城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化技术研究

用硫铝酸盐水泥对城市垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)进行固化实验,研究了飞灰重金属浸出特性,分析了飞灰掺量、浸提剂p H值对重金属浸出特性以及飞灰掺量对不同龄期(3、7、28 d)飞灰固化体抗压强度的影响,并对飞灰及其固化体进行XRD分析。结果表明,在HJ/T 299-2007和HJ/T 300-2007两种不同浸出体系下,飞灰中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Mn等重金属浸出浓度差别较大,建议应根据评价目标合理选择重金属浸出测量方法。其中,飞灰中Pb的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)限值的3.35倍,因此被列为危险废物,应妥善处理。除飞灰掺量小于40%时的固化体Cd符合标准,其余飞灰固化体Pb和Cd的浸出浓度仍超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)限值,故达不到卫生填埋的要求。固化体抗压强度随飞灰掺量增大而降低,重金属浸出浓度与之相反。飞灰掺量为40%时,固化体中重金属浸出浓度随浸提剂p H值降低而增大,但p H值大于5时,未测出重金属浸出。XRD结果表明:飞灰中可溶性盐参与水泥水化反应,重金属Cr以CrO_2-4的形式固化于钙矾石中。     

水泥、粉煤灰及DTCR固化/稳定化重金属污染底泥

采用水泥、粉煤灰及有机硫稳定剂DTCR固化/稳定化处理重金属污染的底泥,考察固化体的抗压强度及重金属浸出毒性,确定了底泥固化/稳定化的最佳工艺条件。结果表明:仅用水泥固化/稳定化重金属污染底泥,固化体抗压强度随水泥用量的增加而上升,重金属浸出浓度则下降,当水泥∶干底泥质量比为0.6∶1.0时,固化体7 d抗压强度能达到0.99 MPa的标准值;进一步研究发现,水泥∶粉煤灰∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶1.0时,重金属浸出浓度有所上升,但7 d及28 d抗压强度仍能分别达到1.2 MPa和2.8 MPa;加入DTCR后,当水泥∶粉煤灰∶DTCR∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶0.012∶1.0时,固化体7 d及28 d抗压强度分别为1.1 MPa和2.1 MPa,醋酸缓冲溶液法浸出的Cd、Pb、Zn和Cu浓度分别为0.102、0.189、0.180和0.032 mg/L。     

水泥对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化研究

采用水泥固化法处理垃圾焚烧飞灰,研究了飞灰与水泥质量比、养护时间、添加剂和化学预处理对垃圾焚烧飞灰固化块中重金属Zn、Pb、Cu、Cd、Cr浸出的影响.结果表明,当飞灰与水泥质量比为3:4,养护时间为11d的条件下,以砂浆塑化剂为添加剂,固化块Pb、Cu、Cd和Cr的浸出浓度分别降低了72.4％、70.6％、60.0％...     

再生铝飞灰重金属的浸出毒性特征及其控制

采用再生铝飞灰为研究样品,研究了飞灰重金属浸出毒性水平以及飞灰浸出毒性特征,同时探讨了飞灰的处理处置工艺。结果表明:飞灰中Pb、Cd和Zn浸出浓度超标,超标率为100%,属于具有浸出毒性的危险废物,必须对其进行稳定和固化;再生铝飞灰中锌的浸出浓度所占比例最大,铅的浸出浓度次之,两者之和占总量的98%以上,再生铝飞灰中主要有害重金属为Zn和Pb;并结合当前飞灰的处理处置工艺,提出的可能的控制方法为水泥固化和药剂稳定法,为同类研究提供参考。     

