苏州市生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化示范工程

生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化利用项目是十一五国家科技支撑计划苏州城市循环经济发展共性技术开发与应用研究子课题之一。该课题目标要求在苏州建成一套日处理30 t焚烧飞灰的水泥窑煅烧资源化示范工程,二恶英分解破坏率大于99.99%,重金属总固定率不小于80%,不影响水泥熟料产品质量,混凝土制品式样按国家标准浸出方法测试结果满足地下水三级质量标准要求,产生的废水、废气达到排放标准。     

水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰预处理工艺试验研究

采用实验室模拟试验,对水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰处置技术中水洗预处理工艺及后续污水处理工艺进行了研究。试验考察了不同水洗方式、不同水洗比例(液固比为1,3,5,7,9,11)及水洗次数、添加改性剂等条件下飞灰中氯离子的去除效果;并对后续污水处理单元进行了初步研究。结果表明:水洗单元采用逆流二次漂洗对氯离子去除效果明显优于其他水洗方式,并节约用水量50%;在液固比为3:1进行洗灰时,对氯离子的去除率能到达90%以上,进一步增大液固比氯离子去除率没有显著提高;在后续污水处理单元中,通过中和、混凝、沉淀、过滤工艺,可以有效的去除重金属、钙离子含量,满足后续脱盐结晶单元要求。     

北京地区生活垃圾焚烧飞灰理化和水洗特性分析

针对飞灰水洗预处理工艺控制难题,分析了北京地区3家生活垃圾焚烧厂飞灰的理化特性,并模拟国内首条生活垃圾焚烧飞灰工业化处置示范线进行了水洗实验研究。结果表明:朝阳飞灰Cl~-含量为18. 73%,其平均粒度最小;高安屯飞灰Cl~-含量最高,达到19. 40%,处理过程中每吨飞灰碳酸钠的消耗量最大,是朝阳飞灰的1. 4倍,是大工村飞灰的2. 9倍;大工村飞灰Cl~-含量为11. 71%,其CaO、SiO_2、Al_2O_3玻璃态含量最高,达到58. 31%,是水洗水泥窑资源化利用的优质配料。掌握北京地区典型垃圾焚烧厂飞灰的特性,可以指导飞灰水洗预处理工艺的灵活控制。     

焚烧飞灰水泥窑共处置过程As的迁移特征

为了明确焚烧飞灰水泥窑共处置过程中As的迁移特性,对大量国外工业水泥窑As的监测数据进行了统计分析,研究As或Cl输入总量对As迁移特性的影响.同时,采用CHEMKIN软件对水泥窑煅烧过程中As的物相进行热力学模拟,并使用水泥回转窑系统的简化模型讨论了窑灰循环对As迁移的影响.结果表明,焚烧飞灰中As的酸可提取态、可还...     

水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰过程中二英的迁移和降解特性

为了解生活垃圾焚烧飞灰中的二英在水泥脱氯预处理过程中的迁移特性以及在水泥窑内的热降解特性,依托北京市琉璃河水泥有限公司的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置示范线,开展了生活垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯预处理和水洗后飞灰向水泥窑投加的工程试验研究.结果表明:烘干烟气中和水泥窑窑尾烟气中二英排放浓度低于GB 30485-2013《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》中所规定的标准限值（以I-TEQ计）为0.1 ng/m3,结晶氯盐中二英含量（以I-TEQ计）仅为2.8 ng/kg;以每h进入水洗罐的原飞灰中所含二英量为100%计,经过水洗处理后,99.97%的二英仍留在脱氯飞灰中,仅有0.08%和0.14%的二英分别通过烘干废气和结晶盐排出;以每h投入水泥窑窑尾烟室的飞灰所含二英为100%计,仅有0.82%、0.13%和0.002%的二英分别随窑灰、熟料、烟气排出,飞灰中的二英在水泥窑内的消减率达到了99%以上,实现了较为彻底的降解.      

