水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰过程中二英的迁移和降解特性

为了解生活垃圾焚烧飞灰中的二英在水泥脱氯预处理过程中的迁移特性以及在水泥窑内的热降解特性,依托北京市琉璃河水泥有限公司的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置示范线,开展了生活垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯预处理和水洗后飞灰向水泥窑投加的工程试验研究.结果表明:烘干烟气中和水泥窑窑尾烟气中二英排放浓度低于GB 30485-2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》中所规定的标准限值（以I-TEQ计）为0.1 ng/m3,结晶氯盐中二英含量（以I-TEQ计）仅为2.8 ng/kg;以每h进入水洗罐的原飞灰中所含二英量为100%计,经过水洗处理后,99.97%的二英仍留在脱氯飞灰中,仅有0.08%和0.14%的二英分别通过烘干废气和结晶盐排出;以每h投入水泥窑窑尾烟室的飞灰所含二英为100%计,仅有0.82%、0.13%和0.002%的二英分别随窑灰、熟料、烟气排出,飞灰中的二英在水泥窑内的消减率达到了99%以上,实现了较为彻底的降解.      

生活垃圾焚烧飞灰二噁英控制技术研究进展

生活垃圾焚烧飞灰含有二噁英等有机物和Cr、Hg等重金属,是高度危险的固体废物,已成为二噁英污染的主要来源之一。针对飞灰中二噁英的不同解毒技术研究现状,系统阐述了近年来不同技术的原理、研究现状及发展趋势等,指出具有较大工业化应用前景的是水泥窑协同处置和低温热解技术。水泥窑协同处置技术可实现二噁英高效降解,且无二次污染物产生,局限性是该技术需要依托熟料生产线,飞灰水洗预处理投资运行成本相对较高;低温热解技术可高效实现飞灰中二噁英的脱除,局限性是存在二噁英从固相转移至气相,通常集成其他气相二噁英降解技术,如催化氧化等技术,可实现气相二噁英的高效降解,能耗及投资成本相对较低。并对飞灰中二噁英未来的降解技术和发展方向进行了展望,旨在为飞灰二噁英解毒技术的实用研究提供理论研究基础。     

生活垃圾焚烧飞灰处置技术与应用瓶颈

生活垃圾焚烧飞灰富含二噁英、重金属和可溶盐,属于危险废物,需进行无害化处理。但当前垃圾焚烧产业普遍存在“重烟气、轻飞灰”问题,造成飞灰处置技术和能力不足,已成为当前制约垃圾焚烧产业发展的重要瓶颈。综述了飞灰的产生、物化特性以及处置技术。重点介绍了当前普遍采用的3种处理方式以及技术应用难点,包括螯合稳定耦合填埋、水洗脱盐耦合水泥窑协同处置和熔融玻璃化处理等,以期为垃圾焚烧飞灰的无害化处置行业提供技术参考。     

生活垃圾焚烧飞灰生物脱氯机制研究

垃圾焚烧飞灰中的高氯含量是限制其在水泥工业中资源化利用的重要因素,如何实现垃圾焚烧飞灰的有效脱氯是飞灰应用于水泥工业亟需解决的关键技术问题.在对我国7个典型垃圾焚烧厂飞灰组成及特征分析的基础上,开发了飞灰与污泥共处置脱氯工艺,结果表明,我国典型生活垃圾焚烧厂飞灰氯含量达4.6%~12.7%;不同地区焚烧飞灰中氯含量差异性比较明显,主要原因是不同地区垃圾组成不同,其中工业垃圾是飞灰中不可溶氯的主要来源之一;对比水洗前后飞灰同步辐射X射线衍射分析结果,飞灰中可溶氯主要以KCl、NaCl、CaClOH形态存在,不可溶氯主要以AlOCl形态存在;飞灰与污泥按质量比8:2混合,并共处置150d后,飞灰氯含量由14%降低至0.03%,满足我国《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准所规定的水泥氯含量不高于0.06%的要求;飞灰与污泥共处置发酵产酸使得混合体系pH值降低,促进飞灰中不可溶氯盐向可溶性氯盐转化是飞灰生物脱氯的主要机制.     

