医疗废物焚烧飞灰二英的热处理研究

比较了医疗废物焚烧飞灰在温度200～450℃,流动氮气和静态空气气氛中二(噁)英气固相行为变化.在流动氮气条件下,固相二(噁)英随温度升高逐渐增加,350下飞灰二(噁)英浓度升至最高,毒性当量浓度和总浓度分别增加了46.0%和26.0%,随后随着温度升高,二(噁)英含量逐渐降低,450℃条件下浓度减少至最低,分别减少了86.8%和80.5%.在静态空气下,固相二(噁)英随温度至250℃条件下,飞灰二(噁)英浓度升至最高,毒性当量浓度和总浓度分别增加了20.7%和28.7%,随着温度进一步升高,二(噁)英含量逐渐降低,450℃条件下浓度减至最低,分别减少了99.5%和99.5%.气相只有少量二(噁)英产生,仅占总产生量的0.11%～2.16%.本实验研究飞灰的最佳热处置条件为:静态空气条件下,450℃处置1 h.本研究中,分解反应在PCDDs与PCDFs的降解过程起到主要作用,而脱氯与脱附仅为次要作用.     

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.     

关于医疗垃圾飞灰中二噁英在惰性气氛下的低温热脱附研究

以医疗垃圾焚烧炉布袋除尘器前管道内飞灰(BG)及布袋除尘器后飞灰(AG)为对象,研究不同温度及时间段下其在管式炉中的热脱附特性.结果表明,在低温氮气气氛下,热脱附作用较为明显,2种飞灰中的二噁英都有了不同程度的脱除,其中布袋前飞灰中二噁英的脱除率为82.9%～99.9%之间,毒性当量脱除率为77.3%～99.8%,布袋后飞灰中二噁英的脱除率为66.8%～99.8%之间,毒性当量脱除率为43.5%～99.6%.检测收集到的实验尾气,发现了二噁英的存在,且在300～350℃这个温度段生成量最多,且生成的有毒二噁英同系物中以OCDD为主.通过比较发现,当温度为400℃,加热时间为45 min时2种飞灰中的二噁英脱除效率最高.鉴于惰性气氛下的热脱附对处理飞灰中的二噁英具有较好的作用,可将其大规模应用于实际工程中.     

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%.     

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰过程中二噁英的迁移和降解特性

为了解生活垃圾焚烧飞灰中的二噁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噁英排放浓度低于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/m~3,结晶氯盐中二噁英含量(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噁英量为100%计,经过水洗处理后,99.97%的二噁英仍留在脱氯飞灰中,仅有0.08%和0.14%的二噁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噁英为100%计,仅有0.82%、0.13%和0.002%的二噁英分别随窑灰、熟料、烟气排出,飞灰中的二噁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.     

空气负离子与温湿度的关系

研究了在自然条件下温度、湿度和温湿度同时改变时空气负离子浓度的变化规律。实验表明,湿度对负离子浓度有明显作用,随湿度逐渐升高(相对湿度10%～80%),负离子浓度从200个 cm3升至8000个 cm3以上,负离子浓度上升的幅度随湿度增加逐渐增大;负离子浓度也随温度升高而升高(在5～40℃之间);温湿度同时变化时,负离子浓度变化率增大。      

水洗-球磨法降解飞灰中二噁英的研究

从珠三角地区2家典型垃圾焚烧厂采集飞灰,通过分析飞灰中金属及二噁英异构体的组成和分布特性,提出了水洗球磨法处理飞灰的新工艺.结果表明,飞灰中细颗粒物所占的比重大,80%以上的颗粒集中在2~100μm粒径之间,二噁英主要集中的粒径范围是30~53μm.飞灰中的二噁英包括多氯二苯并呋喃类(PCDFs)和多氯二苯并对二噁英类(PCDDs)两大类,二噁英的17种主要异构体中含量最大的是OCDD,毒性当量浓度最大的物质为2,3,4,7,8-Pe CDF.水洗后钾盐钠盐大量溶出,而二噁英是水难溶性物质,水洗后98%以上仍在固相中.使用球磨法降解飞灰水洗渣中的二噁英可以实现较好的降解率,特别是当使用双金属球磨法时,降解率可以达到93.20%.球磨过程中PCDDs类物质优先降解,且PCDFs类物质可能会转化成PCDDs类物质.当球磨反应进行到20 h时,球磨时间过长造成了二噁英的二次生成.     