焚烧飞灰水泥固化技术研究

对利用水泥固化技术处理城市垃圾焚烧飞灰的效果进行了实验研究,分析了焚烧飞灰的主要化学组成,考察了水洗预处理对飞灰组成及固化效果的影响,研究了不同水泥/飞灰配比下所制得固化块的机械性能和重金属浸出毒性结果表明,焚烧飞灰主要元素包括Cl、Ca、O、K、S、Na等,此外还含有一定量的重金属包括Zn、Pb、Cu、Cd和Cr等.经过水洗预处理,焚烧飞灰中的可溶性盐类大大减少,飞灰固化块的强度得到了一定的提高,重金属浸出毒性则有明显的降低,预处理飞灰所制固化试块在养护28d后其重金属浸出毒性都能达到相应的控制标准,其中重金属Pb浸出浓度比原灰所制固化块降低了11%(飞灰添加量20%)～59%(飞灰添加量80%);随着水泥添加量的增加,飞灰固化块的抗压强度也随之提高.添加60%水泥的固化块在养护28d时的抗压强度最高,达425 N·cm-2;预处理飞灰固化块有着较强的抵御环境变化能力,重金属浸出毒性在pH值1～13的范围内都比较稳定.     

水洗对焚烧飞灰中氯及重金属元素的脱除研究

为了研究水洗对飞灰中氯和重金属元素的脱除影响因素,确定水洗最佳参数并分析水洗的脱除机理,对飞灰的水洗过程进行了系统的研究。结果显示:当液固比为8、水洗时间10 min、水洗温度50℃、水洗1次时,氯的去除率达93.71%以上;水洗脱氯的过程包括溶解和脱附两部分,当液固比20 mL/g时,以脱附为主;同时飞灰中的重金属在水洗过程中也有不同程度的脱除,其中Pb的脱除率和在水洗液中的浓度较大。     

利用土著微生物处理焚烧飞灰及资源化初探

利用从自然界花坛土壤中筛选的土著脲酶微生物开展了微生物诱导碳酸盐沉淀作用(MICP)处理垃圾焚烧飞灰试验,通过颗粒级配、无侧限抗压强度、重金属浸出毒性测试对固化/稳定化效果进行了评价.结果表明,在土著微生物附著剑菌(Ensifer adhaerens)的MICP作用及飞灰火山灰性的共同作用下,飞灰固化、稳定化效果明显;在较优工况下,无侧限抗压强度可达205.2kPa,弹性模量可达200MPa,主要重金属元素Cd、Cr、Pb、Zn、Cu的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》Ⅲ类要求.在此基础上,利用有限元软件ABAQUS分析了将固化飞灰用作道路路面和路基之间填料后,对沥青路面性能的影响.结果表明:在路面碎石基层与路基之间设置固化飞灰层,可有效降低沥青路面底部拉应变,延长疲劳寿命,有效减轻车辙损伤,可作为大量消纳飞灰的处理途径之一.     

水洗过程对垃圾焚烧飞灰浸出特性的影响

通过水洗试验,对垃圾焚烧飞灰的浸出特性进行了研究.结果表明:水洗过程对飞灰中Cl,Na,K和Ca元素具有一定的去除效果,尤其是Cl元素的去除率在液固比为10 L/kg时可达到60.0%;经过水洗后飞灰XRD图中的钾盐和食盐的特征峰已经不明显,石英和石膏特征峰改变很小,KCl和NaCl是水洗过程中K,Na和Cl元素的主要去除形态;水洗对飞灰的酸中和容量影响较小;采用TCLP法和水平振荡法进行对比试验表明,水洗灰的重金属浸出质量浓度均低于原灰.      

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化实验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中的重金属的固化效果. 结果表明,飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》（GB5085.3-2007）,因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%-59.0%和7.4%-73.7%.     

