Characterization of heavy metals in fly ash from municipal solid waste incinerators in Shanghai

This study aims to develop a methodology for analysis of characteristics of heavy metals in MSWI fly ash. It performed analysis of composition of heavy metals, leaching toxicity, leaching behavior as a function of pH, specification distribution and corresponding mineral components of residue derived from each step of the sequential extraction. It is found that content of heavy metals follows the sequence of Zn > Pb > Cu > Cr > As > Ni > Cd approximately Hg in both plants, and that total heavy metals account for less than 1% by mass of fly ash. Major hazardous heavy metals in fly ash are As, Cd, Hg, Pb and Zn, whose leaching ratios exceed the limit value described in hazardous waste identification standard. Measured leaching results of Cu, Pb and Zn are essentially consistent with the simulated results at pH between 0 and 13. Content of calcium-silicates, alumino-silicates and glass phases in residue derived from sequential extraction procedure increases steadily from the first step to the fifth step of the sequential extraction procedure. Cu, As, Cr, Hg, Cd, and Ni, relatively stable under strong basic conditions, can be leached out under strong acidic conditions, while Zn and Pb tend to be leached out under both strong acidic and basic conditions.     

垃圾焚烧飞灰中重金属的分布规律及化学形态分析

研究了重庆市垃圾焚烧发电厂焚烧飞灰的粒径分布,分析了焚烧飞灰中重金属的含量、浸出特性和形态分布特征,讨论了不同粒径飞灰中重金属的分布特性.结果表明,大部分飞灰粒径集中在38～250 μm,其中粒径为38～100μm飞灰占总量的49.49%.飞灰浸出液中Pb和Zn的浓度均超出了<危险废物浸出毒性鉴别标准>(GB5085.3-2007),因此该焚烧飞灰被认定为危险废物.在＜250μm粒径范围内,Cd、Cr、Cu、Mn和Pb普遍表现出向小颗粒富集的趋势;Zn的粒径分布则与上述5种元素表现出相反的趋势;Ni的分布与粒径的相关性不大,在各粒径上的分布较均匀.除Ni元素外,用BCR法分析所得的其他6种重金属形态分析结果和总量测定的结果基本吻合.飞灰中Cr、Ni、Zn和Mn主要以稳定态存在,而Cd、Pb和Cu则主要以不稳定态存在.     

市政污泥掺烧对生活垃圾焚烧设施烟气中污染物排放的影响

与生活垃圾协同焚烧是污泥处置中最有前景的处置方式,但其对焚烧烟气污染物排放的影响尚未明确。利用生活垃圾焚烧炉开展生活垃圾协同处置市政污泥的试验,研究掺烧5%、10%和15%的市政污泥时焚烧烟气中酸性气体、烟尘、重金属和二噁英等的排放特征。结果表明:与单独焚烧生活垃圾的对照组相比,在各掺烧比例下,烟气中SO_2、HCl、NO_x及烟尘有一定程度的增加,但均未超过GB18485—2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》限值;Cu、Hg排放质量浓度明显下降,Cr、Cd波动下降,Pb在高掺烧比时仍远低于限值,Ni增长幅度小于15%;二噁英总量升高,但仍符合标准限值。因此,在掺烧比例不超过15%的情况下,焚烧烟气中污染物排放仍在安全可控范围。     

污泥掺烧对焚烧后固体废物污染物排放的影响

在佛山某生活垃圾焚烧发电厂开展生活垃圾掺烧市政污泥工业试验,分析5%、10%、15%的市政污泥掺烧对电厂焚烧后固体废物中重金属和二噁英排放的影响。结果表明,掺烧污泥使Cd在飞灰中的分布提高了40%以上,但其他重金属的分布特征仍主要受各自沸点的影响。焚烧固废中重金属含量受污泥的引入影响普遍不显著,飞灰中Cu浸出质量浓度上升20%,Ni、Pb、Hg、Cr的浸出质量浓度波动下降;炉渣中重金属浸出质量浓度波动较大。焚烧飞灰中总二噁英含量与污泥掺烧比例成负相关,且与投料中的Cl质量分数成正相关,与S质量分数成负相关。因此,低于15%的污泥掺烧比例不会显著提升焚烧固废中污染物排放浓度。     

北京市城市生活垃圾组分预测

研究了北京市1991-1999年城市生活垃圾组分及变化特点.发现食品的含量最大,其次是塑料和纸类.以20世纪90年代生活垃圾产量和组分数据为基础,建立了生活垃圾组分人工神经网络预测模型.以预测的生活垃圾产量为输入值,分别对6个不同区域2001年、2005年、2008年与2010年的生活垃圾组分进行了预测,并用类比法进行了修正.考虑到由于城市发展规划不同区域生活垃圾比例变化情况,最终计算出全市生活垃圾组分变化.结果表明,在未来几年内北京市城市生活垃圾组分中,食品含量较高,但其比例逐年下降,纸类与塑料垃圾有增加,灰土所占比例减少.     

