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pH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pH值降低而增大,但pH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CrO42-的形式固化于钙矾石中。     

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.     

生活垃圾焚烧飞灰高压压制技术开发及示范工程

以某生活垃圾焚烧电厂飞灰减容工程为例,对高压压制技术处置生活垃圾飞灰进行了研究,分析了螯合灰密度和压块无侧限抗压强度分别与作用压强的关系。通过调节原料含水率、原料温度、成型尺寸、压制压强,优化了飞灰高压压制主要工艺参数。经工程应用验证,该技术能够大幅提高飞灰密度,减容率达50%以上,成型率达到90%以上;飞灰压制成品能满足生活垃圾填埋场的浸出毒性标准。飞灰高压压制技术可有效提高填埋场的飞灰填埋库容效率,大幅延长现有填埋场的运营寿命。     

生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性

研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态.结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg＞Pb＞As、Cd＞Zn＞Cr、Ni、Cu;其中Hg、Pb、As和Cd属易挥发重金属,在1 150 ℃时几乎全部挥发;Zn属较易挥发重金属,1 150 ℃时的挥发率在40%～50%;Cr、Ni和Cu属难挥发重金属,在1 150 ℃的挥发率不超过10%;在400～1 150 ℃,随温度的升高,部分Zn、Hg、Cu、Pb、Cd、Ni和As由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400～900 ℃,随温度的升高Cr可溶态比例减少,而在900～1 150 ℃,随温度的升高其可溶态比例增加.     

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.     

城市生活垃圾焚烧飞灰的熔融分离处理

焚烧法处理城市生活垃圾已在世界先进发达国家广泛采用。垃圾焚烧飞灰含有大量的重金属,必须进行合理安全处置。在分析城市生活垃圾焚烧飞灰的物理化学性质基础上,研究了垃圾焚烧飞灰固化成型、熔融分离的无害化处理新工艺。实验结果表明：飞灰固化成球的适宜粘结剂为5%～7%消石灰,养护时间为10～12 d,固化球强度达0.24 kg/cm²以上,可以满足运输和熔化分离要求;固化后的飞灰在1 300℃左右熔融分离后,重金属的分离效果好,达到97%以上,可达到无害化处理标准;对1 300℃和1 400℃熔融分离后熔渣的重金属浸出毒性测试显示,重金属浸出毒性问题可以完全解除。研究结果表明,采用飞灰固化-熔融分离工艺处理城市生活垃圾焚烧飞灰是可行的。     

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。     

垃圾焚烧飞灰磷酸洗涤对重金属的固定效应研究

重金属的固定是垃圾焚烧飞灰资源化技术的核心问题.通过系统试验,研究了垃圾焚烧飞灰磷酸洗涤对重金属溶出、后续烧结过程中重金属挥发,以及重金属化学形态变迁的影响.试验结果表明,磷酸洗涤在有效洗脱飞灰中氯盐的情况下,能够显著减少洗涤过程中重金属的溶出,抑制烧结过程中重金属的挥发,从而避免了飞灰处理过程的二次污染;同时,磷酸洗涤使飞灰中的重金属在烧结前后均向更为稳定的化学形态转化,烧结产物中重金属主要以残留态存在,从而提高了烧结产物资源化利用的长期环境安全性.     

垃圾焚烧飞灰中Cd、Pb、Zn的螯合稳定与水泥固化处理

采用有机硫稳定剂 (DTCR) 与水泥对城市垃圾焚烧飞灰进行稳定/固化处理,研究了飞灰中Cd、Pb、Zn的浸出毒性和固化体的抗压强度,比较了螯合稳定与水泥固化对Cd、Pb、Zn的处理效果、养护时间对固化体抗压强度的影响,并对飞灰的结构形貌进行了分析。结果表明,在稳定固化过程中飞灰中发生了复杂的螯合、水化反应,重金属形态由不稳定态向稳定态转变,螯合稳定对Cd的处理效果最好,水泥固化更适用于Pb、Zn。固化时间大于7 d后,飞灰中的重金属以及固化体的抗压强度已较为稳定。螯合稳定协同水泥固化的处理效果优于单一的稳定或固化方法,飞灰在固化7 d后可同时达到重金属浸出毒性和抗压强度标准,满足安全填埋要求。     

城市生活垃圾焚烧飞灰与电解锰渣烧制陶粒

为减少城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)与电解锰渣中的重金属对环境的危害,考察了利用两者辅以粉煤灰烧制陶粒的可行性。通过单因素实验确定原材料最佳配比以及最宜烧制工艺条件,并对焙烧后陶粒的微观形貌以及重金属浸出浓度进行分析。结果表明：随着飞灰掺量的增加,陶粒的颗粒强度与堆积密度降低,1 h吸水率升高;确定最佳原料配比为飞灰掺量12%、电解锰渣掺量43%、粉煤灰掺量45%;确定最宜烧制工艺条件为预热温度600 ℃、焙烧温度1 140 ℃。在最佳条件下,烧制陶粒的颗粒强度为769 N,堆积密度为687 kg·m-3,1 h吸水率为6.44%。通过微观结构观察,陶粒表面致密呈釉化,内部呈现多孔隙结构。陶粒中重金属浸出浓度均低于国家标准。此陶粒的使用可为飞灰与电解锰渣资源化利用提供参考。     

