30 t/d新型村镇垃圾热解气化炉二噁英排放特性

针对目前处置村镇垃圾的小型热处理炉运行不稳定、排放难以达标等问题,介绍了一种新型村镇垃圾热解气化炉(30 t/d),并对其系统烟气及炉渣的二噁英生成排放特性进行研究。结果表明:炉渣中的二噁英浓度为0.723 μg I-TEQ/kg,可满足GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》中二噁英排放的要求;在正常喷射活性炭时尾部烟气二噁英浓度为0.029 ng I-TEQ/Nm3,低于GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》中二噁英排放限值;气化燃烧过程的烟气二噁英原始排放浓度较低,低温异相合成反应是该垃圾炉烟气二噁英的主要来源;在质量浓度分布上占优势的为高氯代PCDD/Fs,对总毒性当量起主导作用的为2,3,4,7,8-PeCDF,喷射活性炭对二噁英具有良好的去除效果。以期为村镇垃圾热解气化规范处置提供示范,并为热解气化炉二噁英排放控制提供参考。     

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.     

几种药剂对垃圾焚烧飞灰重金属稳定化的性能影响

以佛山某垃圾焚烧厂为研究对象,在分析佛山某垃圾焚烧厂飞灰的重金属含量以及浸出浓度基础上,研究了N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)、磷酸以及复合药剂对飞灰重金属的稳定化处理效果。结果表明:飞灰中Cd、Pb的浸出浓度显著超GB 16889—2008《生活垃圾填埋场限值标准》;DDTC对飞灰中Pb、Cd和Cr有较好的稳定化效果,对Zn的处理效果较差;磷酸对飞灰中Pb、Cu、Cr也有较好的稳定化效果,对Zn和Cd的稳定化效果不理想;2.5%磷酸和1.5%DDTC的复合药剂对Pb、Cr、Cd等重金属均有较好的稳定化效果,且经复合药剂处理后,重金属浸出浓度可以达到GB 16889—2008的相应限值要求。     

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.     

生活废弃物焚烧处置烟气中二(口恶)英排放特性研究

研究了某市10座生活垃圾焚烧炉烟气中二噁英的排放特性,对比了焚烧炉炉型、焚烧处理量、烟气净化系统对二噁英排放特性的影响.结果表明:10座生活垃圾焚烧炉二噁英的排放浓度为0.016~0.104 ng·Nm~(-3)(以I-TEQ计),9座垃圾焚烧炉二噁英排放满足国家相应的排放标准(0.1 ng·Nm~(-3)(以I-TEQ计)).根据二噁英排放浓度排序对应的烟气净化系统分别为SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)+半干法+活性炭喷射+布袋湿法+活性炭喷射+布袋半干法+活性炭喷射+布袋,表明安装SNCR装置有利于二噁英的减排.另外,不同垃圾焚烧炉排放的二噁英指纹特性不仅与烟气净化系统和炉型有关,还与垃圾来源有一定关联.     

生活废弃物焚烧处置烟气中二噁英排放特性研究

研究了某市10座生活垃圾焚烧炉烟气中二噁英的排放特性,对比了焚烧炉炉型、焚烧处理量、烟气净化系统对二噁英排放特性的影响.结果表明:10座生活垃圾焚烧炉二噁英的排放浓度为0.016~0.104 ng·Nm~(-3)(以I-TEQ计),9座垃圾焚烧炉二噁英排放满足国家相应的排放标准(0.1 ng·Nm~(-3)(以I-TEQ计)).根据二噁英排放浓度排序对应的烟气净化系统分别为SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)+半干法+活性炭喷射+布袋湿法+活性炭喷射+布袋半干法+活性炭喷射+布袋,表明安装SNCR装置有利于二噁英的减排.另外,不同垃圾焚烧炉排放的二噁英指纹特性不仅与烟气净化系统和炉型有关,还与垃圾来源有一定关联.     

焚烧飞灰重金属含量及浸出长期变化规律研究

通过对24个飞灰样品的重金属全量消解和高精度X射线荧光光谱法（HDXRF）快速检测结果进行线性回归分析,发现HDXRF法可较准确测定飞灰中Cu、Pb、Zn、Ni和Cd含量（线性回归决定系数R²³0.90）.采用HDXRF法对某焚烧厂飞灰重金属含量6个月快速检测及浸出毒性测定数据统计分析发现：飞灰重金属月均含量较稳定（变异系数CV<0.14）但日均含量波动较大（CV>2.54）;飞灰中Pb、Cu和Zn含量呈正相关（相关系数r>0.78）;金属浸出浓度受浸出液终点pH值影响显著,超标频率依次为Pb（68.9%）、Cd（66.1%）、Ni（24.0%）、Cu（14.2%）和Zn（1.6%）.短期飞灰金属含量和浸出毒性数据受焚烧工况,烟气处理工况和垃圾组分等多种因素共同影响,不具有代表性.为评估垃圾分类源头削减重金属效果,建议采用快速检测方法对焚烧飞灰重金属含量进行长期监测.     