生活垃圾焚烧飞灰加速碳酸化深度除氯与水洗除氯对比研究

选取了国内两个典型垃圾焚烧厂飞灰,在对飞灰基本理化特性进行分析的基础上,对比了水洗、加气水洗（通CO₂）、加气水洗+加碳酸盐水洗3种预处理方法的脱氯效果.结果表明,2种飞灰中氯含量均较高,分别达16.95%和20.52%.水洗预处理后氯的最高去除率分别达87.54%和90.12%.升高水洗温度对氯的去除贡献不明显.加气水洗可显著提高氯的去除率,2种飞灰氯的去除率分别达93.69%和99.19%,脱氯效果明显高于水洗脱氯.加气水洗虽提高了氯盐的去除率,但液相中依然残留有高浓度钙离子.在加气水洗的基础上,向反应体系中加入碳酸盐,可有效降低溶解性钙离子含量.通过对预处理飞灰进行XRD矿物相分析,发现加气碳酸化水洗较纯水洗过程去除了更多的难溶性氯盐,且处理后飞灰组分以碳酸钙和硫酸钙为主.采用《水泥化学分析方法（GB/T176-2017）》对加气水洗后飞灰进行测定,其氯含量低于1%,满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（HJ1134-2020）》中资源化利用标准.     

果蔬垃圾乳酸发酵液对焚烧飞灰中氯和重金属脱除的影响

以果蔬垃圾的乳酸发酵液为浸出液,以纯水为对照,考察了乳酸发酵液对飞灰中氯的脱除效果。结果表明:与水洗相比,乳酸发酵液可脱除飞灰中59.3%的水不可溶性氯,使处理后的飞灰入窑比从0.57%增加至1.74%。此外,虽经乳酸发酵液浸出后的飞灰中出现重金属的富集现象,但按照以氯为限值计算的入窑比(1.74%)反推入窑飞灰中重金属的含量可知:入窑飞灰中重金属含量远低于HJ 662—2013《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》标准中规定的限值。因此,以乳酸发酵液进行酸洗替代水洗有利于飞灰通过水泥窑协同处置技术进行利用。     

北京地区生活垃圾焚烧飞灰理化和水洗特性分析

针对飞灰水洗预处理工艺控制难题,分析了北京地区3家生活垃圾焚烧厂飞灰的理化特性,并模拟国内首条生活垃圾焚烧飞灰工业化处置示范线进行了水洗实验研究。结果表明:朝阳飞灰Cl~-含量为18. 73%,其平均粒度最小;高安屯飞灰Cl~-含量最高,达到19. 40%,处理过程中每吨飞灰碳酸钠的消耗量最大,是朝阳飞灰的1. 4倍,是大工村飞灰的2. 9倍;大工村飞灰Cl~-含量为11. 71%,其CaO、SiO_2、Al_2O_3玻璃态含量最高,达到58. 31%,是水洗水泥窑资源化利用的优质配料。掌握北京地区典型垃圾焚烧厂飞灰的特性,可以指导飞灰水洗预处理工艺的灵活控制。     

