福州地区垃圾焚烧飞灰中矿物组分和重金属污染特征

采集福州某焚烧发电厂飞灰,分析和对比不同地区矿物组分和重金属污染特征。结果表明:此飞灰主要矿物组分除CaCO₃和SiO₂外,还包含可溶性氯盐(NaCl、KCl)和不可溶氯盐(AlOCl)。重金属总量顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cd＞Cr＞Ni。与全国不同地区的飞灰一致,Zn和Pb总量均较高;Pb超出GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染物控制标准》的浸出毒性标准限值。形态分析结果表明,Cd(83.3%)和Cu(66.2%)的不稳定态占比高,Zn(47.0%)和 Pb(36.6%)的不稳定态也具有一定占比。相比于短期浸出和浸提剂种类(纯水、醋酸和盐酸),5 mol/L盐酸长时间重金属浸出效果显著,Zn和Pb浸出浓度明显增强,且Zn最大;受形态和总量影响,Cu、Cd、Cr和Ni浸出浓度相对较低。因此,飞灰长期堆积在环境中仍具有较高的潜在风险。不同区域飞灰的矿物相及其重金属污染特征存在一定普遍规律,并具有地域特征。该研究成果可为后期飞灰固定稳定化方法提供数据支撑。     

危险废物焚烧灰-渣共热处理对Cr和Pb的原位固定

危险废物焚烧飞灰中重金属含量高,对环境的潜在风险备受关注.本文研究了600～1300℃热处理过程中,危险废物焚烧炉渣的配入对灰-渣体系中Cr和Pb浸出行为的影响.结果表明,灰-渣共热处理可促使体系中的CrO₂向稳定性好的Ca₂Mg(Si_0.99Cr_0.01)₂O₇和FeCr₂O₄相转变,同时Pb主要以残渣态形式存在,从而显著抑制了飞灰热处理产物中Cr和Pb的静态和动态浸出行为.本研究对于飞灰中重金属污染控制及危废协同处置均具有重要参考价值.     

碳酸化对不同碱度飞灰中重金属的长期影响

通过对不同地区生活垃圾焚烧飞灰进行碳酸化处理,采用XRF,SEM以及XRD分析飞灰理化特性,通过pH值测定、重金属浸出实验以及重金属形态分析探究CO₂对不同焚烧飞灰中超标重金属Zn、Pb、Cd的长期影响研究.结果表明,由于焚烧过程中烟气排放限值降低需喷入大量氢氧化钙等脱酸剂,导致焚烧飞灰呈现不同碱度特性.根据醋酸缓冲溶液法浸出实验后的飞灰浸出液pH值,将飞灰分为“酸灰”与“碱灰”,并对两类飞灰进行长期碳酸化实验.对比碳酸化前后飞灰中重金属的浸出毒性,“酸灰”中重金属浸出毒性远大于“碱灰”,但是碳酸化处置后“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度分别降低10%~18%和9%~30%;“碱灰”中重金属Zn和Cd的浸出浓度显著增大,且浸出浓度最大超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》的1.46与63.2倍;碳酸化对“酸灰”与“碱灰”中的两性重金属Pb的浸出不具有规律性,但总体而言,碳酸化对“碱灰”中重金属Pb的影响更大.最后通过BCR连续分级提取法分析碳酸化前后飞灰中重金属形态的变化规律,碳酸化后,“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T4赋存占比增加的影响呈下降趋势,但部分样品中T1赋存占比有增加现象,说明此类重金属仍存在浸出风险,而“碱灰”碳酸化后重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T1赋存占比增加的影响呈增加趋势.因此在填埋处置前应重点关注不同碱度飞灰中的重金属浸出特性,为飞灰长期稳定填埋提供保障.     

陶粒窑协同处置电镀污泥试验中Zn、Cr的迁移特性

为了合理处置固体废物 , 利用陶粒回转窑进行了协同处置固体废物试验,分析了Zn和Cr的分布规律和固化机理,并对Zn和Cr的环境风险进行评估. 结果表明:在陶粒窑协同处置电镀污泥系统中,89.70%的Zn和89.32%的Cr被固定在陶粒中,10.30%的Zn和10.68%的Cr富集在飞灰中,飞灰中Zn和Cr的含量较高,但飞灰参与陶粒窑系统内循环;热力学平衡计算表明,在陶粒中,Zn主要以ZnCr₂O₄、ZnO、ZnFe₂O₄等形态存在,Cr主要以Cr₂O₃和铬尖晶石等形态存在. 成品陶粒中Zn和Cr的浸出浓度远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性标准》标准限值,说明ZnCr₂O₄、ZnO、Cr₂O₃和铬尖晶石等物质结构稳定,重金属Zn和Cr在陶粒中实现了良好的固化. 研究显示,绝大部分的Zn和Cr被固定在陶粒中,并且陶粒中重金属的浸出浓度低于标准限值,因此利用陶粒窑协同处置高重金属含量的电镀污泥安全可行.      

