氨对垃圾焚烧飞灰浸出特性的影响及地球化学模拟

垃圾焚烧飞灰可能因为选择性非催化还原法(SNCR)脱硝过程中氨泄漏、垃圾携带的渗滤液受热挥发等原因而吸附氨.本研究中采用人为添加氨水,在pH为3.66～12.44范围内,研究氨对飞灰中溶解性有机碳(DOC)和重金属浸出的影响,并利用地球化学模拟软件Visual MINTEQ从金属化学形态分布上分析氨对飞灰浸出的影响机制.结果表明,DOC在pH>9和有高浓度氨(≥1 357 mg·L-1)存在时,其浸出量大幅增加,而在浸出液中氨的水平不高于537 mg·L-1时则受氨的影响很小;在pH<6时,飞灰中各金属主要以自由态的金属离子和金属-氯络离子形态大量溶出,且受氨的影响较小;而在pH为8～12的碱性环境中和氨浓度较高时(≥3 253 mg·L-1),氨与金属生成了可溶性的金属-氨配合物,能显著增加Cd、Cu、Ni、Zn的浸出,且在pH=9附近时浸出量达到最大值,但氨对Al和Pb的浸出影响甚微;在pH>12时,Cd、Cu、Ni、Zn主要以羟基金属离子形式存在.在氨浓度为3 253 mg·L-1时,通过利用Visual MINTEQ模拟浸出值与试验数据的对比,发现Al、Pb、Zn的浸出主要由溶解/沉淀模型控制,而Cd、Cu、Ni由溶解/沉淀模型和表面吸附反应模型同时控制,且Visual MINTEQ模型能较好地预测飞灰中Al、Cu、Pb、Zn的浸出特性.     

杂质对废塑料裂解产物及污染物排放的影响

从垃圾中分选出的废塑料混有大量杂质,杂质对现有废塑料裂解工艺有直接的影响.针对这一问题,对混有厨余、纸、织物和渣土等杂质的废塑料裂解产物和污染物排放进行了研究.同时检测和分析了厨余、纸、织物和沙土等常见杂质所含N、Cl、S元素向裂解油、裂解气中的迁移规律.研究表明,厨余的混入将对裂解油的产物产生严重不利影响,如热值降低至27 MJ/kg,油品的含水率高达25%以及多环芳烃含量大大提高,因而应在分选过程中除去.厨余、织物和纸张等杂质的混入导致裂解气体中污染物浓度的显著上升.渣土的混入对气体产物有有利影响,对油品无明显不利影响.     

新标准下垃圾焚烧飞灰化学稳定技术的比选和研究

研究了新的生活垃圾填埋场污染控制标准(GB168892008)实施后,飞灰要进入生活垃圾卫生填埋场时传统的重金属稳定方法可行性,并在此基础上提出了新的复合药剂稳定法.研究结果表明,已经报道的化学药剂稳定法均有必要重新检验其对重金属的稳定效果是否满足新的填埋标准的要求.绿矾与TMT-18配合使用、绿矾用量为25%（质量分数）以下、TMT-18的用量为8‰左右时完全可以使飞灰中所有重金属浸出浓度满足新的填埋标准要求,是处理二噁英含量不高于3 ng·g-1(以TEQ计)飞灰的一种经济处理技术.对二噁英含量高于3 ng·g-1 (TEQ)的飞灰,采用绿矾辅助水热处理的方法可以稳定包括Pb、Cd在内的所有重金属和降解二噁英使之符合新填埋标准对飞灰填埋的要求.     

污水污泥裂解目标产物及残焦促进植物生长的研究

研究了污水污泥的低温裂解特性,考察了裂解终温和干燥到一定程度后污泥含水率对裂解产物分布及产物性质的影响,并分析了裂解产物中最合适的目标产物形式.经过分析比较,最终确定以污泥裂解残焦为目标产物并通过与普通土壤混拌进行了栽种大蒜和测试大蒜重金属浓度水平的实验,并考察残焦中重金属向植物迁移的情况.结果表明,干燥到一定程度的污水污泥在550℃下裂解时残焦的产率在40%以上,其中灰分含量在60%～65%之间,富含氮、 磷、 钾.该残焦中重金属含量符合有关土地使用规定,能明显促进大蒜植株的生长,实验组平均株高比普通组高出3～4　cm;但是快速生长的大蒜植株中重金属浓度略有增加.研究表明残焦是合适的污水污泥裂解目标产物,具有土地使用的前景,能够用于促进非食用目的的植物的生长.     