城市有机混合垃圾的蚯蚓堆制处理试验研究

为了探讨加速城市生活垃圾的堆制处理及其资源化利用的有效措施,以采自南京市水阁有机废弃物填埋场的垃圾为代表,加入秸秆或牛粪,调节m(C)/m(N)和水分含量,预堆制15 d后,接种赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)进行室内堆制处理.结果表明:30%牛粪+70%新鲜有机混合垃圾处理(NH处理)和20%秸秆+80%新鲜有机混合垃圾堆制处理(JH处理)的赤子爱胜蚓总体生长良好.蚯蚓堆制处理显著降低了有机混合垃圾堆制残留物干重,其中NH处理减少得最多.蚯蚓的接种显著降低了新鲜有机混合垃圾(HL)、堆制腐熟有机混合垃圾(DL)和JH处理的有机碳和全氮质量,提高了NH处理的有机碳和全氮质量.研究表明:城市有机混合垃圾在加入牛粪的基础上接种蚯蚓,其堆制效果较好,是处理有机混合垃圾的有效措施.     

城市生活垃圾变形特性影响因素的试验研究

为了进一步研究城市生活垃圾(MSW)的长期变形特性,探讨初始孔隙比、易降解有机物质量分数和降解条件对其变形特性的影响,采用自主研制的压缩～降解仪,进行了多种工况下MSW的蠕变变形试验.结果表明,荷载水平较低时,初始孔隙比越小,孔隙比随竖向荷载减小的速率越快;当密实到一定程度时,孔隙比随荷载的增加有趋于稳定的趋势.易降解有机物质量分数越大,MSW的压缩模量越小,变形量越大.在竖向应力较小时,降解条件对MSW的变形特性影响不大;当竖向应力较大时,降解条件对MSW的变形特性有显著的影响.MSW的变形是应力与降解耦合作用的结果,降解引起的变形要靠应力作用才能实现,同时降解对MSW试样的压缩模量有较大的影响,并且影响MSW的应力状态.因此,初始孔隙比、降解条件和易降解有机物质量分数不但对MSW的最终变形量有较大的影响,同时对MSW沉降变形过程也有显著的影响.     

Thermoplastic elastomers from waste polyethylene and reclaim rubber blends and their composites with fly ash

Waste polyethylene (WPE) collected from the municipality solid waste (MSW) was melt blended with reclaim rubber (RR) in different proportions and composites with fly ash (FA) were prepared and characterized. Mechanical and dynamic mechanical properties of the blends and composites were studied in presence as well as in absence of a silane-coupling agent (Si-69). Tensile strength, flexural strength, flexural modulus, impact strength and hardness properties of the FA composites was found to improve in presence of Si-69. Phase morphology of the blends has been reported.     

垃圾焚烧飞灰中As和Hg的粒径分布及浸出特性研究

研究重庆市某垃圾焚烧发电厂不同粒径飞灰中As和Hg的分布特性及飞灰中As和Hg的浸出毒性,探讨浸出液初始pH值、液固比及浸出时间对飞灰中As和Hg浸出的影响.结果表明,飞灰粒径<100 μm时,As含量随粒径的增大而增大,粒径>100 μm时,As含量则随粒径的增大而减小;飞灰粒径<1 000 μm时,Hg明显表现出向小颗粒富集的趋势.其中,75～100 μm灰飞中As含量最高,是粒径<38 μm飞灰中As含量的10.73倍;粒径<38 μm飞灰中Hg含量最高,是250～1 000 μm飞灰中Hg含量的3.68倍.垃圾焚烧厂飞灰中As和Hg的浸出质量浓度分别为(2.85±0.87)mg/L和(0.20±0.06)mg/L,其中Hg的浸出毒性超过国家限定标准(0.10 mg/L),是危险废物.As和Hg的浸出量随浸出液初始pH值的减小而增大,随液固比的增大而增大;As和Hg在浸出液初始pH<4时的浸出质量浓度较大,表明飞灰中As和Hg较易在酸性环境下浸出.随着浸出时间的增加,As的浸出量总体上呈上升趋势,而Hg的浸出量总体上呈下降趋势.本研究为垃圾焚烧飞灰的无害化处理和资源化利用提供了依据.     