城市垃圾生物质组分混煤燃烧过程积灰结渣的特性及其灰分环境效应

以高羊茅草为代表研究了城市垃圾中生物质组分混煤燃烧过程中积灰结渣特性以及混烧灰分的环境效应。研究结果表明,煤炭的添加可以有效降低城市垃圾燃烧过程中积灰和结渣倾向,高羊茅草灰、煤灰以及混烧灰都不属于危险固体废弃物,但是混烧灰中重金属的稳定性远高于高羊茅草灰中重金属的稳定性,即城市垃圾混煤燃烧不仅可以缓解城市垃圾燃烧过程中的灰分问题,同时还具有非常明显的环境效益。     

复掺粉煤灰吸附剂碳化固碳反应及对重金属浸出特性的影响

针对复掺方法提高粉煤灰矿物固碳效率和重金属析出钝化作用,采用粉煤灰掺入不同比例的消石灰和氧化铝制备了固碳吸附剂,利用三相高压反应釜模拟碳酸化固碳反应,利用热重-差热测试分析了不同配比固化剂CO2固定量和固定效率,对碳酸化反应前后固化剂的化学成分进行了分析,揭示了复掺粉煤灰吸附剂固碳机理,对碳酸化反应前后固化剂材料中重金属浸出毒性进行了实验模拟。结果表明,粉煤灰基固化剂复掺消石灰后,增加了固化材料中CaO量,显著提高了碳酸化体系中pH值,当粉煤灰与消石灰质量比为1：1时,碳固定效率最高,达到6.98%。当消石灰的投加量为50%时,As、Cd、Cu、Pb、Cr受到了较强的抑制效果,Ni、Zn的浸出浓度没有变化。因此,复掺消石灰、氧化铝的粉煤灰基碳固化材料可有效改善纯粉煤灰碳酸化固定CO2的效率,并可降低粉煤灰碳酸化后重金属的浸出毒性。     

垃圾焚烧飞灰掺杂废玻璃烧结制备多孔陶瓷

以垃圾焚烧飞灰和废玻璃作为原料,添加CaCO3作为发泡剂,H3BO3作为助熔剂,制备多孔陶瓷体。XRD分析结果表明：玻璃熔融固化飞灰时主要生成了CaSiO3玻璃晶相;随着烧结温度的升高,多孔陶瓷的孔径逐渐减小;助熔剂的添加和发泡剂的添加,增大了多孔陶瓷的孔径;重金属浸出实验表明烧结温度超过900℃时,重金属浸出浓度符合国家标准,其中重金属Pb、Ni和Cd的浸出浓度均小于0.5 mg·L-1,且当烧结温度提高到1 000℃时,重金属Cr和Cu的浸出浓度降低到4.3 mg·L-1和0.05 mg·L-1。     

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。     

应用化学提取法评价大气颗粒物中重金属的生物有效性

以广州市楼顶降尘为研究对象,在分析其粒度分布和重金属总量的基础上,采用单一化学提取法(DWLP、TCLP)和多级化学提取法(SEP)研究了大气颗粒物中4种重金属元素的生物有效性.结果表明:样品中96%以上颗粒小于100 μm,其中10 μm和2.5 μm以下颗粒分别占33%和11%.大气颗粒物中重金属含量很高,Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别为362.43、1 033.81、830.32和5.80 mg/kg,是广东省环境土壤背景值的17～64倍.单一提取法中,TCLP的提取效率明显高于DWLP,表明pH值是影响大气颗粒物中重金属释放的主要因素.SEP法结果显示,Zn和Cd的生物可利用态比例远高于Cu和Pb.经DWLP和TCLP法提取后,颗粒物中重金属的总含量有不同程度的降低,生物可利用态所占比例明显增加.通过综合分析,发现SEP比其他两种方法更适用于评价大气颗粒物中重金属的生物有效性.     

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。     

流化床飞灰固化焚烧飞灰效果及微观分析

以深圳某垃圾焚烧厂焚烧飞灰为例分析了焚烧飞灰的性质和重金属毒性.结果表明,飞灰中 Pb 和 Cr 超出TCLP 阈值,必须进行稳定化处理.以流化床飞灰为主要成分配制固化材料,按不同比例掺人焚烧l￡灰进行固化实验,结果表明,实验范围内重金属固定效果良好.微观测试显示,固化过程主要产物有水化硅酸钙凝胶、钙矾石等,通过物理包胶、物理吸附、复分解沉淀反应和同晶替代等作用抑制重金属浸出.     

粉煤灰对猪粪堆肥重金属形态及浸出特性的影响

本研究以猪粪为原料,粉煤灰为钝化剂进行好氧堆肥,通过Tessier 连续提取法与pH-依赖性浸出实验,研究粉煤灰对堆肥前后重金属形态及不同pH条件下重金属的浸出特性的影响。结果表明,粉煤灰对Zn的钝化效果较Cu更为显著,与原料相比Zn的残渣态增幅为18.97%。堆肥的浸出实验表现出很强的pH依赖性,Cu、Zn 和DOM的浸出浓度在中性条件下（pH 6~8）低,在酸性（pH8）环境中高。在pH为3~9的范围内,添加粉煤灰的实验组中Cu和Zn的浸出浓度低于对照组。因此,添加粉煤灰可降低堆肥重金属的浸出风险。