垃圾焚烧飞灰水泥固化体的抗压强度和浸出性研究

利用垃圾焚烧飞灰掺入普通硅酸盐水泥制备水泥固化体,通过浸出性实验,研究了飞灰掺量(0%、20%、40%与60%)、浸出液pH及水洗预处理对水泥固化体抗压强度及重金属(Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni)浸出的影响。结果表明:对于非水洗飞灰水泥固化体,pH为4.2和10.0下浸出84 d时,相同组成固化体抗压强度较为接近,飞灰掺量20%,40%和60%的固化体抗压强度分别为41、15和10 MPa左右;除掺量为40%和60%的固化体浸出液中重金属(pH为4.2时Ni和Pb,pH为10.0时Ni)超出生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006)外,掺量为40%和60%的固化体的其余浸出液及掺量20%的固化体浸出液中测定的重金属浓度均符合生活饮用水卫生标准。对于水洗飞灰水泥固化体,pH为4.2和10.0下浸出84 d时,相同组成固化体抗压强度较为接近,飞灰掺量20%、40%和60%的固化体抗压强度分别为37、32和10 MPa左右;除掺量为60%的固化体浸出液(pH为4.2和10.0)中Ni和Pb均超出生活饮用水卫生标准外,掺量为60%的固化体的其余浸出液及飞灰掺量20%和40%的固化体浸出液中测定的重金属浓度均符合生活饮用水卫生标准。飞灰水洗预处理提高了飞灰掺量40%水泥固化体抗压强度,同时降低了重金属浸出性。     

低水泥含量垃圾焚烧飞灰重金属离子蒸养固化实验研究

对垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)的矿物组成、微观形貌及其重金属浸出浓度进行了测试分析,结果表明,飞灰中Cd与Pb的浸出浓度远高于《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889—2008)规定的限值,在进行安全填埋之前需固化处理。引入水泥蒸养固化技术,减少水泥掺量,增加粉煤灰掺量来处理飞灰。研究了不同配比下固化体的抗压强度以及不同飞灰掺量对固化体浸出浓度的影响。结果表明,蒸养后的固化体抗压强度基本都能达到安全填埋的要求,其重金属浸出浓度都低于GB 16889—2008规定的限值,可以进行安全填埋。     

水泥对垃圾焚烧飞灰的固化处理试验研究

对垃圾焚烧飞灰的化学成分、重金属物质的含量及浸出浓度进行测试分析.结果表明,飞灰中Pb和Cr等重金属物质浸出量超过浸出毒性标准,因而被认为是危险废物,必须进行固化处理.还考察了水泥对焚烧飞灰中重金属物质固化的效果,研究表明当飞灰掺量适当时,重金属物质的固化效果良好.重金属物质通过物理固封、替代,沉淀反应和吸附等形式可固化进水泥水化产物结构中.     

养护条件对二次铝灰-垃圾飞灰基地聚物中重金属稳固化的影响

以添加Si O_2粉末后的二次铝灰和垃圾焚烧飞灰为原料,经过碱激发制备地聚物固化体。将制备好的地聚物固化体样品分别放在30、35、40、45和50℃,相对湿度为80%的恒温恒湿培养箱内养护,探究不同养护条件对固化体中重金属浸出特性的影响,并考察生活垃圾焚烧飞灰处理前后重金属化学形态、晶体结构和微观形貌的改变。结果表明:重金属Cr的相对浸出率在30~45℃下降明显,45~50℃内趋于平缓;而Cd和Pb的相对浸出率在30~40℃略微上升,40~50℃呈下降趋势,并且Pb的相对浸出率在40~45℃下降明显;Zn的相对浸出率随着养护温度的升高缓慢下降。重金属Cr、Cd、Zn和Pb的相对浸出率在前10 d内下降较大,10~14 d下降缓慢。当养护温度为50℃时,地聚物中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出浓度分别降到0.172、0.072、0.218和3.803 mg·L~(-1),满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)的浸出要求。     

垃圾焚烧飞灰浸出特性及固化试验的研究

垃圾焚烧飞灰残留有重金属元素和二恶英等物质而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理.通过试验研究分析了国内首家自主开发成功的广东省东莞市某回转窑垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧飞灰的化学成分及矿物组成,研究了飞灰的浸出毒性,考察了水泥固化焚烧飞灰的效果,并与熔融/玻璃固化进行了比较.研究表明,该焚烧飞灰中重金属Cd的浸出毒性严重超标,并且随pH值的减小而增大,水泥固化效果随龄期的增大而更加显著.熔融/玻璃固化的效果优于水泥固化,但其经济性有待提高.     