城市生活垃圾焚烧灰渣熔融特性的分析

分析了城市生活垃圾焚烧灰渣熔融过程中CaO、SiO2、Al2O3等主要成分以及实验气氛对熔融特性的影响,并分析了熔渣的物理化学性能.实验结果表明,灰渣中CaO含量的高低决定了灰渣的酸碱度和灰渣的熔点.当CaO的质量分数占灰渣总量的33%左右,灰渣的熔融温度最低;而灰渣中总碱性氧化物的质量分数低于48%时,生活垃圾焚烧灰渣熔点随碱性氧化物质量分数的增加而降低;而当碱性氧化物质量分数大于48%时,碱性氧化物对生活垃圾焚烧灰渣熔点的影响则相反.以SiO2、Al2O3等氧化物为代表的酸性氧化物,其含量在生活垃圾焚烧灰渣中已经饱和,硅铝氧化物的添加,则会升高灰渣的熔点.为了降低灰渣的熔点,应将灰渣的酸碱度控制在1左右,并在弱还原性的气氛下进行熔融处理.熔融处理后的熔渣因具有性能稳定,重金属浸出量低,几乎不含有二噁英类毒性有机物,完全可以直接成为可利用再生资源.     

城市生活垃圾中可降解有机物降解规律研究

通过室内降解试验,测定了城市生活垃圾中可降解有机物降解过程中的纤维素及木质素含量,提出采用C/L(纤维素含量/木质素含量)归一化后的相对变化量来表征城市生活垃圾(MSW)的生物降解程度.分析生物降解程度指标随时间的变化规律,结果表明,生物降解程度随着降解时间的增加呈倒"S"型变化,可降解有机物的降解过程是由慢到快再到慢的过程;Slogistic模型可以较好地模拟MSW的降解过程,而模型参数可以反映降解条件对降解速率的影响.Slogistic模型预测的填埋场稳定化时间与实测结果相符,表明了建议的表征降解程度指标及Slogistic模型的合理性与正确性.     

城市生活垃圾收运系统优化综述

简述了城市生活垃圾收运工作所面临的严峻现状及收运系统的相关影响因素,对城市生活垃圾收运系统中的两个主要优化层面,即收运线路的优化和转运站(处置场)规模、容量、选址的优化,分别从国外和国内两个角度进行详述,总结垃圾收运系统优化的研究成果.进而提出了目前城市生活垃圾收运系统优化中需要进一步研究和改进的地方.     

Anaerobic digestion modeling of the main components of organic fraction of municipal solid waste

The organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) is composed of several heterogeneous organic and inorganic wastes. The diversity of composition, the high volatile solid content and the biodegradable material that this waste offers make it quite an interesting option for anaerobic digestion (AD). Depending on the substrate composition, the biological degradation and kinetics of the AD could vary. Biochemical methane potential (BMP) tests are used as a tool to evaluate the methane production of several fractions of OFMSW, in order to study the influence of each fraction in the final mixture. The kinetic parameters of methane curves and the prediction of final productions are studied by different approaches to model equations using linear, exponential, logistic and Gaussian models. The analyses of the fractions indicate that organic substrates such as meat/fish which are in a small proportion in the final mixture, obtain major productivities (291 ± 3 mlCH₄/gVS), however others such as paper (217 ± 5 mlCH₄/gVS) could have their productivity enhanced due to their high VS present in the final mixture. Both the Gomperzt and the first order model fit reasonably with all the fractions, although substrates with lag phase adjust only to the Gompertz model explaining 99% of the experimental results.     

