城市生活垃圾焚烧发电飞灰中重金属的固定化研究

垃圾焚烧发电飞灰排放是重金属污染的一个重要来源之一。选用实验室合成的含硫有机稳定剂(DT)并优选无机固化剂(DF),组成有机-无机复合固定剂体系,进行飞灰中重金属的固定化实验,研究一种经济、有效的飞灰无害化处理方法,以满足生活垃圾填埋污染控制标准对飞灰填埋的处理要求。以广州市生活垃圾焚烧发电产生的飞灰为研究对象,分别考察了DT和DF单一添加处理以及混合联用处理对飞灰中重金属的固定化效果。浸出数据表明,随着DT和DF的投料量的增加,飞灰固化体的浸出浓度相应降低。当DT和DF投加量质量分数分别为1.0%和2.4%时,飞灰固化体的重金属浸出浓度均低于生活垃圾填埋浓度限值,说明DT和DF可以实现药剂配伍,提高飞灰中重金属固定化效果,同时减少有机药剂的使用量,从而降低处理成本。该研究同时做了药剂固定化试验和水泥固化试验,通过对比发现药剂固定化法具有增容少、养护时间短和稳定化效果好的优点。采用分级提取法对飞灰中重金属的形态进行了分析,结果表明经混合药剂处理后飞灰中的重金属的形态均呈现出由不稳定态向稳定态转化的趋势。采用扫描电子显微镜(SEM)对固定化前后的飞灰进行了分析,结果表明经混合药剂处理后的飞灰颗粒变大,且颗粒表面变得致密,空隙减少,从而减少与浸提剂的接触面积,降低其浸出毒性。     

垃圾焚烧飞灰中重金属的存在方式及形成机理

重金属是城市生活垃圾焚烧处理产生的一类重要二次污染物。在尾气处理过程中,重金属以均匀核化、异相沉积等方式从烟气浓缩到飞灰中。国外研究者通过实验室模拟研究对重金属在飞灰表面发生的吸附现象及其机理做出了推断,并对重金属在不同粒径级别飞灰中的分布进行了研究。     

贵州城市生活垃圾焚烧过程中重金属分布和迁移特征

为了探明城市生活垃圾焚烧过程中重金属分布和迁移特征,采集贵州遵义市3个城市生活垃圾焚烧场的进场垃圾、渗滤液、飞灰、底渣和烟气样品,采用ICP-AES分析了城市生活垃圾各组分中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr和Hg重金属含量,研究其重金属的分布和迁移特征,为实现生活垃圾焚烧无害化处理提供基础数据。研究结果表明,(1)生活垃圾渗滤液中Zn、Ni、Cu和Pb含量较高,各重金属含量基本表现为垃圾场二垃圾场一垃圾场三,各组分重金属含量基本表现为ZnCuNiPbCrCdHg。(2)底渣中Cu、Zn、Cr含量较高,Cd和Hg含量较低,飞灰中Cu、Zn、Pb、Cr含量较高,Hg含量较低。(3)底渣和飞灰重金属浸出含量均未超标,其中Pb和Cu属于潜在污染,烟气排放含量低于0.2 mg·kg~(-1),Cr、Cu、Ni和Zn重金属在烟气中均无检出。(4)重金属向渗滤液的迁移相对较弱(低于1%),底渣、飞灰和烟气等与焚烧相关的产物是重金属的主要迁移途径,Cu、Ni、Cr、Zn主要迁移至底渣中,Pb和Cd主要迁移至底渣和飞灰中,Hg主要迁移至飞灰和烟气中(27.1%~34.6%随烟气排出),综上可知,生活垃圾中Hg的治理和脱毒仍需要进一步提高。     

不同粒径垃圾焚烧飞灰中重金属富集特性表征

针对杭州市生活垃圾焚烧飞灰按粒径级别进行其重金属特性表征,主要展开飞灰组成元素和矿物成分、重金属含量分布、以及重金属与飞灰颗粒的微观结合行为等研究.结果表明,＂SiO2-CaO-Al2O3-金属氧化物＂体系构成了重金属的富集载体;Zn、Pb、Cu、Mn、Ni、Cr、Sb等重金属在75—125μm飞灰颗粒中的占有率最高,达52%;Zn、Cu、Cr随着粒径减小其含量显著增加,其它重金属未见此趋势;通过SEM-EDX对飞灰颗粒表面和断面进行扫描电镜观察和面、线扫描元素能谱分析,在飞灰断面发现了更多类型、更密集的重金属分布.通过结合XRF、ICP-MS、SEM-EDX等仪器手段分析飞灰中重金属富集特性,深入探索重金属在飞灰颗粒中富集特征.     