稻壳灰中温热处理稳固化垃圾飞灰重金属

利用稻壳灰与某垃圾电厂产生的飞灰为原料,对飞灰和稻壳灰与飞灰的混合物进行中温热处理,探究热处理工艺参数对稻壳灰稳固化垃圾飞灰重金属的影响.在一定温度范围内,反应主要产物为CSSF（即Ca₁₀（SiO₄）₃（SO₄）₃F₂）、Ca₃SiO₅等硅酸盐结晶相,这些物质会包覆重金属,同时,飞灰重金属Pb、Zn、Cu、Cd中相对不稳定的酸溶态和可还原态向更稳定的可氧化态或残渣态转变,使Pb、Zn、Cu、Cd的浸出浓度显著降低;热处理时间延长,稻壳灰添加量增加,会使热处理样中硅酸盐种类增多,结晶度提高,导致重金属的浸出浓度逐渐降低;稻壳灰添加量在2%~4%范围内,经中温热处理样品的重金属浸出浓度较低,添加量过高时（超过6%时）,重金属浸出浓度逐渐升高.     

水泥窑协同处置与水泥固化/稳定化对重金属的固定效果比较

危险废物水泥窑协同处置与水泥固化,稳定化对废物中重金属的固定机理不同,固定效果因而有所差异.针对含As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等重金属离子的上述2类试样平行开展浸出实验及连续提取实验,以重金属浸出浓度及化学形态为指标,比较分析了水泥窑协同处置与水泥固化/稳定化对废物中不同重金属的固定效果的差异.结果表明,对于As、Pb、Zn等重金属离子,水泥窑高温煅烧及后续水化作用有助于其更稳定化学形态的形成,固定效果优于水泥固化,稳定化,说明含Ag、Pb、Zn的危险废物能够在水泥窑得到有效处置.Cr3 在水泥窑煅烧过程中易被氧化为迁移性和毒性更强的Cr6 ,因而含Cr的废物不适合采用水泥窑协同处置方式.该研究能为不同种类重金属危险废物处置方法的选取提供依据,并为水泥窑协同处置重金属类危险废物的应用和发展提供科学的决策依据.     

可溶性磷酸盐处理焚烧飞灰的稳定化技术

对垃圾焚烧飞灰的基本物化性质进行了分析,表明焚烧飞灰的主要元素以Ca、Cl、K、S、Si等为主,另外还含有相当数量的重金属如Pb、Zn、Cu、Mn和Cr等,且Pb、Cu、Zn、Cd等重金属的浸出毒性远高于危险废物浸出毒性标准.研究采用可溶性磷酸盐对焚烧飞灰进行稳定化处理,分别考察了磷酸盐投加量、养护时间和pH值等因素对稳定化产物的影响.结果表明:磷酸盐可以对焚烧飞灰取得很好地稳定化效果,当磷酸盐投加量为3%时,飞灰中重金属Pb、Cd和Zn的浸出浓度能够分别降低97·5%、91·6%和95·5%;养护时间对稳定化产物稳定性的影响不大;稳定化产物能够在相当宽泛的pH范围内保持稳定,其长期稳定化效果很明显.     

海口市生活垃圾焚烧飞灰特性与重金属形态分析研究

生活垃圾焚烧飞灰因富合多种毒性物质而被列入危险废物名录.不同地区生活垃圾焚烧飞灰元素组成存在差异.论文研究了海口市生活垃圾焚烧飞灰的基本特性及重金属形态.结果表明,飞灰中Pb浸出值超过危险废物判别值的6倍之多,Pb、Cd和Zn的浸出值均超过生活垃圾填埋场限值.与As和Hg相比,Cu、Zn、Cr、Pb和Cd碳酸盐结合态的比例略高,在酸性条件下极易释放,对周围环境构成威胁.     

协同处理药渣过程飞灰重金属分布及浸出特性

为评估燃煤锅炉协同处理药渣过程中飞灰重金属的环境风险,该文对不同粒径飞灰重金属的分布及浸出特性进行研究。结果表明：Pb、Zn在整体飞灰中的分配率均达到了95%以上,Cd、Cu、As在整体飞灰中的分配率均达到75%以上,而Mn在整体飞灰中的分配率仅40%。沿着烟气流程,除尘器不同电场捕获的飞灰中值粒径逐渐减小,飞灰颗粒表面更加光滑。随飞灰粒径的减小,飞灰中Pb、Zn、Cd、Cu的质量分数逐渐增大,而As的质量分数逐渐减小;不同粒径飞灰中Mn的质量分数在300 mg/kg上下波动。随飞灰粒径的减小,Pb、Cd、Cu的浸出浓度逐渐增大;飞灰中值粒径由20.2μm减小到5.0μm,Zn的浸出浓度增大了687%,环境风险急剧提高;不同粒径飞灰中As的浸出浓度均小于0.05μg/L,Mn的浸出浓度均小于0.01μg/L。协同处理药渣过程中,随着飞灰粒径减小,Pb、Zn、Cd、Cu、Mn的环境风险逐渐升高,该试验中不同粒径飞灰样品重金属的环境风险均满足环保要求。     

