添加剂对燃料式熔炉固化垃圾焚烧飞灰特性的影响

采用燃料式表面熔炉,以废旧石英玻璃粉代替纯SiO₂作为添加剂,对杭州某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰,连续进行了6个多月、处理规模为500 kg/d的熔融固化中试分析,主要研究了添加剂对焚烧飞灰的熔融温度、重金属固定率、熔渣中重金属的浸出质量浓度、烟气中二英和其他污染物排放水平的影响,同时探讨了整个系统的稳定性和可操作性. 结果表明:添加剂能有效降低飞灰的熔点,并使熔渣中重金属浸出质量浓度有所减少;同时也可显著提高重金属Cu和Zn的固定率,但对Pb,Cd和Cr的固定率影响不明显;当温度高于到达飞灰样品熔融温度时,所有飞灰样品的减容率均高于80%,飞灰样品的减容率依次为w(添加剂)为20%的飞灰>w(添加剂)为10%的飞灰>w(添加剂)为5%的飞灰>原灰. 二英总毒性当量浓度(以TEQ计)为0.053 ng/m3,远低于国家标准. 同时发现在一定运行条件下,排放烟气中其他污染物的排放浓度均符合国家相关标准,且运行期间系统稳定、可操作性强.      

SiO2对垃圾焚烧飞灰熔融固化特性的影响

研究了在飞灰中添加不同比例的SiO2对熔融处理的影响,分析了熔融温度、挥发率、重金属固定率的变化规律.研究表明SiO2添加量为1%和10%的飞灰熔融温度相差大约70℃,挥发率相差20.7%;处理温度较高时,大量添加SiO2对挥发量影响很小;飞灰中添加SiO2可以增加重金属Pb的固定率,对Cu和Cd的影响不显著,反而使得Zn的固定率降低.结果表明,在较高的处理温度下,温度是影响重金属固定率的主要因素之一,此时大量添加SiO2既不能增强重金属固化效果,也不能达到减少挥发率的目的.     

垃圾焚烧飞灰熔融过程中重金属分离效果影响因素研究

采用重庆同兴垃圾焚烧发电厂产生的焚烧飞灰,在感应炉上进行熔融处理实验研究,探讨了熔融温度、熔融时间、碱度等因素对熔融过程中重金属分离效果的影响.结果表明,重金属的挥发率按其熔沸点高低区分明显,Pb、Zn和Cd的挥发率较高,分别为80%、60%和95%左右;Cr、Mn的挥发率均低于10%.随着熔融时间、熔融温度和碱度的增加,Pb、Zn、Cd、Mn、Cr的挥发率变化趋势不明显;铁浴熔融方式可进一步促进Zn、Pb、Hg的挥发,有利于Cr、Cu从熔渣中分离出来,与生铁形成合金.对熔渣的浸出毒性测试结果表明,重金属元素的浸出毒性均可达标(GB5085.3-1996).     

LC添加剂对垃圾焚烧飞灰熔融过程重金属迁移特性的影响

垃圾焚烧飞灰熔融处理可以实现对重金属污染的有效控制.通过实验系统研究了熔融处理过程液体陶瓷添加剂对重金属迁移特性的影响.研究表明1400℃时加入液体陶瓷可以显著增加Cr、Pb和Zn的固化率,但却使Cd和Cu的固化率降低.当添加剂小于10%时Ni的固化率几乎不受影响.加入10%LC的结果表明,Cr、Zn的挥发主要在61min后进行;随着温度升高,Cr的固化率逐渐降低,其它金属变化不显著.结果表明LC添加剂对熔融过程重金属固化影响显著,而且LC对各种重金属的影响具有选择性,为了实现重金属良好固化,LC添加比例要适量,而且熔融时间不宜超过33min.     

