掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

通过单因素实验探究了矿粉质量分数、激发剂(NaOH)投加量和加水量对掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的影响,并初步探究了固化机理。结果表明,矿粉质量分数和激发剂投加量对重金属的固化影响较大,而加水量影响不大。综合考虑增容比、重金属浸出浓度和抗压强度,矿粉质量分数15%、激发剂投加量3%(质量分数)、加水量37.5%(质量分数)为有效稳定固化重金属的最佳条件,此时重金属浸出质量浓度分别是Ba 19.091mg/L、Cd 0.041mg/L、Ni 0.216mg/L、Pb 0.196mg/L,含水率为27.04%,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008),抗压强度为9.61 MPa,可进入垃圾填埋场填埋。所制备胶凝材料的最终水化产物主要为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙和钙矾石,它们可以通过包裹和吸附对重金属进行固化。     

钢铁行业不同物料的二英生成分布及机理探讨

钢铁行业是我国二噁英的第一大排放源,但对不同钢铁生产过程二英的生成排放认识有所欠缺.本文系统探究了钢铁行业不同物料的二噁英生成能力和同系物分布特征.结果表明,烧结飞灰的二英生成能力最强,而烧结生料生成二噁英能力最弱.3种污泥(连铸、热轧、冷轧)和烧结生料的二英生成途径相似,4种飞灰(电炉、转炉、高炉一次、高炉二次)之间也有相似的二英生成途径,而烧结飞灰则与其他物料均不同.所有物料中,有毒2,3,7,8-PCDD同系物之间存在极强的相关性,且氯酚合成二噁英路径也被发现存在于钢铁生产过程中.     

危险废物焚烧灰-渣共热处理对Cr和Pb的原位固定

危险废物焚烧飞灰中重金属含量高,对环境的潜在风险备受关注.本文研究了600～1300℃热处理过程中,危险废物焚烧炉渣的配入对灰-渣体系中Cr和Pb浸出行为的影响.结果表明,灰-渣共热处理可促使体系中的CrO₂向稳定性好的Ca₂Mg(Si_0.99Cr_0.01)₂O₇和FeCr₂O₄相转变,同时Pb主要以残渣态形式存在,从而显著抑制了飞灰热处理产物中Cr和Pb的静态和动态浸出行为.本研究对于飞灰中重金属污染控制及危废协同处置均具有重要参考价值.     

间歇-阶段性酸雨入侵对填埋稳定化飞灰中重金属浸出行为影响

以间歇-分阶段进水方式进行了模拟酸雨柱式动态淋溶实验.结果表明,间歇-阶段性酸雨入侵会影响填埋飞灰中Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的浸出行为;尤其间歇停滞期后的初期酸雨入侵会增加多数重金属的再浸出水平,且该部分重金属的释放主要源于前阶段酸雨侵蚀过程中所形成的非稳定性（弱酸态）重金属.各酸雨侵蚀阶段,部分重金属（如Pb-Zn）的浸出行为具有相关性,这与各重金属在飞灰基质内的赋存形态、矿物相稳定性及酸性侵蚀程度等有关.各阶段酸雨入侵会相继溶出飞灰中的可溶性（NaCl、KCl等）、难溶性氯盐（CaClOH）以及微溶性钙盐（CaSO₄）,并增加CaCO₃和Ca-Al-Si-O等矿物的峰强.各阶段酸雨入侵会使初始飞灰表面的团簇状结构逐渐被酸性（H⁺）侵蚀作用破坏,并暴露出大量棒状或条形状CaCO₃晶体,且随着酸雨入侵次数的增加,CaCO₃也将逐渐被侵蚀破坏.本研究为非连续酸性降雨条件下填埋稳定化飞灰的重金属浸出行为评价及风险管控提供了科学依据.     

类水滑石对污泥焚烧飞灰浸出液中磷的纯化

采用Mg-Fe型类水滑石（LDH）吸附剂提纯污泥焚烧飞灰（ISSA）浸出液中的磷,探究了吸附剂煅烧对磷吸附效果的影响及磷吸附和脱附机理.研究发现,在高浓度磷溶液（>1000mg/L）中,未煅烧的类水滑石（LDHu）磷吸附容量高于煅烧后的类水滑石（LDHc）.LDHu具有典型的层状结构,磷的吸附与脱附主要通过磷和金属离子沉淀-溶解、静电吸附-排斥、配位作用和离子交换实现.而LDHc层状结构消失,形成双金属氧化物,不存在明显的阴离子交换作用.经LDHu或LDHc吸附和NaOH溶液脱附后,ISSA浸出液均具有良好的磷纯化效果,磷相对纯度从36%分别上升至77%和69%,磷回收率分别为84%和57%.纯化后的溶液适合制备高值含磷产物.     

福州地区垃圾焚烧飞灰中矿物组分和重金属污染特征

采集福州某焚烧发电厂飞灰,分析和对比不同地区矿物组分和重金属污染特征。结果表明:此飞灰主要矿物组分除CaCO₃和SiO₂外,还包含可溶性氯盐(NaCl、KCl)和不可溶氯盐(AlOCl)。重金属总量顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cd＞Cr＞Ni。与全国不同地区的飞灰一致,Zn和Pb总量均较高;Pb超出GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染物控制标准》的浸出毒性标准限值。形态分析结果表明,Cd(83.3%)和Cu(66.2%)的不稳定态占比高,Zn(47.0%)和 Pb(36.6%)的不稳定态也具有一定占比。相比于短期浸出和浸提剂种类(纯水、醋酸和盐酸),5 mol/L盐酸长时间重金属浸出效果显著,Zn和Pb浸出浓度明显增强,且Zn最大;受形态和总量影响,Cu、Cd、Cr和Ni浸出浓度相对较低。因此,飞灰长期堆积在环境中仍具有较高的潜在风险。不同区域飞灰的矿物相及其重金属污染特征存在一定普遍规律,并具有地域特征。该研究成果可为后期飞灰固定稳定化方法提供数据支撑。     