生活垃圾焚烧飞灰差异性特征对脱氯除盐效果影响研究——以重庆和天津飞灰为例

随着生活垃圾焚烧技术的普及,垃圾焚烧飞灰的资源化利用迫在眉睫,然而飞灰中的高浓度氯元素严重阻碍了其资源化进程.水洗技术作为常用的脱氯除盐技术,得到越来越多的应用,但除氯效果受飞灰自身性质特征影响较大.本研究从重庆和天津采集了两种理化性质具有较大差异的垃圾焚烧飞灰,在对其粒径分布、化学组成、矿物组成、pH值和浸出毒性等基本特征进行分析表征的基础上,采用水洗技术和碳酸化水洗技术对两种飞灰进行了脱氯处理.结果表明,重庆飞灰氯元素的赋存形态包括NaCl、KCl等可溶性氯盐,还含有较高浓度的难溶氯盐(如CaClOH、Friedel盐和Ca₆(CO₃)₂(OH)₇Cl),因此,水洗技术难以达到理想的脱氯效果,氯盐去除率最高为88%.在水洗过程中通入CO₂可以显著降低反应体系的pH值,促进难溶盐的转化和溶解,进而提高飞灰氯盐的去除率.重庆飞灰采用加速碳酸化水洗技术,氯盐去除率最高可达94%.天津飞灰中氯元素主要以可溶性氯盐的形式存在,难溶盐占比很少,因此,水洗技术可以达到较高的脱盐率(96%).采用加速碳酸化技术对天津飞灰进行处理,发现氯盐去除率较纯水洗技术反而有所降低,分析其主要原因可能与加速碳酸化过程中碳酸钙等物质的再沉淀对氯盐的裹挟作用有关.由此可知,飞灰自身性特征尤其是氯盐的赋存形态对于脱氯除盐技术的选择有重要影响.因此,实际资源化利用过程中,可根据飞灰性质来决定预处理手段,从而最大化提升效率和节约成本.     

硫氨基循环抑制烟气二噁英生成的试验研究

新型硫氨基物质对二噁英低温从头合成具有良好的抑制效果,但尚未在实际焚烧炉中应用.本文借助烟气循环抑制和飞灰低温热处置联用控制二噁英排放中试系统(500 Nm~3·h~(-1)),开展了硫氨基循环抑制实际焚烧炉烟气二噁英排放的研究.试验结果表明,硫氨基抑制气氛能在该系统中循环累积,该系统对二噁英阻滞率达95%以上,烟气二噁英排放浓度低于最新国家环保标准0.1 ng·Nm-~3(以I-TEQ计).该新型硫氨基循环抑制技术对实际废物焚烧炉二噁英的减排控制具有重要指导价值.     

水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰预处理工艺试验研究

采用实验室模拟试验,对水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰处置技术中水洗预处理工艺及后续污水处理工艺进行了研究。试验考察了不同水洗方式、不同水洗比例(液固比为1,3,5,7,9,11)及水洗次数、添加改性剂等条件下飞灰中氯离子的去除效果;并对后续污水处理单元进行了初步研究。结果表明:水洗单元采用逆流二次漂洗对氯离子去除效果明显优于其他水洗方式,并节约用水量50%;在液固比为3:1进行洗灰时,对氯离子的去除率能到达90%以上,进一步增大液固比氯离子去除率没有显著提高;在后续污水处理单元中,通过中和、混凝、沉淀、过滤工艺,可以有效的去除重金属、钙离子含量,满足后续脱盐结晶单元要求。     

生活垃圾焚烧炉湿法洗涤后烟气二噁英的排放特征

现场采样分析了4个生活垃圾焚烧炉烟气通过湿法洗涤后二噁英的排放浓度。结果表明:4个焚烧炉烟气和底灰中二噁英毒性当量浓度分别为1. 15～24. 88 ng I-TEQ/m~3和25. 69～231. 43 ng I-TEQ/kg,烟气中二噁英排放浓度远高于国家排放标准(0. 1 ng I-TEQ/m~3)(GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》)。烟气同系物分析表明,湿法洗涤后4个采样点烟气中4～8氯代PCDFs分布呈现较大的差异,但是4～8氯代PCDDs基本随氯取代数的增加而增加;底灰中4个采样点4～8氯代PCDFs和PCDDs分布相似,除了O_8CDF外,其余同系物基本随氯取代数的增加而增加。从毒性当量浓度来看,烟气和底灰中Pe_5CDF浓度占比最大,占总浓度的35. 65%～47. 02%。湿法洗涤对4～8氯代PCDFs和PCDDs的效率基本随氯取代数的增加而降低,主要原因可能是高温烟气使洗涤系统内二噁英发生了解析作用。     