垃圾焚烧飞灰熔融固化处理过程特性分析

为研究熔融固化过程中飞灰主要成分的迁移转化规律,在有温控的高温实验熔融炉中对垃圾焚烧飞灰进行了动态熔融固化实验研究,对处理后的飞灰进行了XRF、XRD分析检测,分析了飞灰熔融过程中熔融渣的主要成分、物相组成、碱度、挥发率和减容率的变化规律.试验结果表明:①飞灰中主要成分CaO、Al₂O₃和SiO₂的质量分数随着温度的升高而增加,而主要成分Cl元素和SO₃则从原来的20.59%和10.74%分别降低到0.15%和0.22%,可见高含量Cl元素和S元素是引起飞灰熔融固化挥发率高的主要原因,并且可能主要以氯化物和硬石膏的形式分解挥发,XRD的测定结果也进一步证明了这一点.②飞灰熔融前,碱度随温度的升高而显著降低,但当温度达到流动温度后,碱度值随温度的变化很小,基本保持在0.95左右.③飞灰中盐类分解挥发主要发生在1150℃～1260℃之间,在飞灰熔融温度前约100℃的范围内.     

医疗垃圾焚烧飞灰的重金属浸出特性及其稳定化处理研究

通过对医疗垃圾飞灰的浸出特性和高温熔融处理实验,研究了浸出时间、液固比、pH值和颗粒尺寸对重金属浸出特性的影响以及飞灰熔融对重金属稳定化处理效果.结果表明,随着浸出时间的增加,飞灰绝大部分重金属的浸出浓度增高,浸出毒性增强;液固比(L/S)增加,大部分重金属的浸出率大大提高,其中重金属Cd的浸出率最大,在液固比为90时,飞灰中的Cd的浸出率达到70%以上;pH为中性左右的时候,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属的浸出液浓度最低;颗粒尺寸在较大或者较小时,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属浸出浓度较小,大部分重金属在颗粒尺寸250～900μm时,重金属的浸出浓度较高;飞灰高温熔融后,重金属的浸出毒性大大降低,说明熔融对重金属有很好的固化效果.     

垃圾焚烧飞灰熔融渣特性分析

研究了熔融固化产物--熔融渣的特性.结果表明:熔融渣的主要成分为CaO,Al₂O₃和SiO₂,其含量占总质量的99%左右,而SO₃,K₂O,Na₂O和Cl在熔融渣中的含量明显降低,其质量分数分别从原始飞灰中的10.74%,8 58%,3.81%和20.59%降低到0.17%,0.04%,0.23%和0.11%;熔融渣中碱性氧化物和酸性氧化物的含量基本相同,碱度接近于1.0;重金属Cr和Zn的固定率较高,分别为94.2%和81 7%,而Cu,Pb和Cd的固定率较低,分别为31.4%,14.5%和24.6%;采用美国TCLP方法测试的熔融渣中重金属浸出量均低于国家危险废物浸出毒性鉴别标准限值.      

烧结条件对垃圾焚烧飞灰中重金属固定率的影响

研究了烧结试验条件的变化对焚烧飞灰中重金属分布的影响规律,并进一步探讨了焚烧飞灰烧结过程中重金属的固定途径和固定效应。结果表明:烧结温度的升高会导致重金属挥发率的升高,Pb的挥发率从1 050℃的97.1%升高到1 180℃的99.7%;而Zn的挥发率从1 050℃的35.5%升高至55.2%。通过降低焚烧飞灰中氯盐含量,能够降低Zn与Pb的挥发速率。对原飞灰和水洗灰,延长烧结时间会造成Zn与Pb的挥发率升高而固定率下降。磷酸灰的变化情况与原飞灰及水洗灰不同,Zn与Pb的固定率随烧结时间的延长出现了小幅度的增加。     