燃煤工业锅炉重金属排放特征研究

通过对6台燃煤工业锅炉污染物控制装置前后烟气中重金属浓度进行测试,考察了静电除尘器(ESP)、湿法脱硫装置(WFGD)和脱硫除尘一体化装置对烟气中重金属排放的影响。研究结果表明:ESP对烟气中的重金属有较好的捕集效果,对Pb、Cd、Cr的去除效率均为50%以上,通过对2台工业锅炉烟气中重金属排放测试发现,静电除尘器对Hg的去除率分别为45.70%和29.63%;经WFGD装置洗涤后,烟气中Hg、Pb、Cd的浓度均低于10μg/m3;脱硫除尘一体化技术对Hg、Pb和Cd的去除效果不明显,4号锅炉烟气脱硫后Pb的排放浓度高达65.76μg/m3。ESP+WFGD烟气处理装置较脱硫除尘一体化装备能够更好地控制烟气中重金属的排放。     

小型燃煤机组烟气重金属排放特征研究

100 MW以下燃煤机组呈单台容量小、总台数大的特点,是燃煤重金属污染的主要排放源之一.选择7台12 MW燃煤机组,采用美国环境保护局Method 29法现场检测燃煤机组烟气重金属排放浓度,分析烟气中Hg、Pb、Cr、As的排放特征;采集机组产生的飞灰和底灰,分析除尘技术对重金属的富集特性.结果表明:100 MW以下燃煤机组烟气中重金属经脱硝除尘脱硫装置协同控制后,ρ（Hg）为0.20~0.44 μg/m3,烟气Hg以气态形式存在,其占比为100.0%;ρ（Pb）为0.5~2.6 μg/m3,烟气Pb主要以气态形式存在,其占比为38.7%~92.1%;ρ（As）为0.6~3.0 μg/m3,烟气As主要以气态形式存在,其占比为67.8%~100.0%;ρ（Cr）为3.6~23.9 μg/m3,烟气Cr主要以颗粒态形式存在,其占比为65.8%~99.2%.飞灰富集Hg、Pb、Cr、As的能力大于底灰.重金属主要富集于飞灰中的细颗粒物中,采取除尘技术可有效协同控制烟气中的Hg、Pb、Cr、As;飞灰中重金属元素Hg、Pb相对富集系数均与煤中硫含量呈负相关,半干法脱硫+袋式除尘技术对飞灰富集Hg有促进作用.小型燃煤机组烟气重金属Hg、Pb、Cr、As的排放因子分别为0.002 2~0.005 1、5~17、42~160、7~24 mg/t.研究显示,100 MW以下燃煤机组与100 MW及以上燃煤机组烟气重金属Hg、Pb、Cr、As排放特征不同,100 MW以下燃煤机组烟气Hg排放浓度较小,二者烟气Pb、Cr、As排放浓度相近,选用湿式电除尘技术可进一步降低烟气Hg、Pb、Cr、As的排放浓度.      

垃圾焚烧飞灰合成地聚物及重金属稳定化效果

以偏高岭土和大掺量垃圾焚烧飞灰为原料,在碱激发作用下制备地质聚合物材料。在抗压强度和重金属浸出毒性测定的基础上,研究了不同原料配比对地聚物性能的影响。实验结果表明:合成的地聚物材料有较高强度,可以达到17 MPa以上,对重金属有明显固化效果,Pb水浸、无机酸浸、有机酸浸出浓度分别为0.25,0.16,0.22 mg/L;Cd水浸、无机酸浸、有机酸浸出浓度分别为0,0,0.15 mg/L,Pb、Cd和其他重金属均达到进入生活垃圾填埋场标准。     