氧化铜催化五氯苯生成二噁英的研究

研究在加热条件下,五氯苯在CuO表面催化生成二噁英(PCDD/Fs)的过程.结果表明,在200～350℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而增加;在350～450℃,PCDD/Fs的生成量随温度的升高而减少.温度较低时(200～250℃),生成的PCDD/Fs以高氯取代同系物为主;温度较高时(400～450℃),则以低氯取代的同系物为主.但温度的改变并没有引起同一氯取代度PCDD/Fs中的异构体分布模式发生规律性变化.通过比较400℃条件下CuO催化五氯苯生成PCDD/Fs与CuO催化OCDD/F的脱氯降解情况,推测了五氯苯生成PCDD/Fs的途径.低氯取代的PCDDs可能主要来源于五氯苯生成的高氯取代PCDDs的进一步脱氯降解.而PCDFs则主要由五氯苯脱氯降解生成的低氯取代产物直接缩合生成.     

电子垃圾拆解地周边土壤中二(口恶)英和二(口恶)英类多氯联苯的浓度水平

采集了电子垃圾拆解地周边125个点位的151个土壤样品,分析了土壤中4~8氯代二噁英和二噁英类多氯联苯的浓度.表层土壤样品中总二噁英的浓度范围为280~7 010 pg·g-1,平均浓度为1 380 pg·g-1.中层和深层土壤样品中总二噁英的平均浓度分别为表土的63%和38%.表土样品中二噁英毒性当量浓度(以I-TEQ计)范围为1.4~94.8 pg·g-1.根据德国关于毒性当量浓度的指导方针,125个土壤样品中只有19个(15%)可以被认为对人体健康无害,其余85%的土壤需要调查二噁英的来源.如果考虑多氯联苯对毒性当量的贡献,则有98%的土壤需要调查二噁英的来源.主因子分析被用来调查这一地区二噁英的排放源.通过对土壤中二噁英的同系物分布进行分析,发现拆解活动是这一地区热过程二噁英的主要排放源,也是这一地区土壤中二噁英的主要来源.     

柴油车尾气微粒的燃烧性能

采用热解质量分析方法（TGA）对机动车柴油发动机尾气微粒（PM）的燃烧性能进行了研究。分别在空气和氮气条件下对柴油微粒的失重情况进行了测试。实验表明，柴油微粒的起始失重温度Tb为200℃左右，起始氧化温度Tox为410-450℃，最大失重温度Tmax为650℃-700℃，其可挥发组分（VOC）含量为48%-55%，增加氧气浓度仅在调温时对微粒燃烧有利。     

水泥窑协同处置过程中重金属挥发流向规律模拟

采用自主研发的静态实验设备和小型水泥回转窑模拟装置,分别模拟静态和动态条件下生料中不同类型重金属在不同温度、反应时间下的挥发特性及流向规律。重金属Pb、Zn、Cd的挥发率均随着温度升高而逐渐升高,同温度下窑煅烧气氛下生料中Pb、Zn、Cd及As的挥发率均低于空气气氛下的挥发率;As挥发率随温度升高先逐渐升高后逐渐减少,重金属氯化物挥发率较高。添加重金属的生料粉在800℃以下的温度煅烧后,物料中主要的晶相为CaCO_3、SiO_2及金属氧化物,CaMg(CO_3)_2的衍射峰主要存在600℃以下。由800℃开始,CaCO_3发生分解,并出现CaO衍射峰;从1 000～1 400℃下,生料粉在重金属作用下逐渐生成较为复杂的化合物。在动态模拟条件下,熟料中As、Cd、Pb及Zn的平均固化率分别为85.48%、83.19%、84.49%、85.20%。绝大部分重金属均存在于熟料中,而挥发到大气中的重金属仅为0.002%～0.2%。     

气象因素对广州市大气中二噁英污染特征的影响

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪测定了广州市环境空气中2,3,7,8-PCDD/Fs的含量,并对其来源进行初步分析.重点研究了广州市大气二噁英浓度的空间和季节分布特征,分析其毒性当量浓度变化与气象因素的相关性,并利用美国空气资源实验室的拉格朗日混合单粒子轨道模型对气流轨迹进行模拟,为了解广州市大气二噁英污染状况提供重要的基础数据.结果表明,工业区的二噁英浓度高于其他功能区;大气二噁英毒性当量浓度最高值出现在春季;风向和风速、温度和气压、相对湿度、降水等气象因素都会对大气二噁英的污染程度产生影响,温度、风速与大气二噁英浓度呈负相关,但相关性不明显;经过气团后向轨迹分析,秋季气流轨迹主要往西北地区延伸,冬季大气团运移较慢,主要来自内陆地区,春夏季节气流主要经过东南沿海或海面到达广州.     