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰的汞排放特性及管控措施探讨

生活垃圾焚烧飞灰资源化利用主要途径之一是作为生产水泥原料。飞灰中富集了高浓度的汞、镉、铅等重金属。新型水泥窑的工艺特点导致高挥发性的汞无法固化在水泥熟料中,汞主要随烟气外排。当水泥窑处置飞灰规模较大、飞灰中汞含量较高时,如不采取控制措施,会导致水泥窑排放烟气中汞浓度超过标准限值。分别从机理分析、数据统计演算及实际检测结果多方面进行了验证,提出应加强对水泥窑协同处置飞灰过程中汞污染的认识及监督管理,探索有效的汞排放控制途径,确保汞排放达标。     

油基岩屑无害化处理技术研究

本文介绍了页岩气井水平段钻井过程中产生的油基岩屑处理现状及水泥窑协同处置现状,探讨了采用水泥窑协同处置油基岩屑的可行性。研究表明,采用水泥窑协同处置可解决油基岩屑无害化处理后重金属含量较高、利用途径受限的问题,在钻井现场采用岩屑甩干机对油基岩屑进行预处理后,通过水泥窑系统分解炉和窑尾烟室投料点加入水泥窑进行煅烧,油基岩屑所含油类物质在水泥窑内燃烧彻底分解,岩屑煅烧后成为熟料;焚烧过程不产生废渣,水泥窑协同处置过程中产生的烟气可依托现有废气治理措施得到控制,不新增废气治理措施;油基岩屑所含重金属离子固化在熟料矿物相晶格中,通过控制投加量,可使水泥产品满足相应的标准。     

30 t/d新型村镇垃圾热解气化炉二噁英排放特性

针对目前处置村镇垃圾的小型热处理炉运行不稳定、排放难以达标等问题,介绍了一种新型村镇垃圾热解气化炉(30 t/d),并对其系统烟气及炉渣的二噁英生成排放特性进行研究。结果表明:炉渣中的二噁英浓度为0.723 μg I-TEQ/kg,可满足GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》中二噁英排放的要求;在正常喷射活性炭时尾部烟气二噁英浓度为0.029 ng I-TEQ/Nm3,低于GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中二噁英排放限值;气化燃烧过程的烟气二噁英原始排放浓度较低,低温异相合成反应是该垃圾炉烟气二噁英的主要来源;在质量浓度分布上占优势的为高氯代PCDD/Fs,对总毒性当量起主导作用的为2,3,4,7,8-PeCDF,喷射活性炭对二噁英具有良好的去除效果。以期为村镇垃圾热解气化规范处置提供示范,并为热解气化炉二噁英排放控制提供参考。     

钢铁冶炼行业二英排放特性和厂区内大气中二英分布规律

对我国某市6家钢铁企业烟气中的二噁英(PCDD/Fs)污染水平和排放特性做了初步研究,同时对厂区内大气中的二噁英浓度水平进行了分析.结果表明,6家钢铁企业中,铁矿石烧结炉排放的二噁英浓度远高于炼钢精炼炉,烧结炉二噁英排放浓度为0.098~3.6 ng·Nm~(-3)(以ITEQ计),2个炼钢精炼炉烟气中二噁英的浓度分别为0.0037和0.078 ng·Nm~(-3)(以I-TEQ计),烟气排放达标率为66.67%.6家钢铁企业厂区内大气环境中的二噁英浓度变化范围为0.17~0.69 pg·m~(-3)(以I-TEQ计),平均值为0.41 pg·m~(-3)(以I-TEQ计),其中有两家企业略高于大气质量二噁英的推荐值.对烟气和大气中17种有毒二噁英的分布进行对比分析发现,污染源和大气中二噁英分布具有相似的指纹特性,推测厂区内大气中二噁英分布主要与污染源排放有关.     