螯合剂固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属的机理研究进展

填埋是目前处理生活垃圾焚烧飞灰的主要方式之一,然而飞灰中重金属随渗滤液浸出会对环境产生污染隐患,药剂固化飞灰中重金属是主要预处理方式. 其中,化学药剂中的螯合剂类对飞灰中重金属的固化效果较好,国内外使用广泛. 本文通过对比多种有机螯合剂的重金属固化率发现,具有不同官能团(醛基、羟基、羧基、磷酸官能团和含硫基官能团)的螯合剂的固化效果有明显差异,其中含有磷酸官能团和硫基官能团的螯合剂对飞灰中重金属的固化效果普遍优于含醛基、羟基、羧基官能团的螯合剂. 因此,可根据填埋场渗滤液的酸碱性,通过添加羧基、羟基或磷酸官能团改性有机螯合剂,使填埋场渗滤液达到中性. 同时,螯合固化体形成正四面体结构最为稳定,可以降低飞灰中重金属浸出率,减少填埋场污染隐患.      

纳滤膜浓缩液淋滤焚烧飞灰过程中氯盐溶出及重金属的迁移特性

为解决生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰协同处置中淋滤条件对氯盐和重金属溶出效果的问题,采用北京市某生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液在不同液固比和酸碱条件下淋滤北京市某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰,探讨氯离子溶出及重金属的迁移特性. 结果表明:在液固比为12∶1、8∶1和4∶1条件下,焚烧飞灰中氯离子的总溶出率分别为81%、76%和61%,液固比越大,导致填料高度越低,氯离子溶出越充分;在液固比为4∶1条件下,纳滤膜浓缩液pH分别为3.20和10.70时,氯离子可与含氧阴离子竞争吸附位置,导致氯离子的总溶出率较未调节pH时大幅提升,增幅分别为81%和83%;不同液固比和酸碱条件下,采用XRD对淋滤灰渣分析发现,淋滤灰渣中均未检测到NaCl和KCl的矿物相. 改变纳滤膜浓缩液的pH为3.20和10.70后,淋滤灰渣中重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Cd和Hg的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)和《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)标准限值要求. 研究显示,纳滤膜浓缩液淋滤飞灰可脱除焚烧飞灰中的氯盐及部分重金属,淋滤灰渣经热处理后可焚毁截留纳滤膜浓缩液的有机物,热处理后灰渣有望实现安全资源利用.      

预处理飞灰重金属的固定化效果及环境影响评估

针对垃圾焚烧飞灰广泛存在重金属超标的问题,采用哌嗪螯合剂、二甲基二硫代氨基甲酸盐及水泥对飞灰进行预处理,以降低填埋风险。通过《固体废物浸出毒性方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)探讨预处理对飞灰中重金属的固定效果,并采用X射线衍射、扫描电镜和BCR形态提取分析各飞灰的物相组成、微观形貌和重金属形态分布,使用RAC和STI模型对各飞灰进行环境风险评估。结果表明,原灰中重金属Ni、Pb、Cd的浸出毒性超标,重金属含量呈Zn>Pb>Cu>Cd>Cr>Ni顺序分布。预处理作用后,飞灰中重金属Ni、Cd、Pb的浸出毒性满足标准限值,固定率达99%以上,未超标重金属Cr、Zn、Cu的固定率高于96%。同等添加量下,SDD的稳定效果优于TS300,但TS300协同水泥固定重金属的作用优于SDD。稳定化对Cr的处理效果优于固化/稳定化,单一水泥固化对Zn、Pb、Ni的固定作用最佳,但40%的水泥用量及高增容比限制了水泥固化的应用。ANC测试表明,水泥固化的ANC最强。XRD和SEM分结果表明,稳定化形成的新矿物对重金属的固定起重要作用,水泥水化生成的Ca(OH...     

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中重金属浸出特性的影响

以上海江桥和老港两家垃圾焚烧厂飞灰为研究对象,基于固体废物浸出毒性的醋酸缓冲溶液浸出法(HJ/T300-2007),研究了水洗和酸洗过程对焚烧飞灰中Cr、Cu、Cd、Pb等重金属元素浸出特性的影响,并结合XRD、SEM和EDS分析了飞灰在水洗和酸洗过程中矿物相组成和颗粒形态的变化,探索其与重金属浸出特性的关系。结果表明,水洗灰(GWF)和酸洗灰(AWF)中重金属含量的变化取决于重金属向液相转移以及在固相中浓缩这两种不同机制的共同作用。Pb向液相转移的作用大于浓缩作用,而Cr、Cu和Cd则相反。同GPF (原灰)和GWF (水洗飞灰)相比,AWF (酸洗飞灰)中产生了新的针状晶体;由于浓缩作用,水洗飞灰中元素硅明显增加,酸洗飞灰中Cu、Cr、Cd等重金属含量明显增加,Pb含量变化不大。决定重金属元素浸出能力的关键因素是各种重金属元素在飞灰中的存在形式,而不是其在飞灰中的绝对含量。pH值对飞灰中重金属的浸出具有较大影响,GWF的浸出毒性弱,AWF的浸出毒性强。水洗对飞灰中重金属的浸出特性有减弱作用,而酸洗对飞灰中重金属的浸出特性有增强作用。对于上海江桥和老港焚烧厂飞灰,水洗能够降低其Cr的浸出特性,酸洗处理后,Cd和Pb的浸出毒性超过卫生填埋标准。