北京地区二噁英类的环境多介质迁移和归趋模拟

以二噁英类为研究对象,利用LevelⅢ多介质逸度模型模拟计算了稳态假设下二噁英类在北京地区空气相、水相、土壤相和沉积物相中的浓度分布及各相间的迁移通量.结果表明:二噁英类在空气和土壤相中的模拟输出浓度(以I-TEQ计,全文同)范围分别为0.32～0.34 pg/m3和0.33～1.14 ng/kg,而相应环境相中的实测值分别为0.33 pg/m3和1.48 ng/kg,二者吻合较好,验证了该模型在北京地区的适用性;北京地区二噁英类的主要迁移过程为空气相—土相沉降和空气相—水相沉降.土壤和大气降解是二噁英类的主要消亡途径,二者占总降解量的99.1%.土壤相是二噁英类的最大储库,其占总量的97.8%.      

医疗废物焚烧炉周边环境介质中二噁英的浓度、同系物分布与来源分析

采用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪(HRGC/HRMS)测定了我国西北某医疗废物焚烧炉排放烟气及周边环境空气、土壤和植物样品中2,3,7,8-PCDD/Fs含量和组成,并对周边环境中二噁英来源进行了初步解析.监测结果表明烟气中二噁英毒性当量浓度(以I-TEQ计)均值为184 ng·m-3,远超医疗废物焚烧废气排放标准限值(0.5 ng·m-3),环境空气、土壤和植物样本中二噁英毒性当量浓度均值分别为7.30 pg·m-3、52.5 pg·g-1、146 pg·g-1,均处于较高的污染水平.污染源下风向上的环境空气样品中二噁英浓度明显高于上风向上样品中的浓度,下风向样品中的浓度随与污染源距离的增加呈现先升高后降低的趋势,最高浓度的样本距污染源700 m左右.烟气样品2,3,7,8-PCDD/Fs同类物单体质量浓度(毒性当量)分布特征与主导风下方向空气、土壤、植物样本中的具有较强的相似性.样本二噁英浓度空间分布特征、同类物分布特征及主成分分析数据均表明,该区域环境中二噁英主要来源于医疗废物焚烧烟气排放.     

基于污泥掺烧的某生活垃圾焚烧厂烟道气、飞灰及炉渣中的二噁英特征

以我国南方某生活垃圾焚烧厂掺烧10%市政污泥的生活垃圾为研究对象,对前/后口废气、飞灰、炉渣及用于掺烧的污泥中17种二噁英的含量进行了测定,并分析了其指纹分布特征.结合焚烧工况及处理设施,从生成机理角度探讨了二噁英的排放特征、毒性当量浓度主成分特征及主要单体的排放因子线性关系.结果表明:掺烧10%的市政污泥后,废气中二噁英的去除率为99.4%,低于国家排放标准;固体废物中二噁英含量为飞灰炉渣污泥.这说明采用高温焚烧和"活性炭喷射+布袋除尘"装置不会影响掺烧10%污泥的达标排放.指纹分布特征表明,前口废气以1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF和OCDD为主,后口废气以OCDD和OCDF为主;飞灰、炉渣及污泥中的主要单体为OCDD、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDD、OCDF、1,2,3,4,6,7,8-Hp CDF.主成分分析显示,前口废气和飞灰中的二噁英毒性分布特征相似;炉渣和污泥的毒性分布特征相似;后口废气有自身的特征.这说明在相同工况条件下,经同一设施处理的废物中二噁英排放特征相似.排放因子分析表明,2,3,4,7,8-Pe CDF和1,2,3,6,7,8-Hx CDF、1,2,3,6,7,8-Hx CDD和1,2,3,7,8,9-Hx CDD与总毒性排放因子具有较强的线性关系,且呋喃类(PCDFs)强于二噁英类(PCDDs).     

