水热法协同处置不同垃圾焚烧炉飞灰及其机理

生活垃圾焚烧飞灰富含重金属且极易浸出对环境造成污染.通过研究流化床飞灰和炉排炉飞灰的理化特性,将流化床飞灰作为硅铝源,将炉排炉飞灰作为碱激发剂,在无添加剂条件下水热合成水钙铝榴石和雪硅钙石,从而将重金属稳定在晶体中.借助SEM图像分析水热合成机理,以雪硅钙石的晶体结构解释其吸附重金属机理.水热反应后液相中几乎不存在重金属,用重金属浸出率对飞灰浸出毒性进行量化评估,水热反应后的飞灰重金属浸出率相比流化床飞灰均有明显的降低,当水热反应添加的流化床飞灰与炉排炉飞灰的质量比为7：3时,水热后的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的浸出率最低,浸出率分别为0.073%、0.006%、0.107%、0.006%、0.326%.     

生活垃圾焚烧飞灰的污染特性

对我国两种占主导地位的焚烧炉炉型-炉排炉和流化床产生的焚烧飞灰进行分析,包括16个采用炉排炉的主要生活垃圾焚烧厂和部分使用流化床的生活垃圾焚烧厂,对焚烧飞灰从重金属含量,氯、硫、碱含量,二英含量方面对我国生活垃圾焚烧飞灰的性质做比较全面的归纳和总结。统计结果表明炉排炉焚烧飞灰重金属含量要高于流化床焚烧飞灰,Zn的最高含量在10倍以上,均值也在7倍左右,Cu的最高值为7倍,均值为3倍,Cd,Pb,Cr,Ni的均值为7倍,4倍,4倍和1.5倍。Hg的差别最小,高出30%;炉排炉焚烧飞灰的氯、硫、碱含量全面高于流化床焚烧飞灰,炉排炉焚烧飞灰和流化床焚烧飞灰的平均氯含量分别为15.41%,1.71%,SO3的平均含量分别为10.67%,2.875%,焚烧飞灰的K2O和Na2O含量接近,炉排炉焚烧飞灰的平均含量为6.06%,5.325%,流化床焚烧飞灰的平均含量为2.43%,2.63%,两种类型的焚烧飞灰在碱含量上差别没有氯、硫大;焚烧飞灰的二英含量差别巨大,炉排炉和流化床焚烧飞灰二英含量低值比较接近,而高值炉排炉焚烧飞灰要高出流化床焚烧飞灰很多。     

垃圾焚烧飞灰中重金属的分布规律及浸出特性

文章研究了上海某垃圾焚烧厂不同粒径飞灰中重金属的分布特性。结果表明,大部分飞灰聚集在38～280μm,其中在38～53μm飞灰约占总量的50%。飞灰中重金属在不同粒径中的含量分布规律均为:Pb>Zn>Cu>Cr>Cd>Ni;除Ni和Cr外,重金属Zn、Cd、Cu和Pb都普遍表现出向小颗粒富集的趋势。重金属在不同粒径中的浸出量均为:Pb>Zn>Cr>Ni>Cu>Cd;Cr、Ni、Cu和Cd的浸出量随飞灰粒径的减小呈增加趋势,而Zn在106～280μm和Pb在75～106μm处的浸出量都经历了一个陡增过程。不同重金属的主要化学形态各不相同,除Ni和Cr外,其它重金属的主要形态都呈不稳定性。随着飞灰粒径的减小,碳酸盐结合态的Cd、Pb、Zn、Cu和铁锰氧化物结合态的Pb、Zn、Cu的量逐渐增加;残留态的Zn和有机结合态的Cu则不增反减;Ni和Cr的各形态分布规律不明显。     