机械力活化固硫灰固化处理生活垃圾焚烧飞灰

为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的安全处理,通过机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,探讨了球磨样品制备固化体的参数。并采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)手段对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化机制进行了研究。结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺加比为60%,球磨转速为600 r·min~(-1),球磨时间为5 h,养护温度60℃时的固化体28 d和56 d抗压强度分别达到15.6 MPa和17.9 MPa,采用原子吸收光谱仪(AAS)测得固化体中Zn、Pb、Cu、Cd和Cr重金属浸出量均低于GB 5085.3-2007规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在水化过程中,该混合体系生成了水化硅酸钙(C—S—H)、斜方钙沸石和钙矾石(AFt)等水化产物,并且C—S—H凝胶可通过物理包裹的形式固化垃圾焚烧飞灰中重金属;斜方钙沸石和钙矾石以化学吸附的方式使垃圾焚烧飞灰中的重金属离子达到固化/稳定化效果,实现了垃圾焚烧飞灰中重金属的安全处理。     

有机磷酸HEDP稳定垃圾焚烧飞灰重金属的研究

研究了有机磷酸羟基亚乙基二膦酸(HEDP)对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定方法.通过对不同HEDP投加量处理后的飞灰试样作危险废物浸出毒性鉴别试验,分析HEDP最佳使用剂量,并评价了稳定化飞灰的长期稳定性.结果表明,HEDP最适使用剂量为0.03 Ml/g(以商品级HEDP与飞灰的体积质量比计),处理后飞灰与原状飞灰相比,Pb、Zn和Hg的浸出浓度分别降低了98.3%、99.5%和85.0%.HEDP对飞灰中重金属稳定效果排序为:Pb＞Zn＞Hg＞Ni＞Cu＞Cd＞CrHAs.重金属pH相关浸出测试(pH-dependent leaching tests)表明:经0.03mL/g HEDP稳定处理的飞灰,在0.3 mol/L HNO3和0.3 mol/L NaOH的浸取条件下,其重金属浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准,显示具有良好的长期稳定性.     

医疗垃圾焚烧飞灰重金属形态分析

利用原子吸收光谱仪分别对医疗垃圾焚烧飞灰重金属含量和重金属形态及其随颗粒度分布特性进行了分析,结果表明,飞灰中Cd、Zn、Pb等的浸出浓度远超标与这些重金属的可交换态和碳酸盐态含量较高有关;飞灰颗粒度主要在96 μm以下,96～150 μm的颗粒中Cd、Pb含量最高,且Zn、Cd的形态以可交换态为主.     

有机磷酸HEDP稳定垃圾焚烧飞灰重金属的研究

研究了有机磷酸羟基亚乙基二膦酸（HEDP）对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定方法.通过对不同HEDP投加量处理后的飞灰试样作危险废物浸出毒性鉴别试验,分析HEDP最佳使用剂量,并评价了稳定化飞灰的长期稳定性.结果表明,HEDP最适使用剂量为0.03 Ml/g（以商品级HEDP与飞灰的体积质量比计）,处理后飞灰与原状飞灰相比,Pb、Zn和Hg的浸出浓度分别降低了98.3%、99.5%和85.0%.HEDP对飞灰中重金属稳定效果排序为：Pb＞Zn＞Hg＞Ni＞Cu＞Cd＞CrHAs.重金属pH相关浸出测试（pH-dependent leaching tests）表明：经0.03mL/g HEDP稳定处理的飞灰,在0.3 mol/L HNO3和0.3 mol/L NaOH的浸取条件下,其重金属浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准,显示具有良好的长期稳定性.     