中国危险废物和医疗废物焚烧处置行业二（口恶）排放水平研究

通过调研全国危险废物和医疗废物焚烧处置设施,对包含二噁英排放水平的设施按处置对象、炉型和处理量分类,并作系统分析和研究.结果表明现有危险废物焚烧设施烟气中二噁英的浓度比医疗废物低,达标率为74.19%;危险废物选用回转窑处置效果较好,达标率为66.67%;而医疗废物选用回转窑或热解炉,要综合考虑处置规模、生产成本和二英排放总量等因素;危险废物介于10~30 t·d-1和医疗废物介于10~20 t·d-1的处置设施要尤其注意二噁英的排放问题;医疗废物焚烧飞灰中二噁英的均值浓度为危险废物6倍以上,仅有16.67%满足填埋要求.二者烟气中二英的浓度分布以1,2,3,4,6,7,8-HpCDF、2,3,7,8-TCDF和OCDD为主.     

碱性及含硫化合物对十溴联苯醚热降解的影响

将十溴联苯醚（BDE-209）于400~600℃的温度范围内进行热降解,利用GC、GC/MS对产物种类及含量变化进行分析,讨论了温度、时间、碱性化合物和含硫化合物对BDE-209降解以及对溴代二噁英生成的影响.结果表明.温度和时间均是BDE-209热降解和生成溴代二噁英的重要影响因素;热降解40min时,450℃条件下溴代二噁英生成量最多;产物种类证实碱性化合物通过与BDE-209脱溴形成的HBr反应促进降解,且可抑制二噁英的生成;含硫化合物的添加同样促进BDE-209降解,抑制二噁英的形成,其详细的抑制机理有待进一步确定,BDE-209的降解反应有两种情况,即苯环上的脱溴反应和醚键的断裂反应.     

不同烧结助剂对垃圾焚烧飞灰形成陶粒和玻璃化的影响

通过添加膨润土和玻璃粉调节垃圾焚烧飞灰中Ca/Si比例的方法,研究了飞灰陶粒的形成条件,结果发现添加10%的玻璃粉,于1 000℃下煅烧30 min可以得到筒压强度为6.5 MPa,单颗粒强度为315N的陶粒,满足轻集料相对应堆密度的强度标准,并且降低了成本。进一步明确了飞灰高温煅烧后冷却形成玻璃体的形成条件:烧结温度需高于飞灰熔融温度50℃左右,并且以空气骤冷作为冷却方式。     

不同运行策略下厌氧氨氧化的脱氮性能

采用厌氧氨氧化反应器(ASBR)处理模拟生活污水,考察低基质比、降温方式及pH对系统脱氮性能的影响.结果表明,温度为30℃时,控制进水NO_2~--N浓度为(30±0.2)mg·L~(-1),基质比(NO_2~--N/NH_4~+-N)由0.9升至1.4,系统NH_4~+-N和NO_2~--N去除率均值分别从54.4%和65.3%升至95.8%和92.5%;当基质比继续升高至1.6时,NH_4~+-N去除率基本不变,而NO_2~--N去除率降至54.6%,即基质比接近理论值1.32时,其厌氧氨氧化脱氮性能较强.当反应温度一次性从30℃降低至15℃时,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率由97.5%和98.5%分别降至35.2%和40.1%,当采用阶梯式降温方式(30℃→25℃→20℃→15℃)时,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别由97.7%和98.6%逐渐降至52.7%和62.4%.控制NO_2~--N/NH_4~+-N为1.4,逐步升高pH由7.7至8.5时,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率先增大后减小,当pH为8.3时系统脱氮性能最佳.     

气相条件对ANAMMOX菌种短期保藏效果的影响

研究了气相保藏条件对厌氧氨氧化菌种短期保藏效果的影响,分别在常温(14±0.5)℃和低温(4±0.5)℃条件下,将厌氧氨氧化菌种在气相条件分别为13393mg/m~3的NO、1339mg/m~3的NO、氮气和空气的环境中密封保存28d,考察了保藏前后菌种的脱氮性能、颜色、沉降性能和生物量的变化,并对常温条件下保藏的菌种做了活性恢复研究,结果发现:在浓度为1339mg/m~3的NO中和氮气中保藏的菌种活性都高于相应温度下在空气中保藏的菌种活性,其中常温条件下4种保藏方式活性保留率依次为23.40%,86.22%,61.54%和46.47%,低温条件下4种保藏方式活性保留率分别为36.53%,47.12%,53.53%和42.95%;在无氧环境中保藏能保持菌种的颜色和沉降性能,在高浓度NO中保藏能降低保藏过程中生物量的损失;不同保藏方式下菌种恢复过程中各阶段的分布存在差异,空气中保藏的菌种适应期为6个周期,而在氮气中保藏的菌种其适应期只有2个周期.