Novosol法固定底泥中重金属研究

采用Novosol法处理河道疏浚底泥,固定底泥中的重金属,并研究了磷酸投加量、烧结温度和烧结时间对底泥重金属浸出的影响.研究结果表明,Novosol法处理底泥适宜的磷酸投加量为0.17mo.lkg-1,烧结温度为700℃,烧结时间为2h.采用毒性浸出方法(TCLP)浸取处理底泥,浸出液中Cd、Zn和Pb的浸出浓度均远远低于危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)规定的限值.稳定浸出液pH为5时,优化条件下Novosol法处理后底泥中Cd、Zn、Pb的浸出量比原底泥的浸出量分别降低了77.4%、53.9%和39.4%.底泥中Zn和Cd的浸出受pH影响较大,当浸出液pH降到6以下时,Zn和Cd的浸出浓度显著增加;而底泥中的Pb由于在Novosol法处理过程转化成极为稳定的磷酸盐矿物结构,受pH影响较小.     

生活垃圾焚烧飞灰中钙的脱除与回收

采用氯化铵（NH₄Cl）溶液浸出生活垃圾焚烧飞灰中钙后,再用碳化法对其进行回收。通过单因素实验和响应面设计获取钙离子浸出的最佳条件为:NH₄Cl浓度为3.9 mol/L,反应时间为64 min,液固比为5.6 mL/g;3个因素对Ca2+浸出的影响程度排序为液固比>NH₄Cl浓度>反应时间。飞灰残渣重金属毒性浸出结果表明:Pb、Cu、Zn、Cd、Ni浸出浓度分别为0.0929,0.0012,0.0054,0.0017,0.0002 mg/L,明显低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值,即飞灰残渣的重金属毒性浸出结果满足HJ 1134—2020《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》中6.3条综合利用要求。采用自制的PAN-PEI吸附盐洗液中的重金属后,再回收的碳酸钙品质极佳,其主要晶型为球霰石,Pb、Cd、Fe含量分别为0.0009%、0.0002%、0.0103%,符合HG/T 2776—2010《工业细微沉淀碳酸钙和工业微细性沉淀碳酸钙》标准要求,具有广泛的应用潜力。     

两种典型生活垃圾焚烧炉烟气中二噁(口英)相态分布特征

采集了机械炉捧焚烧炉和循环流化床焚烧炉两种典型生活垃圾焚烧炉排放烟气样品,应用高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/HRMS)同位素内标稀释法分别测定了烟气不同相样品中17种2,3,7,8-位氯取代的PCDDs/PCDFs同类物的含量.结果表明,两种炉型中PCDDs/PCDFs同类物及毒性当量贡献率在冷凝水相中所占的比例均在85％以上,远远高于在滤筒相和XAD-2树脂相中所占的比例,机械炉排炉焚烧排放烟气中∑PCDFs与∑PCDDs的比值为0.77;而循环流化床焚烧排放烟气∑PCDFs与∑PCDDs的比值为5.28.机械炉排炉焚烧烟气三相中OCDD为优势分布,尤其是滤简相中OCDD的百分比含量高达51.1％.流化床焚烧炉焚烧烟气滤筒、树脂、冷凝水相中没有出现某个单体对总浓度具有绝对优势的贡献.机械炉排焚烧炉和循环流化床焚烧炉排放的烟气中PCDFs的毒性当量贡献最大,尤其是单体2,3,4,7,8-peCDF对总毒性当量的贡献均在30％以上.     

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.     

两种典型生活垃圾焚烧炉烟气中二 相态分布特征

采集了机械炉排焚烧炉和循环流化床焚烧炉两种典型生活垃圾焚烧炉排放烟气样品,应用高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC/HRMS)同位素内标稀释法分别测定了烟气不同相样品中17种2,3,7,8-位氯取代的PCDDs/PCDFs同类物的含量.结果表明,两种炉型中PCDDs/PCDFs同类物及毒性当量贡献率在冷凝水相中所占的比例均在85%以上,远远高于在滤筒相和XAD-2树脂相中所占的比例,机械炉排炉焚烧排放烟气中∑PCDFs与∑PCDDs的比值为0.77;而循环流化床焚烧排放烟气∑PCDFs与∑PCDDs的比值为5.28.机械炉排炉焚烧烟气三相中OCDD为优势分布,尤其是滤筒相中OCDD的百分比含量高达51.1%.流化床焚烧炉焚烧烟气滤筒、树脂、冷凝水相中没有出现某个单体对总浓度具有绝对优势的贡献.机械炉排焚烧炉和循环流化床焚烧炉排放的烟气中PCDFs的毒性当量贡献最大,尤其是单体2,3,4,7,8-PeCDF对总毒性当量的贡献均在30%以上.     