城市生活垃圾焚烧飞灰资源化处置技术及产品概述

城市垃圾焚烧飞灰由于其聚集着大量的重金属、二噁英、可溶盐等有害成分,被定义为一种危险废物.现有处置方法是对其进行安全化填埋或资源化利用,前者是目前的主流工艺.然而,随着土地资源的日益紧缺和人们环保意识的提高,更符合可持续发展的飞灰资源化技术近年来得到了广泛的关注.随着人们的持续开发与研究,已形成了多种各具特色的飞灰资源化技术,但总体而言,其仍多处于研究阶段,仅少数技术完成了工业化应用.本文根据最新有关飞灰资源化处理的研究报道,结合相关的行业标准及技术规范,对飞灰资源化处理的技术路线、产品、原理以及其各自存在的优缺点等进行了综述及评述,以期为飞灰资源化处理技术的实际工业化应用提供理论依据和技术参考.     

利用靶器官毒性剂量法(TTD)和证据权重分析法(WOE) 评估固化飞灰中重金属非致癌健康风险

传统的健康风险评价方法未考虑重金属对多种靶器官的影响及重金属间的相互作用,不能反映重金属真实的风险情况.ATSDR的靶器官毒性剂量法(TTD)和EPA的证据权重分析法(WOE)分别将重金属能够产生效应的靶器官与重金属间的相互作用引入评价过程,对传统评价方法进行修正.基于此,本研究采用了TTD法和WOE法评估了生活垃圾焚烧厂固化飞灰中重金属的非致癌健康风险,并将其与传统的非致癌健康风险评价方法进行比较.结果表明,传统的非致癌健康风险评价方法得出的HI值为0.2084,经TTD法和WOE法修正后的HI值分别为0.5165和0.6717,修正后风险大于传统方法所预测风险,更严格的反映固化飞灰对工人健康的真实风险.     

采用烧结法降低垃圾焚烧飞灰浸出毒性的研究

采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）对垃圾焚烧飞灰和造粒烧结后试样中重金属的浸出量进行分析.研究表明,随着烧结时间的增加和烧结温度的提高,大多数重金属浸出毒性都有所降低.对造粒后的飞灰物料进行低温烧结处理,烧结工艺参数可初步定为造粒直径为15mm,烧结温度为950℃-1100℃,烧结时间约为20min.     

水泥、粉煤灰及生石灰固化/稳定处理铅锌废渣

以铅锌废渣为研究对象,采用水泥、粉煤灰为固化剂,生石灰为稳定剂,对废渣进行固化/稳定化处理,并通过TCLP和Tessier连续提取法对固化/稳定化效果进行分析和评价.结果表明,单独添加水泥或水泥、粉煤灰混合固化处理废渣时,重金属铅TCLP浸出浓度显著减少,但达不到安全填埋要求;当稳定剂生石灰添加量为4%(废渣),固化剂废渣比为0.4∶1(粉煤灰与水泥比为1∶9)时,固化/稳定化效果最佳.此时,固化体中重金属Pb、Zn的浸出浓度分别为0.16 mg·L-1、0.243 mg·L-1,符合安全填埋要求.经过固化/稳定化处理后,降低了废渣中的重金属Pb、Zn交换态比例,有效地限制了重金属的迁移.XRD和SEM分析表明,废渣固化/稳定化后形成的Ca(OH)2、水化硅酸钙凝胶(C—S—H)及钙矾石等物质将重金属离子包容起来,形成稳定的固化体.     

利用EIA法快速筛查垃圾焚烧飞灰和烟气中的二恶英毒性水平

基于CAPE技术公司的兔子复合克隆抗体的二恶英(PCDD/F)酶免疫分析试剂盒,建立了快速检测垃圾焚烧飞灰和烟气中PCDD/F毒性(TEQ值)的方法.试剂盒的最低检测限为3.3pg·tube-1(即3.3pgTEQ每EIA试管),线性检测范围为10～30pg·tube-1.样品经甲苯索氏抽提后过硅胶柱连接小碳柱净化处理,TCDD/F的回收率大约为50%,与原飞灰PCDD/F分布模式相比净化处理后样品中的TCDD/F含量明显降低.用净化处理后的飞灰溶液作标准溶液,绘制PCDD/F剂量-效应关系曲线,定量分析了2个飞灰样品和2个烟气样品的TEQ浓度,结果表明分析样品的TEQ实测值(HRGC/HRMS分析获得)与预测值(标准曲线计算值)的相对偏差(Rd)均小于15%,说明用该方法定量分析垃圾焚烧飞灰和烟气中PCDD/F毒性是可行的.     