西安市城市生活垃圾无害化综合处理工艺

对西安市城市生活垃圾无害化综合处理厂的工艺选择进行了探讨,指出了西安市城市生活垃圾无害化综合处理厂在前分选、发酵堆肥、后分选、焚烧、有机复混肥生产、建材生产等工艺选择时所考虑的各种因素,为其他城市生活垃圾的处理工艺选择提供参考。     

基于蒙特卡罗的垃圾焚烧产生二噁英健康风险评估

垃圾焚烧产生的二噁英严重危害人体健康.人体摄入二噁英的途径包括土壤摄入、空气吸入、皮肤接触和食物吸收.首先,计算地面空气和土壤中二英浓度;然后,由噁蒙特卡罗模拟得到二噁英摄入量,并进行敏感性分析;最后,进行致癌、非致癌健康风险评估.蒙特卡罗模拟结果表明,食物是人体摄入二噁英的最主要来源,其他3种暴露途径所摄入二噁英非常少.对食物摄入进行敏感性分析可得,牲畜和家禽摄入量对二噁英摄入影响最大.因此,通过合理调节饮食结构可极大降低二噁英摄入量,减少对人体健康的影响.风险计算结果表明,致癌风险值为2.80× 10-5,小于最大可接受风险值10-4;非致癌风险值为2.80× 10-2,小于可接受风险值1.因此,从致癌风险和非致癌风险的角度考虑,该垃圾焚烧厂产生二噁英不会对附近人群健康产生明显不利影响.     

德国垃圾卫生填埋场建设和运行中的环境安全措施

卫生填埋是处理城市垃圾和各种危险固体废物的主要方式。垃圾填埋场在接纳了大量垃圾的同时容易引起填埋气体爆炸、有毒有害物质向环境泄漏和填埋场使用年限缩短等环境安全问题。完善的填埋法律法规体系、科学的填埋场建设和运行管理是保证卫生填埋环境安全的核心。德国垃圾填埋处理有很长的历史,技术和管理都比较成熟。介绍了德国垃圾填埋处理的法律法规体系、主要技术指标以及填埋场日常运行系统,为我国垃圾的卫生填埋场建设和运行管理提供参考。     

有机垃圾热解生物碳的研究进展

生物碳是有机垃圾热解的产物。生物碳具有多孔性、高比表面积、高度芳香化结构,充当土壤活性调理剂能增加土壤微生物吸附性能,保水、保肥,促进作物生长,同时还具有贮碳功能。综述了近年来有机垃圾热解及热解生物碳的研究进展,着重介绍了生物碳的形成条件、特征结构、在土壤中的生物与非生物氧化过程,以及对全球气候变化和土壤环境效益等研究动态。展望了有机垃圾热解生物碳技术用于城镇有机垃圾处理的发展前景,提出应重点加强的几个研究方向:1)实现不同混合垃圾制取相似结构的生物碳;2)垃圾热解过程中污染物的控制;3)有机垃圾生物碳的土壤环境行为与环境效益。     

某自来水厂水源多环芳烃污染分析

采用Oasis HLB柱固相萃取前处理和气相色谱/质谱联用仪的分析方法,研究了中国南方某城市自来水厂的水源中多环芳烃的污染分布与来源.结果表明,该地区水域中存在多环芳烃的轻度污染.多环芳烃的分布随季节有一定变化,夏季丰水期16种检测多环芳烃总浓度约是春季的两倍.多环芳烃污染以二、三环芳烃为主,主要由于石油排污造成,但仍有部分来源于不完全燃烧热解的五环芳烃检出.5个采样点样品中多环芳烃总量均未超出相关标准,但春季采样苯并[a]芘浓度超出我国饮用水源标准,需要继续进行监测和控制.     

Effects of phosphorous on the stabilization of solid waste in anaerobic landfill

Anaerobic bioreactor attracted more attention in recent years because of its environmental and financial benefits. Nutrients and moisture could exert profound influences on the degradation of the pollutants and stabilization of solid waste in anaerobic landfill. The objective of this work was to investigate the effects of the activated sludge and phosphorous addition on the stabilization of solid waste. The experimental results indicated that phosphorous is the limiting nutrients in the landfill leachate; phosphorous and activated sludge simultaneously could stimulate the growth of the bacteria, enhance the attenuation of pollutants in landfill leachate and accelerate the stabilization of solid waste; the final removal efficiency of COD and NH₄⁺-N in R-C (phosphorous and activated sludge added simultaneously) was up to 95.13% and 73.4%, respectively. Therefore, phosphorous addition is an effective way to enhance the stabilization of solid waste in anaerobic landfill.