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).     

等离子体技术在处理垃圾焚烧飞灰中的应用研究

对飞灰进行TCLP重金属浸出试验,发现重金属Cd的浸出浓度达到0.322 5 mg/L,高出国家规定的毒性浸出标准(Cd:0.3mg/L),采用美国EPA规定的1613方法分析飞灰中的二(噁)英含量,其毒性当量I-TEQ为0.45 ng/g.利用直流双阳极等离子体电弧对飞灰进行熔融处理,对得到的熔渣进行分析,结果表明,飞灰经过熔融处理后,重金属的浸出浓度得到很好的控制,远低于毒性浸出标准,飞灰中的二(噁)英毒性当量I-TEQ接近91.6%被降解消除,得到的熔渣呈非结晶质的玻璃质结构,具有非常致密的微观结构.     

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．     

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.     

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.      

热等离子体熔融固化模拟医疗废物的研究

利用直流双阳极等离子体实验装置熔融固化处理不同组成的模拟医疗废物.研究了医疗废物熔融过程中重金属的迁移特性、熔渣的重金属浸出特性以及实验系统对医疗废物的处理效果.结果表明,经熔融处理得到的熔渣均呈典型的玻璃质结构,微观结构紧密、光滑且无空隙;所采用的等离子体对医疗废物中重金属有很好的固化效果,固化率在68.5%～89.4%之间;重金属Cd的浸出浓度低于仪器最低检测限,无法检出,Ni、Cr、Zn、Cu和Pb在熔渣中浸出浓度均远低于国家规定的毒性浸出标准.说明热等离子体技术是一种处理医疗废物的有效手段.     

硅酸盐细菌脱硅处理对垃圾焚烧飞灰生物淋滤效果的影响

从土壤中分离筛选到1株硅酸盐细菌SDB6,经鉴定为胶质芽孢杆菌.探讨了氮源、初始pH值、温度、转速以及装液量对菌体生长的影响,并对影响因素进行正交优化,得到最佳培养条件为:质量浓度10 g/L酵母粉为氮源,250 mL锥形瓶中装液量为50 mL,初始pH值7.5,温度30℃,转速180 r/min.利用1株耐重金属黑曲霉AS 3.879M对原始飞灰和SDB6脱硅处理后的飞灰进行生物淋滤处理20 d,对比分析淋滤液中有机酸浓度、溶出金属浓度以及处理后飞灰的浸出毒性.结果表明,与未脱硅飞灰相比,脱硅与生物淋滤组合处理后的飞灰中金属溶出效果显著提高.Cu、Mn、Cr、Zn以及Fe的溶出率分别达到了31%、75%、60%、60%和48%,飞灰中50%的金属(Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Pb、Zn)被浸出.处理后飞灰浸出毒性远低于国家标准,可以安全地进入填埋场或进行资源化利用.     

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.     

添加剂对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响

研究制备了1种具有多重作用效果的飞灰熔融复合型添加剂,并选用上海和福州2种典型飞灰,利用荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等仪器,分析了添加剂对飞灰熔融过程中的挥发率,流动温度,重金属固定率以及熔融渣的重金属浸出特性的影响.结果表明,添加10%添加剂可以将飞灰的流动温度降低150℃左右,挥发率降低10%～20%,重金属Cu和Pb的固定率提高了10%～20%,对重金属Zn的固定率可提高近40%;同时,采用我国毒性浸出方法和美国EPA的TCLP方法,分析测试熔融渣中重金属浸出量,结果证实几种重金属的浸出浓度均低于相应的标准限值.     

城市垃圾焚烧飞灰熔融DSC-DTA实验研究

利用高温DSC-DTA热分析仪对国内外2种城市垃圾焚烧飞灰在惰性气氛(N2)和氧化气氛(O₂)下的熔融特性进行了研究.在20℃～1450℃的温度范围内采用3种温升速率进行实验.飞灰熔融过程包含多晶转变和熔融相变2种反应,多晶转变发生在480℃～670℃范围内,吸热量20kJ/kg;熔融约发生在1136℃～1231℃,在1174℃达到峰值,熔融相变潜热约700 KJ/kg,整个过程总吸热量约1800 kJ/kg.研究了CaO添加剂对飞灰熔融的影响.最后提出飞灰熔融吸热量的预测模型,模型     

添加剂对垃圾焚烧飞灰熔融过程二不断噁英分解的影响

为了研究添加剂对垃圾飞灰熔融处理过程中二噁英分解特性的影响，选择碱性氧化物CaO和液体陶瓷(LC)2种添加剂，改变温度、气氛和熔融时间研究2种添加剂对二噁英分解率的影响．研究表明CaO对二噁英分解影响随气氛不同而改变，氧化气氛下，加入CaO使二噁英的分解率略微降低，而在还原气氛下则会使二噁英分解率升高．液体陶瓷添加剂对熔融过程二噁英分解有显著影响．1400℃时，随着LC添加比例由0增加到10％，二噁英分解率则从99．997％升高到100％．同时加入10％的LC可以使二噁英的完全分解温度由无添加剂时的1460℃降低至1100℃．     

双通道气相色谱法观测本底大气中的CH_4、CO、N_2O和SF_6

在商用Agilent6890N气相色谱仪基础上,通过自组装、集成及调试,在青海瓦里关全球大气本底站建立了双通道气相色谱在线观测系统,以实现同时高精度分析本底大气中的CH4、CO、N2O和SF6.同时,利用保留时间定性,用峰高定量CH4、CO和SF6,用峰面积定量N2O,对体积分数分别为2000.3×10-9、199.8×10-9、320.04×10-9和5.9×10-12的CH4、CO、N2O和SF6混合标气重复进样110次,分析时每隔3个未知样品穿插分析1个标气,以保证分析结果的可靠性.该站试运行期间的数据表明,该系统分析CH4、CO和SF6的稳定性较好,能满足清洁本底大气高精度、高准确度分析要求,分析结果的相对标准偏差(RSD)分别为0.04%、0.50%、0.08%和1.80%.     