烟气净化工艺和焚烧炉类型对生活垃圾焚烧飞灰性质的影响

焚烧炉类型、烟气净化工艺和垃圾组成变化均会对生活垃圾焚烧飞灰性质产生影响.本文选择生活垃圾组成相似的9个焚烧发电厂烟气净化系统飞灰,考察源自不同焚烧炉型和烟气净化工艺焚烧厂飞灰的性质差异.研究表明:飞灰中含有大量的Ca和Cl,在"炉排炉+干法"飞灰中含量最高,而流化床飞灰中Al、Si、Fe等元素含量显著高于炉排炉飞灰;烟气处理工艺对飞灰矿物相组成影响不大,但矿物相含量受烟气处理工艺影响而不同;流化床飞灰中Cd含量较低,Pb、Zn含量略低于炉排炉飞灰;Cr、Ba、Cu、Ni等元素受烟气净化工艺影响较大,"炉排炉+干法"飞灰中的含量最少;烟气净化工艺改造目标仍集中在酸性气体和NOx控制上,改造前后重金属含量没有显著差异;炉排炉飞灰的Pb浸出毒性强于流化床飞灰,流化床飞灰中含量较低的Cr、Cu、Ni、Cd等重金属在醋酸缓冲溶液中浸出较多;飞灰酸中和能力与Ca含量线性相关;在强酸性(Cd、Ni、Zn:浸出液pH8;Pb、Cu、Cr:浸出液pH4)条件下,炉排炉飞灰的As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn元素的浸出浓度主要受重金属总量的影响,两者具有相似的顺序;焚烧炉燃烧形式导致重金属的化学形态不同、与含Al、Fe等化合物形成络合物等原因导致"流化床+半干法"飞灰的As、Ba、Cu、Ni、Pb的浸出浓度低于具有相似总量的炉排炉飞灰.     

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．     

稳定化飞灰填埋处置环境中二噁英溶出影响因素研究综述

垃圾焚烧飞灰是一种富集二噁英类污染物的危险废物。随着我国垃圾填埋场从原生垃圾填埋向焚烧残渣(主要为稳定化飞灰)填埋转型,稳定化飞灰中的二噁英溶出将是未来填埋场渗滤液污染的重要来源之一,溶出过程受填埋环境中DOM(DOC、DHM、HA等)、pH值、表面活性剂、非有机溶剂和微生物作用等多种因素的共同影响。目前对填埋稳定化飞灰中二噁英的溶出风险问题尚缺乏全面认识。综述了国内外关于垃圾焚烧飞灰中二噁英的典型含量和分布特征,重点总结了稳定化飞灰填埋处置环境中影响二噁英溶出的主要因素及影响规律,分析了二噁英的溶出风险性。指出应从飞灰中二噁英产生的源头、过程以及最终处置等方面加强对二噁英的减量化,并开展关于共填埋处置环境或多因素交互影响条件下二噁英溶出和转化机制以及风险评估方法学的研究。     

拉萨市垃圾焚烧飞灰重金属特性分析及风险评价

焚烧是城市垃圾处理主流技术,飞灰作为垃圾焚烧主要污染物成为垃圾焚烧污染控制关键环节。采集拉萨市垃圾焚烧发电厂飞灰样品,分析了飞灰中重金属含量及浸出毒性特征,并采用改进的潜在风险评价法及健康风险评价法评价飞灰中重金属的潜在风险。结果表明:拉萨市飞灰中重金属含量较高,且Pb的浸出浓度超过GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》浸出液最高允许值的16倍。污染评价结果表明,拉萨市飞灰中Pb对环境具有极强的污染风险。健康风险评价结果表明,飞灰中重金属对人体的致癌风险在可接受范围内,但其非致癌风险值高于美国国家环境保护局(EPA)推荐的非致癌风险值(HQ ≤ 1),对人体具有较高的非致癌风险。其中 Pb对成人和儿童的非致癌风险值分别为3.8975和9.7458,是非致癌风险的主要贡献者。     