钢铁冶炼行业二噁英排放特性和厂区内大气中二噁英分布规律

对我国某市6家钢铁企业烟气中的二噁英(PCDD/Fs)污染水平和排放特性做了初步研究,同时对厂区内大气中的二噁英浓度水平进行了分析.结果表明,6家钢铁企业中,铁矿石烧结炉排放的二噁英浓度远高于炼钢精炼炉,烧结炉二噁英排放浓度为0.098~3.6 ng·Nm~(-3)(以ITEQ计),2个炼钢精炼炉烟气中二噁英的浓度分别为0.0037和0.078 ng·Nm~(-3)(以I-TEQ计),烟气排放达标率为66.67%.6家钢铁企业厂区内大气环境中的二噁英浓度变化范围为0.17~0.69 pg·m~(-3)(以I-TEQ计),平均值为0.41 pg·m~(-3)(以I-TEQ计),其中有两家企业略高于大气质量二噁英的推荐值.对烟气和大气中17种有毒二噁英的分布进行对比分析发现,污染源和大气中二噁英分布具有相似的指纹特性,推测厂区内大气中二噁英分布主要与污染源排放有关.     

生活垃圾循环流化床焚烧锅炉飞灰中二噁英热解析特性研究

实际垃圾焚烧系统中飞灰会在尾部烟道堆积并在受热后发生二噁英的再生成、热降解及向烟气解析等协同作用.本文研究了半干法脱硫塔前生活垃圾焚烧飞灰在受热过程中二噁英的质量变化及其气固相分布情况,重点研究了反应温度、含氧量及硫胺基复合阻滞剂的添加等对飞灰中二噁英热解析特性的影响.试验结果表明,250℃时飞灰析出的气相二噁英很少,而450℃时气相二噁英的比例高达99.7%;氧含量对飞灰中二噁英的热解析特性影响较大,当氧含量为6%时,气相二噁英的析出量最大,达到2.87 ng·g-1;350℃时添加硫胺基复合阻滞剂后二噁英总量明显下降,表明阻滞剂能够抑制二噁英再合成,但气相中二噁英的比例从47.69%上升到87.50%.     

焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化水洗预处理实验研究

以苏州某公司生活垃圾焚烧飞灰为对象,采用水洗和CO2曝气等方法,通过考察飞灰中Cl的去除率、水洗液的pH值和其中重金属的浓度的变化,对飞灰水泥窑煅烧资源化预处理中的工艺参数和处理效果进行了实验研究。结果表明:水灰比是影响氯盐洗脱效果的最主要因素,水洗比应控制在5:1到10:1左右,而CO2通气量是飞灰水洗上清液中重金属去除过程的主要影响因素,通气量在1.4~1.5 L(CO2)/L(HO2)左右可以有效降低上清液pH值及重金属浓度,使出水达到国家污水排放标准。     

生活垃圾渗滤液脱除垃圾焚烧飞灰中氯及重金属的实验

对比考察了纯水与城市生活垃圾渗滤液对生活垃圾焚烧飞灰洗涤脱氯脱毒效果。结果表明:纯水与渗滤液均可脱除飞灰中水可溶性氯盐(KCl、NaCl和CaClOH),对飞灰中水不可溶性氯盐(Friedel’s盐)去除效果较差。渗滤液脱氯残渣中氯含量比纯水脱氯残渣低。此外,与纯水洗涤相比,渗滤液可进一步脱除飞灰中重金属(Cu、Pb、Zn)。飞灰在洗涤过程中可吸附渗滤液中的有机物及部分重金属(Mn、As、Cr)。因此,以渗滤液替代纯水用于飞灰洗涤脱毒是一种可行的协同处置方式。     

飞灰中二英热脱附行为的研究

研究了垃圾焚烧产生的飞灰中二噁英在隔绝空气受热条件下的热脱附行为及规律.通过气相和固体残留中二噁英的含量分析,推测了二噁英在不同温度条件下可能发生的几种化学反应和物理变化,同时研究了17种有毒二噁英的热脱附效率和飞灰的最佳热脱附条件.PCDD/Fs在200℃和300℃下平均脱附率分别为96.2%和95.5%,而400℃下的平均脱附率高达99.7%.结果表明,在300℃加热条件下,飞灰中的PCDD/Fs主要发生脱氯降解反应.在400℃下,飞灰中发生大量的前体合成反应,使PCDD/Fs含量显著增加.