不同粒径垃圾焚烧飞灰重金属分布和浸出性质

对烟气净化系统飞灰(以下简称飞灰)按粒径进行分级,研究了飞灰重金属含量、形态分布和浸出毒性随粒径的变化,讨论了不同粒径的飞灰对重金属总量和浸出总量的贡献率.结果表明:飞灰中粒径>154 μm和<30 μm的颗粒较少,粒径为38.5～74 μm的颗粒约占总量的50%.除Ni和Cr外,重金属含量随飞灰粒径的减小呈增加趋势,且主要表现在酸溶态Cd,Zn,Pb,Cu和有机结合态Pb以及晶形氧化铁态Pb,Zn含量的增加.随着飞灰粒径的减小,Cr,Ni,Zn,Hg和Pb的浸出量也呈逐渐增加趋势,其中Zn,Hg和Pb的表现尤为突出.尽管细颗粒上的重金属对飞灰的重金属总量贡献不大,但高浸出率使细颗粒飞灰对重金属浸出总量仍具有较大贡献,尤其是Pb,Zn和Hg,在占飞灰质量8%的粒径<30 μm的飞灰中,富集了约40%的水溶性Pb,Zn和Hg.      

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.     

渗滤液浸沥下稳定化飞灰中重金属的浸出行为

稳定化飞灰与生活垃圾混合填埋过程中,在渗滤液浸沥作用下,存在稳定化飞灰中重金属溶出的风险.为探究渗滤液浸沥环境下稳定化飞灰中重金属的浸出行为,基于浸提实验,以填埋场早期、晚期渗滤液为浸提剂,研究了不同液固比（10：1、20：1、30：1、50：1、100：1、150：1、200：1）条件下磷酸稳定化飞灰、螯合剂稳定化飞灰中重金属（Cd、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni）的浸出行为.结果表明：随着液固比的增加,浸出液中Cd、Cu和Zn浓度先上升后下降,在液固比20：1时达到最大值,Pb的浸出浓度随液固比的升高整体呈现缓慢增加的趋势,Cr、Ni浸出浓度变化较小,液固比对其影响不显著;Cd和Cu在早期渗滤液浸沥环境下更容易浸出,Zn、Pb、Cr、Ni在早期、晚期渗滤液浸沥环境下差别不大.在两种渗滤液浸沥环境下,螯合剂稳定化飞灰比磷酸稳定化飞灰具有更好的稳定性.     

重庆某发电厂灰渣中微量元素分布特征研究

本文以某电厂的锅炉灰渣(飞灰和底灰)为研究对象，分析了24个飞灰和24个底灰样品中Hg，As，Se，Pb，Cd，Zn，Ba，Co，Cr，Cu，Li,Ni，V,Zr等微量元素的含量水平和分布规律，结果表明：飞灰中As、Pb、Zn、Ba、Cu、V、Zr和Li的含量大于10ppm，Hg和Cd含量在1ppm以下；与原煤相比，14种元素在飞灰中的含量更高。其中Hg、As、Cu、Ni、Cr、Co、Cd、Zn和V等元素的含量分别是原煤的2倍以上；除As和Se外，其余元素在底灰中的含量高于原煤。     

模型化研究pH对垃圾焚烧飞灰金属浸出的影响机制

浸出液pH是影响城市生活垃圾焚烧飞灰金属浸出的主要因素.通过比较pH变化浸出测试和Visual MINTEQ模拟结果,研究了浸出液pH对飞灰金属浸出特性的影响机制.结果发现,酸性条件下(Cd、Zn、Ni:pH＜8;Pb、Cu、Cr:pH＜6;Al:pH＜4),金属会随pH降低而大量溶出;两性金属Pb和Zn,在强碱性条件时浸出浓度亦会增加,pH=12.5时可分别达42和2.4 mg·L-1.飞灰中金属的pH相关浸出行为可通过Visual MINTEQ模型很好地模拟.模拟计算结果表明,浸出液pH的变化会改变金属在浸出体系中的化学形态,从而影响金属的浸出浓度;不同pH下Pb、Zn、Cu、Ca和Al的化学形态和浸出行为主要由溶解/沉淀平衡决定,吸附作用对其影响不大;在酸性至中性pH条件下,飞灰中HFO会吸附Cd、Cr和Ni而降低其溶解度,但在碱性条件下这些重金属的浸出又转而由溶解/沉淀平衡控制.     