硫化物对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰高温过程中重金属挥发的影响

对某垃圾掺烧污泥焚烧厂焚烧飞灰进行了采样,在对飞灰进行热重(TG-DTG)分析基础上,重点研究了飞灰水洗前后及其添加不同硫化物(S、NaS、Na2SO3、Na2SO4)经高温处置过程中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)的挥发特性.结果表明,飞灰中重金属Zn、Pb含量较高,Ni的含量较低,而Cd含量达到29.4 mg·kg-1.飞灰水洗后Pb、Cu、Zn的含量均比原灰中高,而Cd的含量降低.飞灰TG-DTG曲线在579～732℃、949～1 200℃这2个温度范围失重率较大,拐点温度分别为690℃和1 154℃.焚烧飞灰中Pb表现出易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率<30%.飞灰水洗后,重金属的挥发率有显著的降低,其中重金属的挥发性大小依次为:Zn>Pb>Cd>Cu.飞灰热处置过程中预先加入Na2SO3、Na2SO4后,重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)挥发率降低明显,而S的加入只能降低Zn的挥发率;Na2S加入后Cd、Zn挥发率下降.水洗飞灰添加Na2S后可降低4种重金属的挥发率,S及Na2SO3的加入分别降低了Cu和Zn的挥发率;4种硫化物的加入都可降低Cd的挥发率.研究结果为飞灰最大限度无害化处理及资源化回收利用提供理论依据.     

垃圾焚烧飞灰冶金性能研究

垃圾焚烧飞灰是危险废物因而必须进行处理.用冶金高温熔融分离来处理飞灰是一个新的无害化处理方法.在了解飞灰特性的基础上,研究了飞灰的冶金性能.对飞灰进行冷固结造球,并分析了球团的强度和浸出毒性;测试了球团的粘度和熔化性温度;进行了飞灰球团高温熔融分离实验,分析了熔渣中的重金属和浸出毒性.实验结果表明,飞灰的矿物组成主要是CaO、SiO2等氧化物;选择7%消石灰,添加1%糖浆进行飞灰冷固结,并养护18d,单个球团平均抗压强度可达到1005 N,球团的浸出毒性没有超标.飞灰的熔化性温度范围为1250～1290℃,此时的熔渣粘度较低;飞灰高温熔融分离的适宜工艺参数为:熔融温度1400℃,熔融时问10min,球团碱度1.8,金属熔池与飞灰球团配比为5:4,金属熔融分离效果很好;飞灰经过1300℃以上的高温熔融,熔渣远远低于浸出毒性标准.     

Detoxifying PCDD/Fs and heavy metals in fly ash from medical waste incinerators with a DC double arc plasma torch

Medical waste incinerator (MWI) fly ash is regarded as a highly toxic waste because it contains high concentrations of heavy metals anddioxins, including polychlorinateddibenzo-p-dioxins (PCDDs) and polychlorinateddibenzofurans (PCDFs). Therefore fly ash from MWI must be appropriately treated before beingdischarged into the environment. A melting process based on adirect current thermal plasma torch has beendeveloped to convert MWI fly ash into harmless slag. The leaching characteristics of heavy metals in fly ash and vitrified slag were investigated using the toxicity characteristic leaching procedure, while the content of PCDD/Fs in the fly ashes and slags was measured using method 1613 of the US EPA. The experimental results show that thedecomposition rate of PCDD/Fs is over 99% in toxic equivalent quantity value and the leaching of heavy metals in the slag significantlydecreases after the plasma melting process. The produced slag has a compact and homogeneous microstructure withdensity of up to2.8 g/cm3 .     

垃圾焚烧飞灰的熔融特性研究

以飞灰从开始熔融到熔渣全变成液体这一过程中的4个温度段所得到的熔渣为研究对象,探讨了它们的外观结构、成分、浸出毒性以及液固比、浸取液的pH值对熔渣中Ba、Cd、Ni等重金属浸出量的影响规律．结果表明：飞灰开始熔融后,随着温度的升高,熔渣的颜色逐渐变深、质地逐渐变硬、玻璃化现象逐渐明显,Ca、Al、Mg、K、Fe等主量元素的质量百分含量逐渐升高;熔融温度在1230℃以上所得到的熔渣不再是具有浸出毒性的危险废物;液固比对Ba、Zn、Cd和Ni的浸出量影响较大,而对As的影响较小;Ba、Cu、Pb和Zn等重金属元素在强酸和强碱环境下比较容易浸出．     