垃圾焚烧飞灰熔渣的健康风险评价与豁免管理

通过对垃圾焚烧飞灰在环境中迁移转化过程的分析,对取自上海的垃圾焚烧飞灰及其处理后的熔渣进行了健康风险评价.结果表明上海原灰对儿童与成人的暴露危险指数分别为84.79和38.76,远大于可接受的风险水平(1),因此上海原灰对人体健康有较大的非致癌风险;而经过高温熔融处理之后的飞灰熔渣对儿童与成人的暴露危险指数分别为0.160和0 073 3,危险指数在可接受的范围之内,对环境和人体健康造成的危害较小,可以进行豁免,可按照一般废物进行管理.     

垃圾焚烧炉飞灰的低温玻璃固化初步研究

在研究我国城市生活垃圾焚烧炉飞灰的毒性特征和高温灼烧特性的基础上，试验了几种常用玻璃熔制助溶剂、烟气净化产物中的成分对飞灰的溶融温度和熔融减量的影响，以实现低温玻璃固化。实验发现受热温度越高、时间越长，飞灰减量越大；B2O3、硼砂、CaF2对飞灰助溶效果明显，而废玻璃、CaO、CaCl2能使悄灰溶融后形成的玻璃态物质地均匀、少孔。按一定比例同时加入硼砂、CaF2、废玻璃、CaO、CaCl2于飞灰中，混合物的熔融温度降到1000℃以下，大大低于飞灰自身的熔融温度（1200℃）。对该熔融物在空气中淬火形成的玻璃态物质按标准方法浸沥，选择测量了浸出液中铅、汞、镉、砷的浓度，初步发现低温玻璃态物质对重金属铅和镉具有较好的固化效果，而对汞有砷的固化效果尚不确定。     

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化试验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中重金属的固化效果. 结果表明:飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定程度的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%～59.0%和7.4%～73.7%.      

生活垃圾焚烧飞灰矿物学特性及重金属分布

生活垃圾焚烧飞灰的矿物学特性是飞灰中重金属赋存环境的直观反映,与重金属在处置环境中的释放和迁移行为密切相关.为掌握重金属在生活垃圾焚烧飞灰中的分布规律,结合X射线衍射、扫描电镜等常规矿物学研究工具及矿物解离分析系统对飞灰的矿物学宏观属性和微观属性进行全面测试.结果表明,飞灰是由矿物相和非矿物相组成,两者之间紧密连生,主要矿物相包括氯盐和方解石、氢氧钙石等多种含钙矿物.重金属元素在飞灰中主要以3种形式存在:均匀分布在无定形的非矿物组分中,以同晶置换赋存在方解石等矿物中以及吸附在特殊矿物如石英、赤铁矿等表面.难挥发性重金属Cu和Cr绝大部分分布在非矿物相中;半挥发性重金属Zn和Cd各有43.92%和60.61%的含量分布在矿物相中,其中,方解石对Cd、赤铁矿对Cr及硅酸盐对Zn存在较强的富集作用.     

内配燃料垃圾焚烧飞灰烧结无害化处理实验研究

研究了一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化处理的工艺,该工艺是将飞灰与不同比例煤粉混合并添加助熔剂进行造粒烧结。通过对试样进行热流和热重测量,分析了飞灰试样在加热过程中热重变化的规律,并利用XRD、扫描电镜、氮吸附分析仪等仪器分析手段对烧结试样的物相、微观形态和孔隙特性等物理化学性质进行了研究。最后采用电感耦合等离子体发射光谱仪对烧结试样重金属浸出性进行了分析。实验结果为飞灰烧结炉的设计和内配燃料烧结工艺运行参数的制定提供了依据。     

我国垃圾焚烧飞灰性质及其重金属浸出特性分析

调查分析了我国12个垃圾焚烧飞灰样品的性质和重金属浸出规律.结果表明,飞灰的主要组成元素有Si、Ca、Al、Fe、K、Na、Cl 等,除1个样品外,飞灰样品中的重金属元素含量均在0 .5%～3 .0%范围内.由此可见焚烧飞灰具有较大的环境风险,必须按危险废物进行安全管理.应用单批次浸出程序检测结果表明,美国EPA的毒性浸出程序（TCLP）和我国固体废物浸出毒性鉴别程序（GB 5086 .1-1997）对焚烧飞灰中的重金属浸出率偏低,且二者对飞灰危险性评估的差异较大,这主要是受二者不同的浸出液最终的pH值所影响.常规酸中和容量（GANC）浸出试验结果表明,飞灰中重金属的浸出主要受浸出液的最终pH值影响,而该pH值取决于飞灰中碱性物质与浸取剂酸度二者间的相互作用.通过对不同类别程序的浸出过程分析发现,在相同浸取液作用下,单批次式浸出程序的静态平衡终点与连续过流式浸出程序的平衡终点存在较大差异,有必要结合我国飞灰特点和实际处置场景,建立适用于焚烧飞灰的单批次式毒性浸出试验程序,避免对飞灰危险性识别的不足和管理的失控.     

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.