绿矾处理垃圾焚烧灰渣过程中重金属的同时稳定化研究

采用绿矾稳定垃圾焚烧灰渣(包括飞灰及底排渣)中的重金属,将绿矾溶液与灰渣混合然后实施氧化过程．以Pb,Hg,Cd,As和Cr为代表,研究各类重金属同时稳定化的反应条件,着重研究了铬的稳定条件研究结果表明重金属Pb在各种条件下的稳定效果良好;As和Cd的稳定化效果随绿矾用量的增加而增强,其中Cd还受过程pH值的影响．厌氧阶段的设置、CO2的辅助处理、提高绿矾的用量都有助于Cr的稳定化;同时使用CO2辅助处理也有助于As的稳定化,但CO2只适用于强碱性、高酸中和能力的灰渣．反应温度在常温至90℃变化只影响氧化速度．研究还表明飞灰与底排渣可作为一股废物流同时处理．对Hg,应从研究其物质形态出发来研究它的稳定．     

钢铁厂冷轧废水污泥中铬回收实验研究

钢铁厂冷轧废水污泥中含有10%以上的铬、20%以上的铁和1.5%以上的锌(均以质量分数计).为了从污泥中回收铬,首先研究了污泥中铬的形态,确定为Cr(Ⅲ);然后以碳酸钠为氧化助剂,将污泥与碳酸钠按一定比例混合后焙烧,再用水浸取.研究了碳酸钠的添加量、焙烧温度和时间、浸取时间和浸取方式对铬回收率的影响.研究表明,每克干污泥中添加0.6 g或以上碳酸钠,在固定床上700 ℃焙烧4 h以上,可实现60%以上的总铬浸出率,残渣为Fe2O3基脱硫剂原料.     

污泥包裹飞灰热解炭中重金属稳定性研究:铁盐添加剂的作用

在污泥包裹飞灰中添加不同比例的铁盐后进行热解,依据HJ/T 300—2007《固体废物浸出毒性浸出方法——醋酸缓冲溶液法》,研究了铁盐对污泥包裹飞灰热解炭中重金属的稳定效果,确定了基于热解炭最终处置目标的最经济的铁盐添加量和最大飞灰包裹量。结果表明:添加混合铁盐可以增加污泥包裹飞灰热解炭中重金属的稳定性,随着铁盐添加量增加,重金属的浸出浓度先减小后增加。综合经济性和稳定性,确定最适宜的铁盐添加量为1.5%。添加铁盐可增加污泥的飞灰包裹量,在Fe添加量为1.5%,热解温度500℃的条件下,污泥对飞灰的最大包裹量是1∶2,此条件下的产物热解炭可以进入生活垃圾填埋场处置。     

4-溴苯甲醚水热降解机理研究

利用量子化学方法,研究了4-溴苯甲醚水热脱溴降解反应机理,并在不同温度和添加剂工况下进行4-溴苯甲醚的水热反应实验研究,对模型的可行性进行验证。模拟结果表明:H+亲电取代反应能垒低于OH-亲核反应,反应更易发生;与[Fe(H2O)6]2+相比,[Fe(H2O)6]3+与苯甲醚自由基发生氧化还原反应能垒较低,反应更易发生。实验结果表明:4-溴苯甲醚的水热降解过程是脱溴加氢的过程;水热条件下升高温度,可以较大地提高4-溴苯甲醚的降解率,当反应温度由220℃升高至290℃时,所有工况下4-溴苯甲醚的降解率均提高了30%以上;铁盐(特别是混合铁盐)的加入对4-溴苯甲醚的水热降解具有明显的促进作用,在290℃的工况下,添加混合铁盐时4-溴苯甲醚的降解率从无添加剂时的83.86%提高到了98.25%。实验和模拟均表明添加铁盐时的水热反应速率常数要大于不添加铁盐时的水热反应速率常数。通过实验与模拟计算结果的比较,发现H+亲电取代机理模型可以较好地解释无添加剂时4-溴苯甲醚的水热脱溴机理;水合铁离子氧化还原作用机理模型可以较好的解释铁盐作用下4-溴苯甲醚的水热脱溴机理。     

碳酰肼对烧结过程二噁英生成的抑制作用

研究了碳酰肼对钢铁厂烧结工序产生的二噁英的抑制效果。结果表明,添加了0.01%(质量分数,下同)、0.02%、0.05%、0.10%的碳酰肼之后,二噁英的排放质量浓度降为0.560、0.506、0.270、0.174ng-TEQ/m3,相对于基准值(0.821ng-TEQ/m3)大幅减少。碳酰肼对二噁英的从头合成以及前驱物生成都能起到一定的抑制效果。碳酰肼与Cu2+结合生成稳定的氮化物,削弱Cu2+的催化活性;与HCl反应,减少了生成二噁英的氯源;对FeCl3、CuCl2的催化活性也会产生影响。碳酰肼添加后,对多氯代二苯并呋喃(PCDFs)生成中高氯代二噁英的脱氯行为也有明显的抑制。     

污泥预植重金属Cu炭化及炭中重金属的稳定性研究

提出一种污泥预植重金属炭化后固定的概念,并以重金属Cu为代表,以CuCl2的形式植入;研究了在不同Cu预植浓度、不同温度下炭化后污泥本身以及额外添加的重金属在炭中的保留率以及稳定特性,同时采用不同的浸出方法,确定与污泥炭最终处置目标相关的最大可预植量.结果表明,在污泥中Cu的预植量为0.5%(质量分数,以Cu元素计)时,经过热解炭化,90%以上的Cu都保留在污泥炭中,其固定效果与温度有关,400℃以上时,炭化温度越高,Cu越容易浸出.在污泥中预植重金属Cu存在最大容量限制,最大可预植量与污泥炭最终处置目标有关,若选择在卫生填埋场进行填埋,则Cu的预植量不宜超过0.5%.本研究提供了一种污泥包裹其他含重金属的废料共炭化实现无害化的新思路,从而达到用污泥治废的效果.