地质聚合物固化稳定化重金属复合污染土壤

以污染土壤部分替代偏高岭土,在碱激发剂的作用下制备地质聚合物稳定化处理Pb、As、Cd复合污染土壤,研究了其稳定化效果及处理后固化体中重金属的赋存形态。结果表明:污染土壤部分替代高岭土降低了固化体抗压强度,从力学性能上看,土壤掺量低于50%时,能满足建筑材料的强度要求(10 MPa),掺量为60%仅能满足固废填埋要求(5 MPa),土壤掺量≥70%均不能满足要求。随着土壤掺量增加,对土壤中重金属的稳定化效果也逐渐降低,当土壤Pb、As和Cd浓度分别为600、80和22 mg·L~(-1)(HJ 350-2007B)时,土壤掺量在20%~50%,固化体中3种元素浸出浓度均低于浸出标准;当土壤掺量达到60%时,Pb的浸出浓度不能满足标准要求,当土壤掺量增加至70%,固化体中Pb、Cd浸出浓度均超标。固定土壤掺量为30%,随着污染土壤中重金属含量的增加,浸出浓度也增加:土壤中3种重金属浓度为HJ 350-2007B时经过30 d的稳定化处理,浸出浓度满足标准要求;而当浓度达到HJ 350-2007B的2倍时,Pb浸出浓度超标;达到HJ 350-2007B的3倍时,3种Pb、As和Cd均超出浸出标准。固化体中Pb、As、Cd的形态研究表明,外源重金属进入土壤后多以活性较高的形态存在,经过固化稳定后活性态占比降低、残渣态占比增加。     

有机螯合剂与磷酸盐联合稳定垃圾焚烧飞灰中重金属的作用机理

为探讨二硫代氨基甲酸型有机螯合剂(FACAR)和重过磷酸钙(TSP)对垃圾焚烧飞灰中重金属Pb、Cd、Ni的稳定作用机制,对稳定前后的飞灰采用BCR连续提取法、 X射线衍射(XRD)分析以及扫描电镜-能谱(SEM-EDS)联用等分析方法进行了表征。结果表明:投加质量分数5%的FACAR能有效稳定飞灰中Pb、Cd和Ni,其浸出浓度低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)规定的浸出浓度限值;采用3%FACAR和3%TSP复配药剂处理,可使飞灰达到GB 16889-2008进场要求;经复合药剂稳定处理后的飞灰颗粒表面孔隙度明显降低,飞灰中Pb、Cd和Ni的形态均由不稳定态向稳定态转化。该复合稳定剂的稳定机制主要为螯合、共沉淀和吸附联合作用机制,其中,有机螯合剂中含硫官能团是影响重金属稳定的主要因素,且重金属具有优先与含硫官能团结合的特性。     

基于重金属提取的垃圾焚烧飞灰无害化处理

采用加酸浸出工艺对垃圾焚烧飞灰进行无害化处理。研究证明盐酸能有效分离飞灰中重金属,重金属浸出率与盐酸浓度及液固比有关;重金属在实验的盐酸浓度和液固比下都能达到高浸出率,但液固比越低,浸出液中重金属的浓度就越高,越有利于重金属的回收。当盐酸浓度为5 mol·L~(-1)、液固比为2(mL:g)时,Pb、Cd和Zn浸出率均达到95%以上,而Cu的浸出率也达到81.38%,Pb、Cd、Zn和Cu的浓度分别为468.10、78.12、2 268.80和347.78 mg·L~(-1)。残灰采用加盐水洗工艺后,浸出毒性超标的重金属Pb和Cd浸出毒性低于GB 16889-2008标准限值,符合填埋要求。     