传统酸浸和微波酸浸处理飞灰重金属的效果及重金属的形态变化特征

采用HCl作为浸出剂,在不同的浸出条件下对垃圾焚烧飞灰中重金属进行浸出试验,并采用连续提取程序对酸浸稳定化处理前后的Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn进行形态分析,研究了传统酸浸和微波酸浸对7种重金属的浸出效率及处理前后的形态变化特征.结果表明,酸浸处理能够有效地从飞灰中提取重金属,浸出效率依次为Zn≈Pb＞Cd＞Mn＞Cu＞Cr＞Ni.微波效应可以明显提高大部分重金属的浸出效率,在液固比(L/S)=25 mL/g、时间7 min和1 mol·L-1HCl条件下Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的浸出率分别为80.17%、15.05%、58.25%、62.42%、8.88%、89.25%和93.03%.对飞灰酸浸残渣进行的连续提取实验表明,传统和微波酸浸处理后飞灰中重金属的可交换态、碳酸盐结合态和Fe-Mn氧化物结合态明显减少,重金属以残留态存在为主,飞灰稳定性显著提高.     

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．     

进口废电器拆解残余固体废物中污染物的溶出试验研究

进口废电器拆解后的残余固体废物是一种碱性废物 ,2— 3年雨量范围内的模拟酸雨淋出液中的Cu和Zn的含量超过排放标准中的一级排放标准 ,而Ni、Pb、Hg的含量可以达标 ;在整个 10年试验雨量范围内 ,所有淋出液中CODCr和油的含量均超过一级排放标准 .酸性介质有利于Cu、Zn、Pb、Ni的释放 .碱性介质有利于油和CODCr的释放 .在各种淋溶介质条件下 ,主要污染因子的淋溶释放一般符合Ct=C0 ·tb 模型 .     

酸性淋溶对铅锌尾矿金属行为的影响及植物毒性

露天存放的铅锌尾矿受到自身酸化和酸雨的双重影响,从而加剧尾矿对环境的影响。因此,研究尾矿在酸性条件下的重金属行为及其植物毒性,对植物在铅锌尾矿地的自然定居有非常重要的意义。将铅锌尾矿砂装柱,用pH2～7溶液淋溶50天的结果表明,酸度的提高可以显著地增加尾矿砂中重金属（Pb、Zn、Cu和Cd）的溶出。而随着时间的延长,Zn的溶出量明显增高,Pb和Cu的溶出则逐渐降低。在pH值＜3时,Cd的溶出逐渐升高,pH值＞3时,Cd的溶出也呈下降趋势。酸度对重金属溶出的影响由大至小依次为Zn＞Cd＞Cu＞Pb。渗滤液对植物的毒性随着起始淋溶酸度的提高与时间的推移而加剧     

Investigation of basic properties of fly ash from urban waste incinerators in China