不锈钢含铬除尘灰制备玻璃化产物的危险特性与性能

为降低危险废物不锈钢含铬除尘灰的危险特性及处置利用过程中的生态环境污染风险,采用国际先进的高温熔融玻璃化处置技术,实现含铬灰中毒害组分的安全转化及资源化利用目标.以不锈钢含铬除尘灰危险废物作为研究对象,通过掺杂不同质量比例的硅藻土、膨润土、氧化钙及氧化铝控制生料的碱基度,在不同熔融温度、不同保温时间下制备玻璃化产物,即玻璃体,并对玻璃体的危险特性及资源化利用的物理化学性能进行研究.结果表明:不锈钢含铬除尘灰中主要重金属是Cr、Ni、Mn,经掺杂无定形结构调制剂,在熔融温度为1 450℃、保温时间为0.5 h、碱基度控制为0.14~0.55时,可以制备出微观结构致密、连续性好、孔隙率低、表面光滑的玻璃体;玻璃体中的Cr与Ni经玻璃化处置后,采用HJ/T 299—2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》与HJ/T 300—2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》测得的Ni、Cr的浸出毒性远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》与GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》对固体废物入场的限值要求;玻璃体结构致密、力学强度高,碱基度为0.14~0.55的玻璃体坚固性范围为1.1%~4.5%,压碎值范围为3.4%~7.5%,满足JGJ 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中用砂对坚固性与压碎值分别不超过8%与30%的质量要求;玻璃体的渗透系数为10-9~10-8 cm/s,满足填埋场防渗替代材料的渗透系数要求.研究显示,利用不锈钢含铬灰制备玻璃体前后重金属浸出毒性及危险特征明显降低,可以实现无害化处置,玻璃体的物理化学性质与防渗效果满足混凝土用砂等潜在应用场景的性能要求.      

垃圾焚烧飞灰中重金属的污染特性

以广西和重庆某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰为研究对象,研究了飞灰中重金属的化学形态、不同粒径下飞灰中重金属含量及浸出毒性。结果表明:广西垃圾焚烧飞灰中含有5种重金属,且都是以残渣态为主要存在形态;重庆垃圾焚烧飞灰中Cr以残渣态为主要存在形态,Zn、Cu和Cd以醋酸可提取态为主要存在形态,具有较大的潜在毒性,毒性较强的Pb只以醋酸可提取态和可还原提取态两种形态存在,危险性非常高,Mn以可还原提取态为主要存在形态。两地飞灰中含量较高的重金属元素都表现出向小颗粒富集趋势。随飞灰颗粒粒径的减小,各重金属浸出量基本呈增加趋势。相比之下,重庆的垃圾焚烧飞灰中Zn、Cu、Pb和Cd的含量和浸出量都高于广西飞灰。广西飞灰中各粒级的飞灰中各元素浸出量均不超标,而重庆飞灰各粒级的飞灰中Zn、Pb和Cd的浸出量严重超标,表明重庆飞灰属于典型危险废物。     

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.     

碳化对焚烧飞灰“减污降碳”协同处置潜力研究

为探究我国不同地区生活垃圾焚烧飞灰“减污降碳”协同处置潜力,选取我国8个典型地区的飞灰为研究对象,采用加速碳化试验模拟飞灰长期填埋场景,通过重金属浸出试验探究碳化前后其重金属浸出浓度的变化情况,通过热重分析研究其对CO₂的实际吸收能力,同时基于Steinour方程研究2009—2021年我国飞灰对CO₂的理论吸收能力. 结果表明:通过浸出试验得知加速碳化后飞灰中重金属Zn、Cd的浸出浓度分别下降了10%~18%和9%~30%,其中上海市和河南省飞灰样品中Zn的浸出浓度已低于生活垃圾填埋场入场要求. 《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485—2014)的发布实施导致飞灰中碱性成分占比上升,使得飞灰对CO₂的吸收潜能增至标准发布之前的约1.38倍. 以贵州省、上海市、山东省、北京市、广东省、辽宁省、河南省、天津市8个不同地区的飞灰样品为例,通过Steinour方程推算得到2020年我国飞灰对CO₂的理论吸收量达339.93×104 t,约占2020年我国碳排放总量的0.034%. 对上海市、北京市及河南省3个飞灰样品进行加速碳化试验,通过热重曲线得到飞灰在碳化前后CaCO₃分解段的失重率,进一步推算出2020年我国飞灰对CO₂的实际吸收量达16.34×104 t,占其理论吸收量的4.8%,飞灰对CO₂的实际吸收量小于其理论吸收量的主要原因是,在加速碳化过程中产生的碳酸钙及其他聚合物包裹飞灰,使外部CO₂难以进入飞灰内部. 研究显示,加速碳化对飞灰“减污”效果明显,但“降碳”效果仍需对碳化场景以及预处理过程的工艺参数进行优化,以期最大限度地提高飞灰对CO₂的实际吸收能力.      

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。