Pb污染土壤的钝化处理及Pb形态转化研究

将矿粉∶水泥熟料∶硅粉以51∶9∶40的质量比混合配制钝化剂处理人工配置Pb污染土(Pb分别为500、10 000mg/kg),通过对固化体试件力学性能、Pb浸出特性及形态分布的分析,探究土壤钝化剂对Pb的钝化效果与钝化机制。结果表明,两种Pb污染土经钝化处理后,养护28d的固化体试件无侧限抗压强度均能达到2.0 MPa以上,满足填埋的强度需求。其中,低浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度均在0.6mg/L以下,Pb的钝化率高达97%以上。高浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度降至50mg/L以下,Pb的钝化率达87%以上。钝化处理后,土壤中的Pb从不稳定的酸可提取态、可还原态向稳定的可氧化态、残渣态转化,磷化物及氯化物的添加可以增强钝化剂对Pb的钝化效果。钝化剂水化生成钙矾石和水化硅酸钙,并与Pb发生化学吸附及同晶替代反应生成固溶体是Pb钝化的主要机制。     

3种含铁材料对重金属和砷复合污染底泥稳定化处理

选用3种含铁材料FeCl3、Fe(OH)3和FePO4,开展重金属和砷(As)复合污染底泥的稳定化处理实验,并用毒性浸出测试(TCLP)的结果和底泥交换态重金属(Pb、Cd、Cu、Zn)及As的含量来评价其稳定化效果。结果表明,(1)FeCl3和FePO4降低了底泥pH值,Fe(OH)3轻微地提高了底泥pH值。(2)FeCl3活化了底泥中Pb、Cd、Cu、Zn,使其浸出量和交换态含量增加,对As浸出量的影响不大,但使底泥中As交换态含量明显降低,且在最大添加量(8.00 g/kg)时As交换态含量未检测出;Fe(OH)3降低了Cd交换态和浸出量,稍增加了As交换态和浸出量,但对Pb、Cu、Zn交换态和浸出量影响不明显;FePO4明显降低了Pb的浸出量和交换态含量,略微降低了交换态Cd、Zn含量,对交换态Cu影响不大,但明显增加了As的浸出量和交换态含量。综上,FeCl3对As具有较好的稳定化效果,但明显活化了底泥中的4种重金属;Fe(OH)3亦对底泥中Cd有一定稳定化效果;FePO4对Pb的稳定化效果较好,但明显活化了底泥中的As。显然,3种含铁材料都不能实现底泥中重金属和As的同时稳定化。     

危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理

以上海市某危险废物焚烧厂飞灰为研究对象,采用Na2S、FeSO4、Na3PO4、和Na3C3N3S34种不同类型化学稳定药剂对飞灰进行了稳定化处理,并应用XRD、IR、SEM和连续化学提取法等仪器和手段对Na3C3N3S3处理焚烧飞灰的产物进行分析研究。研究结果表明,Na3C3N3S3对飞灰中的重金属Cr、Pb、Zn的稳定效果最好,Na3PO4对Cr无明显稳定效果。稳定后产物表面变得致密化,Na3C3N3S3与重金属离子生成的沉淀物干燥后无明显晶型存在。经稳定处理后飞灰中的重金属形态由弱酸提取态转化为可氧化态,减少了飞灰中重金属的浸出毒性。     

螯合剂稳定化飞灰中Pb和Cd浸出行为研究

考察了螯合剂稳定化飞灰(以下简称螯合灰)中重金属Pb、Cd的浸出特性。结果表明,各螯合灰样品中Pb总浓度均高于Cd,经醋酸缓冲液浸提后,各样品中Pb、Cd的浸出浓度均超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)的标准限值,且Pb超标倍数均高于Cd。样品中Pb的浸出行为表现为高浸出浓度低浸出率,而Cd则为高浸出率低浸出浓度。浸提前后各螯合灰样品中Pb、Cd均以铁锰氧化物结合态为主,在醋酸浸提过程中,螯合灰中的Pb、Cd均易再次形成不溶性的碳酸盐或氢氧化物沉淀,因此在中性或偏酸性环境中依然存在较大浸出风险。