重庆市垃圾焚烧飞灰粒径分布及重金属形态分析

采用筛分法研究了重庆市生活垃圾焚烧飞灰中的粒径分布,分析了各粒径颗粒中Pb、Cd、Zn、Cu、Mn、Ni和Cr等重金属的总量,并利用Tessier五步连续提取法对不同粒径飞灰中各重金属的化学形态进行了分析.结果表明,90%以上的飞灰粒径小于250 μm,其中粒径为149-250 μm的颗粒最多,约占总量的50%.除Ni之外,其它重金属的含量随粒径的减小呈先减小后增大的趋势.粒径小于250 μm颗粒中的重金属含量对飞灰中重金属含量的贡献率达到90%.飞灰中各重金属的形态分布随粒径变化规律不同,Zn、Cd、Pb、Cu的碳酸盐结合态含量略高,在重庆地区酸雨的淋溶下极易释放出来,对周围环境存在潜在威胁.     

市政污泥与生活垃圾掺烧的重金属排放特征与风险

中国市政污泥年产生量逐年攀升,低热值、高含水率和污染物富集等特征为市政污泥的处理处置带来难度,未能科学处置的市政污泥将带来生态风险,因此高效科学的污泥处理处置手段是打好污染攻防战的重要环节。与生活垃圾协同焚烧是实现市政污泥减量化和提高污泥综合利用率的有效处理方法。为探讨市政污泥与生活垃圾协同焚烧后的重金属排放特征与模式,于2016年5月(湿季)与2017年1月(干季)采集广东省某生活垃圾焚烧设施在掺烧0%、5%、10%和15%市政污泥后排放的烟气、飞灰和炉渣样品,并采用原子吸收分光光度法和原子荧光光度法系统分析各焚烧组的Cu、Pb、Cd、Ni、As和Cr的排放特征。结果表明,在干湿两季,各污泥掺烧比例下烟气中Cu、Pb、Cd、Ni、As和Cr的质量浓度分别为0.001 6、0.009 9、0.000 8、0.002 5、0.002 2和0.125 3 mg·m~(-3),未超过《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485—2014)限值,能够达标排放。市政污泥掺烧可能引起烟气中部分重金属质量浓度下降,而对飞灰与炉渣中重金属质量分数的影响较小,可按照生活垃圾焚烧后固体废物的处理方法统一处理。Cd、Cr和Cu等重金属排放分布特征存在明显的季节性差异,其中干季主要分布于飞灰与炉渣(大于98%)中,在湿季则主要分布于炉渣(大于70%)中,重金属分布特征可能受焚烧物料的重金属含量与季节性焚烧条件的影响。综上所述,在低于15%掺烧比例条件下,市政污泥与生活垃圾协同焚烧对重金属排放浓度不产生显著影响,与生活垃圾协同焚烧是市政污泥安全处理处置的重要手段。     

城市垃圾焚烧飞灰中重金属的形态及酸浸出性研究

研究了城市垃圾焚烧飞灰中重金属形态在不同粒径上的分布,以及HNO3对飞灰中重金属的浸出性.结果表明:飞灰中重金属主要以残渣态存在,可交换离子态含量很少;易挥发性的重金属在较大粒径上有较高分布,亲石性重金属Cr和Ni的分布与粒径的相关性不大,在各粒径上的分布较均匀;飞灰中以碳酸盐结合态存在的重金属对酸不稳定,易被HNO3浸出,而残渣态部分对酸较稳定,不易被HNO3浸出.     