燃煤飞灰中汞在渗滤过程中的迁移规律研究

燃煤飞灰在堆放、填埋过程中,固定于灰中的汞可能被再次释放,而带来二次污染。为研究飞灰中汞对环境的影响,本研究参照国标规定的渗滤方法和美国毒性特征浸出程序,对飞灰中汞的渗滤特性进行研究,即研究不同类型酸浸取液、浸取液pH值以及液固比对汞渗滤特性的影响。不同酸的浸取试验结果表明：硝酸的汞渗出浓度最大,硫酸最小,经化学动力学分析是由于不同类型酸对于玻璃体中各种氧化物溶解能力的差异性所致。采用硫酸渗滤时,出现反常的渗滤特征,并发现该现象与飞灰二次相生成物有关。滤液汞浓度随浸取液pH的增大成指数曲线下降趋势;随液固比增加,滤液汞浓度呈单峰分布,经化学动力学分析表明氢离子与硅铝玻璃体的配比是产生这一现象的主要原因;本研究对于燃煤汞污染的深度控制及治理方面有指导意义。     

垃圾焚烧飞灰熔融固化处理过程特性分析

为研究熔融固化过程中飞灰主要成分的迁移转化规律,在有温控的高温实验熔融炉中对垃圾焚烧飞灰进行了动态熔融固化实验研究,对处理后的飞灰进行了XRF、XRD分析检测,分析了飞灰熔融过程中熔融渣的主要成分、物相组成、碱度、挥发率和减容率的变化规律.试验结果表明:①飞灰中主要成分CaO、Al₂O₃和SiO₂的质量分数随着温度的升高而增加,而主要成分Cl元素和SO₃则从原来的20.59%和10.74%分别降低到0.15%和0.22%,可见高含量Cl元素和S元素是引起飞灰熔融固化挥发率高的主要原因,并且可能主要以氯化物和硬石膏的形式分解挥发,XRD的测定结果也进一步证明了这一点.②飞灰熔融前,碱度随温度的升高而显著降低,但当温度达到流动温度后,碱度值随温度的变化很小,基本保持在0.95左右.③飞灰中盐类分解挥发主要发生在1150℃～1260℃之间,在飞灰熔融温度前约100℃的范围内.     

CO2去除垃圾焚烧飞灰水洗液中Pb和Zn的工艺条件

为探明CO₂对飞灰水洗液中Pb和Zn的去除效果,研究了CO₂浓度、通入时间、流速以及体系反应温度和重金属离子初始浓度对Pb和Zn在水洗液中沉淀的影响.结果表明:水洗液中Pb和Zn的初始浓度越低,通入CO₂后Pb和Zn的残留率越低;增大CO₂浓度、延长通入时间、增大流速以及降低体系反应温度,均可有效降低Pb和Zn的残留率;CO₂沉淀处理在最佳工艺条件〔CO₂浓度为10%(φ)、通入时间为80 s、流速为2 mL/min以及体系反应温度为40~50 ℃〕下,Pb和Zn的残留率分别降至3%和0.1%以下.      

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化试验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中重金属的固化效果. 结果表明:飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定程度的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%～59.0%和7.4%～73.7%.      

添加剂对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响

研究制备了1种具有多重作用效果的飞灰熔融复合型添加剂,并选用上海和福州2种典型飞灰,利用荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等仪器,分析了添加剂对飞灰熔融过程中的挥发率,流动温度,重金属固定率以及熔融渣的重金属浸出特性的影响.结果表明,添加10%添加剂可以将飞灰的流动温度降低150℃左右,挥发率降低10%～20%,重金属Cu和Pb的固定率提高了10%～20%,对重金属Zn的固定率可提高近40%;同时,采用我国毒性浸出方法和美国EPA的TCLP方法,分析测试熔融渣中重金属浸出量,结果证实几种重金属的浸出浓度均低于相应的标准限值.     