Basic properties of fly ash samples from different urban waste combustion facilities in China were analyzed using as X-ray fluorescence （XRF）, scanning electron microscopy （SEM）, X-ray diffraction （XRD）. The leaching toxicity procedure and some factors influencing heavy metals distribution in fly ash were further investigated. Experimental results indicate that the fly ash structures are complex and its properties are variable. The results of XRF and SEM revealed that the major elements （〉10000 mg/kg, listed in decreasing order of abundance） in fly ash are O, Ca, Cl, Si, S, K, Na, Al, Fe and Zn. These elements account for 93% to 97%, and the content of Cl ranges from 6.93% to 29.18 %, while that of SiO2 does from 4.48% to 24.84%. The minor elements （1000 to 10000 mg/kg） include Cr, Cu and Pb. Primary heavy metals in fly ash include Zn, Pb, Cr, Cu etc. According to standard leaching test, heavy metal leaching levels vary from 0 to 163.10 mg/L （Pb） and from 0.049 to 164.90 mg/L （Zn）, mostly exceeding the Chinese Identification Standard for hazardous wastes. Morphology of fly ash is irregular, with both amorphous structures and polycrystalline aggregates. Further research showed that heavy metals were volatilized at a high furnace temperature, condensed when cooling down during the post-furnace system and captured at air pollution control systems. Generally, heavy metals are mainly present in the forms of aerosol particulates or tiny particulates enriched on surfaces of fly ash particles. The properties of fly ash are greatly influenced by the treatment capacities of incinerators or the variation of waste retention time in chamber. Fly ash from combustors of larger capacities generally has higher contents of volatile component and higher leaching toxicity, while those of smaller capacities often produce fly ash containing higher levels of nonvolatile components and has lower toxicity. The content of heavy metals and leaching toxicity maybe have no convincing correlation, and high alkali content of CaO greatly contribute to leaching toxicity of heavy metal and acid neutralization capacity against acid rain.     

废弃线路板重金属浸出毒性方法的比较研究

使用4种毒性浸出方法［中国的GB 5086.1-1997,GB 5086.2-1997,美国的1311 (TCLP)、 1312 (SPLP)］综合评价废弃线路板的重金属浸出毒性,并依此选择一种适合评价废弃线路板重金属生态危害的方法.结果表明,这4种方法中,使用TCLP方法浸出液的重金属 (Cu、Pb、Ni、Mn、Zn和Fe) 浓度均超过其他3种方法,且浸出液中Pb的浓度超过相应的标准数倍,因此废弃线路板属于危险废弃物;而使用我国现有的浸出实验方法,浸出液的重金属浸出量低,实验条件与实际的环境条件相差大,对危险废物的控制不利,而使用TCLP方法可以较好地评价废弃线路板重金属浸出毒性;浸出液中这6种重金属浓度随着浸出液的初始 pH 值降低和废弃线路板粉末粒径的减小而增大.     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

水口山某废石场重金属垂向分布特征及浸出毒性

多金属矿区因采冶活动遗留的废石存量大,其重金属污染问题已备受关注.目前对废石场中重金属的分布特征和浸出毒性研究较少.本研究以湖南省水口山矿区某废石场为对象,垂直钻孔并取样分析7种重（类）金属,包括Pb、Zn、As、Cd、Cu、Ni和Cr的垂向分布特征和浸出毒性,并结合主量元素（Fe、Mn、Al和Mg）浸出行为、物相表征和统计学分析等方法,研究了重金属垂向迁移特征及其影响因素.结果表明,所有废石样品的7种重（类）金属含量均显著高于湖南省土壤背景值,污染累积指数从高到低依次为Cd、Pb、As、Cu、Zn、Cr和Ni.聚类分析将重金属分为3类,第1类是As、Fe和Pb,主要与方铅矿、黄铁矿有关,第2类是Cd、Zn和Cu,主要与闪锌矿有关,第3类是Cr和Ni,与自然风化有关.浸出毒性进一步发现,Cd、Zn、As、Cu和Ni的浸出浓度随深度增加而逐渐降低.其中,Cd和Zn表现出高浸出风险,且浸出行为显著相关,与闪锌矿转化为硫酸锌有关.Pb和Cu显示出0~0.5 m范围内的局部高浸出风险,而As和Cr属于低浸出风险.Pb和As浸出行为的差异性与As受Fe吸附有关.废石中的黄铁矿氧化降低pH促进重金属的释放迁移,而生成的次生铁（氢）氧化物能通过吸附稳定重金属;废石中的方解石有利于升高pH而降低重金属迁移风险.研究结果可为开发针对废石堆场的重金属污染防控技术和生态修复技术提供数据支撑和理论依据.