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.     

城市生活垃圾焚烧炉渣的特性分析

以从北京、山东、河南采集的生活垃圾焚烧炉渣样品为研究对象,对其形态特征、物理组成、粒径级配等基本性质进行测定,并通过SEM电镜扫描、XRD和EDS能谱分析、重金属浸出实验等分析了其微观形态、化学组成和毒性等特征。结果表明:垃圾焚烧炉渣是由玻璃、陶瓷、熔渣、未燃尽物质等组成的非均质混合物,呈现为由不规则状的小粒子黏结而成的大颗粒团聚体。焚烧炉渣的化学组成主要为SiO_2及CaCO_3等结晶矿物。焚烧炉渣中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn等浸出浓度均低于GB 5085. 3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》标准限值,属于一般固体废弃物。有效磷含量为66. 4～107 mg/kg、速效钾含量为2290～4590 mg/kg,有机质含量为8～16 g/kg,均高于DB11/T 864—2012《园林绿化种植土壤理化指标》3级指标。炉渣可溶性盐含量为0. 5%～1. 3%,为盐土范围值。     

再生铜冶炼过程中重金属排放特征和控制

再生铜冶炼是重要的重金属排放源,为掌握再生铜冶炼过程中重金属的排放特征和控制效果,通过固定源等速采样装置采集不同冶炼阶段的烟气样品,利用电感耦合等离子体质谱仪测定烟气和飞灰中重金属的浓度,并估算重金属的排放因子.结果表明,在冷却阶段烟气中重金属和颗粒物的浓度较高,经过布袋除尘器和吸附塔等污染控制装置后,重金属和颗粒物被协同脱除,脱除效率达80%～99%.排放烟气中重金属的浓度在阳极炉不同工艺段中的排序为：加料熔融段>氧化段≈还原段,且As、 Pb、 Cr、 Sn、 Sb和Cd的平均排放因子分别为2.6×10³、2.4×10³、2.7×10³、5.6×10²、34.1和9.8 mg·t^-1,烟气中重金属和颗粒物的浓度均满足行业排放标准.飞灰中Cu和Zn的浓度较高,具有回收利用价值.     

模拟酸雨下铅锌冶炼废渣重金属的静态释放特征

以株洲某铅锌冶炼废水中和渣为研究对象,开展不同初始pH值（3.0,4.5,5.6和7.0）模拟酸雨静态浸出实验,研究22d浸泡过程中废渣Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的动态释放规律及其化学形态变化和矿物相变特征.结果表明,废渣具有较强的酸缓冲潜力,浸出液pH值稳定在6.20~6.66.Cu和Pb在浸泡初期释放较快,Cd和Zn释放相对较慢.浸出液Cd浓度随浸出时间增加而上升,Zn浓度呈波动变化,Cu和Pb浓度变幅较小.提高雨水酸度促进废渣中重金属的释放,浸出液Cd、Cu、Pb和Zn浓度范围分别为1.38~8.70,0~0.02,1.21~2.26和27.2~135mg/L,其中Cd、Pb和Zn浓度分别超过我国《铅、锌工业污染物排放标准》（GB 25466-2010）限值的26.6~173倍、1.42~3.52倍和17.1~89.0倍..重金属BCR顺序提取表明,浸出液中较高Cd和Zn浓度与其赋存高活性态比例一致,且酸雨促使残渣态Cd和Pb向活性态转化.XRD分析显示,pH=3.0酸雨处理22d后原废渣中Cd和Zn的赋存矿物相消失,PbSO₄谱峰增强,表明废渣重金属的释放受其赋存矿物相及次生矿物形成的影响.重金属释放率呈现出Cd （2.50%~15.8%）> Zn （0.41%~2.13%）> Pb （0.06%~0.10%）> Cu （0.0003%~0.11%）的趋势.自然堆存酸雨作用下废渣中Cd、Pb和Zn具有较大环境风险,需加强降雨淋滤污染防治管控.     

立式热解气化焚烧技术实践

垃圾热解气化的工作原理是:利用焚烧炉自动炉箅技术,让垃圾燃料在炉膛内连续流动搅动和翻滚,完成干燥和气化过程.提高垃圾焚烧炉的燃烧效率和烟气温度,使其在无外部能源支持下得到较高烟温(1200℃左右),保持燃烧稳定,这样可以把烟气中的多氯二苯并二恶英(PCDD)、多氯二苯并呋喃(PCDE)等有毒有害物质有效消除掉.