰二恶英低温催化分解污染控制的技术规范，针对飞灰二恶英低温催化分解过程中，飞灰的包装运输与贮存、工艺技术、处理后飞灰的环境风险评估进行规范，是焚烧飞灰资源化利用技术健康、有序发展的要求。编制目标围绕飞灰二恶英低温催化分解技术，对飞灰的低温催化分解过程关键技术、飞灰处理产物的特性指标进行了规定，同时提出了包括包装、运输、贮存、检测与制度等管理技术要求，以实现飞灰二恶英低温催化分解技术的全过程管理。标准主要技术内容6.1范围针对飞灰采用低温催化分解技术进行二恶英解毒的过程，以全过程风险防控思想为指导，对规定了生活垃圾焚烧飞灰二恶英类低温催化分解处理技术的定义，总则，包装运输和贮存要求，工艺技术与污染控制要求，人员和制度要求等。适用于采用低温催化分解技术实现生活垃圾焚烧飞灰中的二恶英类解毒过程的环境保护。6.2规范性引用文件本部分列出了在本标准中所引用的国家标准和行业标准等规范性文件。6.3术语和定义本部分为执行本标准制定的专门术语，包括飞灰，低温催化分解，处理后飞灰。6.4总则本部分规定了飞灰处理处置技术路线的设施和场所选择的基本原则，选择原则等原则性要求。本部分规定飞灰的低温催化分解应以《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》（HJ1134）《固体废物再生利用污染防治技术导则》（HJ1091）作为主要技术要求依据，同时，考虑经过低温催化分解后的飞灰的后续利用处置方式的不同，其环境管理属性应根据HJ1134的要求进行判定。6.5包装运输和贮存要求对飞灰与处理后飞灰的包装方式、运输车辆、贮存设施及作业过程中散落飞灰的处理方式提出技术要求，以防止散落和逸散的环境与人体健康风险。6.6工艺技术与污染控制要求6.6.1工艺技术要求飞灰中二恶英在低温热处理过程中发生两种降解反应：脱氯/加氢反应和脱氯/缩合反应。二恶英脱氯/加氢反应的主要产物是低氯代产物，二恶英脱氯/缩合反应的主要产物是无序碳高聚物。由于飞灰中二恶英低温热降解产物中低氯代产物的量远低于初始氯代产物总量，因此，脱氯/缩合反应是飞灰中二恶英低温降解的主要途径。CaO是与飞灰低温热处理条件下二恶英的脱氯/缩合反应相关的活性物质，是介质体系与脱氯效率相关的关键内在因素，同时，飞灰中含有的大量的Cu等过渡金属，是二恶英脱氯反应的催化剂。二恶英脱氯/缩合反应的产物为高分子量的聚合物，不会产生毒性更高的物质，表明了二恶英低温热处理技术的安全性。因此，根据编制组前期研究成果，结合飞灰低温催化分解技术研究与应用现状，本标准确定的飞灰低温催化分解处理二恶英解毒工艺技术路线为：混合后的飞灰进入反应器，在500℃以下的温度缺氧或少氧气氛下充分反应后冷却。反应器中产生的烟气经过活性炭吸附进入喷淋塔内处理，直至符合国家排放标准后排放。为了保证飞灰中的二恶英的低温催化分解处理效果满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》（HJ1134）中的要求，在前期实验室模拟试验与工程验证的基础上，本标准对主要工艺环节的参数提出了指导性要求。主要包括：反应前物料均化方式、反应气氛中的氧气含量、催化剂类型、反应温度、反应时间、冷却方式、排灰温度等。6.6.2污染控制要求为保护环境与降低运行成本，飞灰低温催化分解后的降温用水宜循环使用，外排时应满足GB8978的要求或更严格的地方标准。废气应进行收集处理。在飞灰的低温催化分解过程中，废气中主要污染物为颗粒物、重金属和未被降解的极微量的二恶英，因此废气应采用活性炭吸附和湿法喷淋方式处理，其排放限值参照GB18484执行。检测结果表明，废气管道底部沉积的烟尘中重金属含量较高。为控制由于不同设施在运行过程中由于选用的设备与工艺参数的差别导致的差异，防控可能的环境风险，本标准要求将烟尘定期清理，收集后按照危险废物管理。6.7处理后飞灰的污染控制要求6.7.1污染控制要求按照《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》（HJ1134）中的要求：当处理后的飞灰用于水泥熟料生产时，应控制其中的重金属含量，使所生产的水泥熟料按照GB/T30810规定的方法测定的可浸出重金属含量不超过GB30760中规定的限值；其中的氯含量应满足水泥熟料生产工艺控制的要求。如果处理后的飞灰作为制备水泥之外的建筑材料的原料使用时，处理后飞灰中的二恶英类残留的总量应不超过50ng-TEQ/kg（以处理后飞灰的干重计）；应控制其中的重金属含量，使按照HJ557制备的浸出液中的重金属浸出浓度不超过GB8978中规定的最高允许排放浓度限值（第二类污染物最高允许排放浓度按照一级标准执行）；其中的可溶性氯含量应不超过2%，以不高于1%为宜。此外，处理后飞灰不得用于烧结转生产，以避免在该反应温度下可能的二恶英再合成。6.7.2检测要求固体废物本身的组成具有不稳定性，即使是固定来源的固体废物的组成也不是一成不变的，导致固体废物处理产物的组成具有一定的不稳定性。因此本标准规定企业应定期对飞灰低温催化处理产物中的二恶英类含量进行检测，同时对飞灰处理场所和设施定期进行检测，以确保飞灰低温催化处理过程和处理后产物不造成环境污染。当飞灰来源相对稳定且检测结果稳定达标时，可适当减少检测频次；飞灰来源发生变化、设备长期停机或者检测结果不达标时，则重新加严检测频次。6.8人员与制度要求飞灰属于危险废物，其低温催化分解处理过程应符合危险废物管理要求，因此，本标准对飞灰低温催化分解处理企业的人员与制度提出了全面的要求，主要包括专业人员的要求、培训制度、安全管理制度、劳动保护制度、应急管理制度、记录制度等。6.9环境管理要求本标准针