重庆市垃圾焚烧飞灰中重金属分布特征及药剂稳定化处理

采用在飞灰药剂处理中研究广泛的硫化钠、磷酸二氢钠、乙硫氮、丁铵黑药、3,4,6-三巯基均三嗪三钠盐作为稳定化药剂,将重庆市某垃圾焚烧发电厂产生的飞灰作为研究对象,探究单一药剂及3种药剂的复合稳定化效果,并使用正交实验确定3种药剂的复合稳定化最优方案.结果表明,重庆市垃圾焚烧飞灰粒径主要集中在48—1700μm之间;飞灰中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg均大幅超出环境土壤背景值;处于880—1700μm、250—880μm,150—250μm、75—150μm、48—75μm各粒径级的飞灰的Cu、Zn、Pb、Cd、Cr元素形态分布与混合样品的形态分布情况一致;单一药剂稳定化飞灰实验中,使得飞灰浸出浓度满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》的药剂添加量分别为8%的硫化钠、8%的磷酸二氢钠、4.2%的乙硫氮、4.2%的丁铵黑药、4.2%的3,4,6-三巯基均三嗪三钠盐,其中,8%的硫化钠药剂成本最低;正交实验中的复合药剂稳定化均有良好的稳定化效果,其中1.2%的硫化钠、1.2%的磷酸二氢钠、0.8%的丁铵黑药的组合比单一药剂稳定化所需投加量更少、成本更低.     

华南某垃圾焚烧厂排放PCBs和PCNs的固气分布、同系物分布及毒性当量特征

以华南某城市生活垃圾焚烧厂一期(WI-A)和二期(WI-B)为研究对象,采集了飞灰和烟气样品,通过GC/MS对其中PCBs和PCNs的全部单体进行了测定,分析了PCBs和PCNs的固气分布(飞灰和烟气中的总量比例)、同系物分布以及毒性当量特征.结果表明,WI-A和WI-B焚烧单位垃圾产生的PCBs和PCNs总量分别为0.397 mg·t-1(湿基)和0.363 mg·t-1(湿基).活性炭喷射量对PCBs的固气分布特征和去除率影响较大,对PCNs则不明显.PCBs同系物在烟气中以低氯取代单体为主,在飞灰中以高氯取代单体为主.PCNs同系物在烟气中以五氯单体为主,在飞灰中以四氯、五氯单体为主.WI-A和WI-B排放的烟气总TEQ分别为0.051 ng TEQ·Nm-3和0.096 ng TEQ·Nm-3,WI-A烟气Co-PCBs和Dl-PCNs对总TEQ的贡献率分别为3.2%和0.13%,WI-B烟气Co-PCBs和Dl-PCNs对总TEQ的贡献率分别为5.3%和0.34%,提示垃圾焚烧排放烟气中的Co-PCBs和Dl-PCNs的毒性同样值得关注.     

垃圾焚烧飞灰重金属元素分析标准样品研制

本文介绍了垃圾焚烧飞灰重金属元素分析标准样品的研制过程.标准样品定值指标为Ag、As、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb、Sb、Tl、V、Zn等16种重金属元素.垃圾焚烧飞灰标准样品是一种带有基体的标准样品,原料样品从垃圾焚烧站除尘设施收集,经干燥、过筛、混匀、分装和灭菌等步骤加工处理后,分别采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和原子荧光法(AFS)对标准样品进行了均匀性和稳定性检验.结果显示,样品均匀性和稳定性良好.选择技术水平较高10家权威实验室对16种重金属元素进行协作定值,并进行了不确定度评定,量值评定结果显示该样品中16种元素的含量在0.410—11600μg·g~(-1)之间,相对扩展不确定度在4.3%—18%之间.     

城市垃圾焚烧中PVC环境影响研究

在城市生活垃圾中，大约有一半的氯来自PVC废物。在垃圾焚烧过程中，PVC含量的增加可导致HCl产生量的增加，并有可能成为二噁Ying生成的氯源。PVC中铅含量最高，但对生活垃圾相对贡献量不大。PVC对生活垃圾的镉相对贡献量最大，而且在含PVC垃圾焚烧过程中烟气中镉的浓度也有明显增加。此外，PVC有使重金属从底灰向飞灰转移的趋势，这对于后续的底灰处置是有利的。在分析PVC对城市垃圾焚烧过程影响的基础上，本文最后提出了结论和建议。     