TiO2光催化降解垃圾焚烧炉飞灰中二噁英的实验研究

光催化降解有机污染物是目前环保研究的热点课题。本文以垃圾焚烧炉的飞灰为对象,研究TiO2作为催化剂在500w汞灯照射下,飞灰中二噁英的随光照时间的降解效率。实验结果表明:在一定的光照条件下,TiO2光催化氧化分解二噁英的效率与飞灰本身的特性有关,特别是与飞灰含碳量以及铁等金属含量有关。飞灰中铁、铜等金属元素可促进二噁英光解,而碳则抑制了二噁英的光解。     

SiO2对垃圾焚烧飞灰熔融固化特性的影响

研究了在飞灰中添加不同比例的SiO2对熔融处理的影响,分析了熔融温度、挥发率、重金属固定率的变化规律.研究表明SiO2添加量为1%和10%的飞灰熔融温度相差大约70℃,挥发率相差20.7%;处理温度较高时,大量添加SiO2对挥发量影响很小;飞灰中添加SiO2可以增加重金属Pb的固定率,对Cu和Cd的影响不显著,反而使得Zn的固定率降低.结果表明,在较高的处理温度下,温度是影响重金属固定率的主要因素之一,此时大量添加SiO2既不能增强重金属固化效果,也不能达到减少挥发率的目的.     

焚烧飞灰预处理工艺及其无机氯盐的行为研究

研究表明WCCB(水洗+烧结)预处理工艺能更高效更节能地去除飞灰中的氯化物,以利于其作为水泥原料的使用.水洗工艺条件为两次水洗、水固比均为3∶1,搅拌速度均为150 r.min-1,第一次水洗时间5 min,第二次水洗时间10 min;利用原焚烧炉进行烧结处理,温度为1 000℃,10%氧气含量,停留时间1 h.本研究尝试了3种焚烧飞灰:节煤器出来的飞灰、石灰干法中和酸性气体后布袋收集的飞灰、NaHCO3中和酸性气体后布袋收集的飞灰.经该工艺处理后,焚烧飞灰残渣量减少20%以上,氯减少94%以上,尤以NaHCO3中和得到的飞灰削减量为最,分别达到了72.1%和99.8%.采用同步辐射的X射线吸收近边精细结构(X-ray absorption near edge structure,XANES)和普通X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)相结合的方法研究分析无机氯盐在工艺过程中的行为,发现焚烧飞灰中主要的氯盐主要有NaCl、KCl和CaCl2.焚烧炉烟气净化系统的酸中和剂会影响无机氯盐的生成.焚烧飞灰中难溶性无机氯盐的结构与Friedel’s盐相似,并且与CaCl2有关系.     

垃圾焚烧飞灰浸出液中铅的检测方法对比及干扰排除

采用HJ/T 300-2007醋酸缓冲溶液法对飞灰样品进行毒性浸出,对浸出液中的铅含量分别采用火焰原子吸收分光光度法(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)3种方法进行检测对比。结果表明:AAS和ICP-AES测试时浸出液中含量1%的钙对铅产生严重干扰,使测定结果偏高5倍以上。干扰程度与钙浓度呈正比;ICP-MS测试结果准确度高,基本无干扰、并对干扰排除方法进行了介绍。     

添加剂和水洗对焚烧飞灰烧结过程中重金属迁移特性的影响

研究了添加剂（粘土和粉煤灰）、水洗预处理对焚烧飞灰烧结过程重金属（Cd、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni）迁移特性的影响.水洗时间为8、 16、 24 h.烧结实验条件为成型压力3 kN,烧结温度1 100℃,烧结时间4 h.结果表明,在飞灰中粘土添加比例增加到70%时,重金属Cd的固化率从16.96%升高到28.42%,Pb的固化率从10.58%升高到37.02%, Cu的固化率从46.38%上升到55.14%,Zn的固化率从42.14%上升到64.47%,Ni和Cr的固化率总体上呈现下降的趋势.总体上添加粘土对焚烧飞灰烧结过程中重金属的固定效果有限.当粉煤灰在烧结前样品中的比例增加时,Cd的固化率从16.96%下降到4.67%,Cu的固化率从46.86%上升到81.43%.粉煤灰的加入对于Zn和Pb的影响不大,对于Ni和Cr的影响规律也不明显.水洗预处理可以把Cd、Cu和Pb的固化率提高到80%以上.焚烧飞灰烧结体TCLP浸出测试表明,添加粘土和粉煤灰以及水洗预处理后,焚烧飞灰烧结试体的重金属浸出浓度普遍较低.