焚烧飞灰卫生填埋共处置的螯合稳定化技术研究

对4种垃圾焚烧飞灰的性质进行了分析,其主要元素以Si、Ca、Al、Cl等为主,此外还含有相当数量的重金属如Pb、Zn、Cu、Cr、Cd等,存在很大的环境风险.而飞灰进入卫生填埋场进行共处置是现实可行的出路,为保证共处置的安全性,针对共处置情景制订的浸出毒性浸出方法提高了浸取液酸强度(0.3 mol·L-1,以H 计),此浸出方法已于2007-05-01日开始执行.采用二硫代氨基甲酸盐(dithiocarbamate)类螯合剂对焚烧飞灰进行了稳定化处理工艺实验,结果表明,DTC类螯合剂通过螯合反应作用于飞灰中的重金属,当DTC类螯合剂投加量为3%(质量分数)时,4种飞灰中重金属的浸出值均能达到在卫生填埋场和垃圾进行共处置的要求.     

两种医疗垃圾焚烧炉的灰渣特性研究

为评价医疗垃圾焚烧灰渣对环境的危害性及寻找安全有效的处理方法,利用X-射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、原子吸收光谱仪等仪器分别对回转窑式、固定床式医疗垃圾焚烧炉的布袋飞灰及底渣进行化学成分、物相、微观形貌、重金属含量及渗沥行为等特性分析.结果发现,回转窑式和固定床式布袋飞灰热灼减率分别为31.2%、34.6%,两者Cl、SO3和碱金属含量均较高,主要物相为CaSO4和NaCl,且Cd、Zn、Pb等重金属渗沥浓度均超过危险废物填埋允许限值,其渗沥行为可能与布袋飞灰的不规则多孔海绵状微观形貌有一定关系;2种底渣主要由复杂硅酸盐构成,其渗沥浓度低于危险废物规定的阈值.因此,2种布袋飞灰经预处理后方能进入危废填埋场填埋,2种底渣可按一般工业固废直接填埋.     

水热法协同处置不同垃圾焚烧炉飞灰及其机理

生活垃圾焚烧飞灰富含重金属且极易浸出对环境造成污染.通过研究流化床飞灰和炉排炉飞灰的理化特性,将流化床飞灰作为硅铝源,将炉排炉飞灰作为碱激发剂,在无添加剂条件下水热合成水钙铝榴石和雪硅钙石,从而将重金属稳定在晶体中.借助SEM图像分析水热合成机理,以雪硅钙石的晶体结构解释其吸附重金属机理.水热反应后液相中几乎不存在重金属,用重金属浸出率对飞灰浸出毒性进行量化评估,水热反应后的飞灰重金属浸出率相比流化床飞灰均有明显的降低,当水热反应添加的流化床飞灰与炉排炉飞灰的质量比为7：3时,水热后的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的浸出率最低,浸出率分别为0.073%、0.006%、0.107%、0.006%、0.326%.     

不同处理方法对硅灰稳固化垃圾焚烧飞灰重金属的影响

向飞灰中添加硅灰与一定比例的去离子水,混合均匀后分别进行自然养护、蒸汽养护和中温热处理.研究了自然养护和蒸汽养护条件下硅灰不同添加量对垃圾焚烧飞灰浸出毒性的影响,考察了蒸汽养护样与中温热处理样的重金属化学形态分布、晶体结构和微观形貌变化.结果表明：自然养护和蒸汽养护条件下,随着硅灰添加量由0%升至10%,飞灰中Pb、Cd、Cr和Cu的浸出浓度均随之降低.硅灰添加量为10%时,硅灰蒸汽养护样中Pb、Cd、Cr和Cu的浸出浓度略低于硅灰自然养护样,金属化学形态分布相比原灰变化较小;硅灰中温热处理对飞灰中Pb、Cd、Cu和Zn处理最为彻底,4种金属残渣态占比相比原灰分别从原灰的37.12%、11.82%、44.30%和51.94%升高至84.75%、75.49%、77.20%和67.40%,酸溶态分别由原灰的3.99%、54.92%、6.56%和10.49%降低至0.44%、9.37%、2.72%和3.59%.