受污染底泥固化/稳定化处理及营养物质释放特征研究

以广州市车陂涌受污染底泥为研究对象,通过掺杂不同比例的粉煤灰、水泥、石灰和膨润土,对底泥进行固化/稳定化处理试验,探讨底泥经处理后的产物中碳素和营养盐的释放特征。结果表明：实验条件下底泥固化/稳定化处理基本不会减少碳的释放,但会改变其释放形态,未经处理的底泥释放的TOC被迅速矿化,而底泥固化/稳定化处理产物释放的TOC稳定存在。在试验期内,底泥固化/稳定化处理对产物的硝态氮释放无明显影响;固化/稳定化处理能有效促进氮磷的稳定,固化体氨氮和磷酸盐的释放量明显降低,分别比未经处理的底泥减少了67.4%和76.4%以上。不同来源的粉煤灰由于成分不同,在底泥固化/稳定化处理中的作用存在差异,掺杂珠江电厂的粉煤灰Z对氨氮和磷酸盐的稳定化效果优于恒运电厂的粉煤灰H。固化/稳定化技术为疏浚底泥提供了一种安全的处理方法,为粉煤灰提供了一种有效的资源化途径。     

CO2去除垃圾焚烧飞灰水洗液中Cu、Cr的工艺条件

以垃圾焚烧飞灰水洗液中的Cu和Cr为研究对象,采用通入CO_2沉淀处理的方法,通过改变CO_2的浓度、流速、通入时间、反应温度以及重金属离子初始浓度,对水洗液中的Cu和Cr的沉淀效果进行实验研究.结果表明,CO_2能够很好地沉淀水洗液中的Ca~(~(2+)),以及降低p H值; CO_2的浓度越高,Cu和Cr的沉淀效果越好; CO_2沉淀处理Cu和Cr的最佳工艺条件为:CO_2浓度10%、通入时间80 s、流速2 m L·min-1和反应温度40℃,在此工艺条件下,水洗液中Cu和Cr的沉淀率分别达到95%和50%左右.     

磷酸镁水泥固化/稳定化重金属性能及作用机理研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型无机胶凝材料,是由过烧氧化镁和磷酸盐通过酸碱中和反应制备得来,具有早期强度高、结构紧密和体积形变小等优点,在固化/稳定化重金属方面受到广泛关注,但存在放热量大、凝结速度快等缺点.本文归纳了国内外学者对磷酸镁水泥固化/稳定化重金属和重金属污染土的研究,重点讨论重金属离子对磷酸镁水泥抗压强度、凝结时间、酸碱度和水化热的影响,环境对重金属MPC体系稳定性的影响,以及其固化/稳定化重金属离子的作用机理,得出主要固化机理为化学键合、吸附作用和物理包裹,最后指出磷酸镁水泥固化重金属研究的不足和对未来研究的展望,为磷酸镁水泥固化/稳定化重金属的研究提出了新思路.     

焚烧源二噁英的排放对周边土壤和植被污染的研究进展

经济的飞速发展和城市化进程的加快,带来了严重的生活垃圾负荷问题。垃圾焚烧技术因其具有减容化、无害化和资源化的优点,成为当今国际社会生活垃圾处理的主要技术之一。然而由于人们对于垃圾焚烧源可能产生的二噁英污染问题缺乏一个全面的认识,使得垃圾焚烧厂的建立遭到了民众的强烈反对,成为影响社会和谐稳定的因素;因此,需要对垃圾焚烧源二噁英的排放对周边土壤和植被的污染状况进行综述,对于解决老百姓对于垃圾焚烧二噁英污染的争议有巨大的现实意义。对近年来国内外学者在相关方面的研究进行了详细地综述,结果发现：国内已开展的研究仅限于二噁英对焚烧厂周边土壤的污染调查,而对于焚烧源二噁英对植被及农作物的污染的研究数据非常匮乏;而国外学者已开展的垃圾焚烧厂周边土壤和植被中二噁英污染的调查研究只是停留在二噁英在土壤和植被中总浓度的研究基础上,而对于不同二噁英同族物在焚烧厂附近土壤和植被中的分布特征和蓄积规律方面的研究比较缺乏,尤其是在其他污染源如废弃物的露天燃烧、交通等协同作用下,垃圾焚烧对二噁英污染贡献率的研究比较少,对于垃圾焚烧厂二噁英污染的控制没有起到直观的指导作用。本文指出今后的研究应加强对二噁英在焚烧厂周边土壤和植被中分布特征和蓄积规律研究,这对于焚烧源二噁英的污染防治以及对已被二噁英污染的土壤和植被的生态修复具有重要的意义。