垃圾焚烧飞灰中的重金属污染物处理方法

随着垃圾焚烧技术在各个城市生活垃圾处理中的广泛应用,对生活垃圾焚烧的残余物,主要是飞灰的处理、处置,已成为困扰人们生产生活的重要难题之一。飞灰的处理是控制重金属污染的关键,目前处理垃圾焚烧飞灰中重金属污染物的常用方法有：水泥固化法、化学药剂稳定法、飞灰热处理、化学浸提法等,生物淋滤法是近年新兴起来的金属浸提技术。经处理后的飞灰可进行填埋或资源化利用。因此,着重叙述了当前有关垃圾焚烧飞灰中重金属污染的控制方法与处置技术的研究现状。     

垃圾焚烧飞灰有毒重金属固化稳定技术研究综述

采用焚烧法处理生活垃圾正呈快速增长的趋势,焚烧过程产生的飞灰中所含有的大量有毒重金属对自然环境和人类生存都造成极大影响。阐述了目前常用的几种固化稳定垃圾焚烧飞灰有毒重金属的方法,综合分析了其固化特点和优缺点,并初步探索了一种低能耗环境下实现高温熔融处置技术的有效途径,从而为垃圾焚烧飞灰高温固化稳定有毒重金属的实施提供一定的理论基础和技术支持。     

有机磷酸HEDP稳定垃圾焚烧飞灰重金属的研究

研究了有机磷酸羟基亚乙基二膦酸（HEDP）对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定方法.通过对不同HEDP投加量处理后的飞灰试样作危险废物浸出毒性鉴别试验,分析HEDP最佳使用剂量,并评价了稳定化飞灰的长期稳定性.结果表明,HEDP最适使用剂量为0.03 Ml/g（以商品级HEDP与飞灰的体积质量比计）,处理后飞灰与原状飞灰相比,Pb、Zn和Hg的浸出浓度分别降低了98.3%、99.5%和85.0%.HEDP对飞灰中重金属稳定效果排序为：Pb＞Zn＞Hg＞Ni＞Cu＞Cd＞CrHAs.重金属pH相关浸出测试（pH-dependent leaching tests）表明：经0.03mL/g HEDP稳定处理的飞灰,在0.3 mol/L HNO3和0.3 mol/L NaOH的浸取条件下,其重金属浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准,显示具有良好的长期稳定性.     

螯合剂与水泥协同稳定垃圾焚烧飞灰中的重金属

开展了水泥和螯合剂协同处置全烧垃圾循环流化床炉飞灰的研究,并对经济性进行了分析.实验结果表明,当水泥添加比例为30%时,重金属的浸出毒性均低于生活垃圾填埋污染物控制标准的规定.有机硫螯合剂TMT(三巯基均三嗪三钠盐类)对Cu、Pb、Cd的稳定效果最好,有机硫螯合剂DTCR(二硫代氨基甲酸盐衍生物)以Cu、Pb最佳,同等有效添加量时TMT的稳定效果优于DTCR,完全达标时二者所需的添加量分别为2%和3%.水泥和螯合剂协同处置时,满足生活垃圾填埋标准的水泥和螯合剂之间的用量关系并非为线性.螯合剂在实现减容化的同时,存在成本提高的问题,以DTCR为例,在兼顾经济性和增容性时水泥用量可以控制在20%,稳定剂为1.75%.     

矿渣高温固化垃圾焚烧飞灰中的重金属

垃圾焚烧飞灰由于含有大量重金属属于危险固体废物,重金属的浸出含量影响其资源化利用。模拟高炉矿渣在熔融状态下固熔部分飞灰,研究固熔体急冷后其重金属的浸出规律,采用SEM-EDS、XRD、FTIR研究固熔体固化重金属的机理。结果表明：重金属浸出量随着熔融温度的升高而减少,随着飞灰掺量的增加而增加,但浸出浓度远低于国家标准;SEM-EDS表明,主要重金属均出现在固熔体中;XRD证实有部分Zn以生成Ca2ZnSi2O7的形式被固化;FTIR的结果也表明固化的重金属影响了Si—O—Si键的周围环境。     

有机磷酸HEDP稳定垃圾焚烧飞灰重金属的研究

研究了有机磷酸羟基亚乙基二膦酸(HEDP)对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定方法.通过对不同HEDP投加量处理后的飞灰试样作危险废物浸出毒性鉴别试验,分析HEDP最佳使用剂量,并评价了稳定化飞灰的长期稳定性.结果表明,HEDP最适使用剂量为0.03 Ml/g(以商品级HEDP与飞灰的体积质量比计),处理后飞灰与原状飞灰相比,Pb、Zn和Hg的浸出浓度分别降低了98.3%、99.5%和85.0%.HEDP对飞灰中重金属稳定效果排序为:Pb＞Zn＞Hg＞Ni＞Cu＞Cd＞CrHAs.重金属pH相关浸出测试(pH-dependent leaching tests)表明:经0.03mL/g HEDP稳定处理的飞灰,在0.3 mol/L HNO3和0.3 mol/L NaOH的浸取条件下,其重金属浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准,显示具有良好的长期稳定性.     

医疗垃圾焚烧飞灰重金属形态分析

利用原子吸收光谱仪分别对医疗垃圾焚烧飞灰重金属含量和重金属形态及其随颗粒度分布特性进行了分析,结果表明,飞灰中Cd、Zn、Pb等的浸出浓度远超标与这些重金属的可交换态和碳酸盐态含量较高有关;飞灰颗粒度主要在96 μm以下,96～150 μm的颗粒中Cd、Pb含量最高,且Zn、Cd的形态以可交换态为主.     

生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性

研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态.结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg＞Pb＞As、Cd＞Zn＞Cr、Ni、Cu;其中Hg、Pb、As和Cd属易挥发重金属,在1 150 ℃时几乎全部挥发;Zn属较易挥发重金属,1 150 ℃时的挥发率在40%～50%;Cr、Ni和Cu属难挥发重金属,在1 150 ℃的挥发率不超过10%;在400～1 150 ℃,随温度的升高,部分Zn、Hg、Cu、Pb、Cd、Ni和As由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400～900 ℃,随温度的升高Cr可溶态比例减少,而在900～1 150 ℃,随温度的升高其可溶态比例增加.     

生活垃圾焚烧飞灰重金属药剂稳定化研究

采用几种不同厂家提供的有机重金属飞灰螯合剂和一种无机飞灰稳定剂对湖北某垃圾焚烧厂及四川某垃圾焚烧厂所产飞灰分别进行了稳定化处理的研究。结果表明,就2种飞灰而言,有机螯合剂在处理效果上较无机药剂具有一定的优势,为使飞灰处理后的浸出毒性低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)所规定的限值,满足进入垃圾填埋场分区填埋的要求,不同种类的有机螯合剂添加量在1%~5%之间,各有机螯合剂的稳定效果与其分子结构和分子大小的关系密切。而某无机药剂在添加剂量为15%时仅能使四川某厂所产生的飞灰勉强达标。从经济上考虑,使用有机螯合剂的药剂成本费用也低于某无机药剂,同时对比实验发现,飞灰初始浸出毒性的大小,飞灰粒径大小,飞灰的物理性状对螯合过程具有一定的影响。     

有机螯合剂与磷酸盐联合稳定垃圾焚烧飞灰中重金属的作用机理

为探讨二硫代氨基甲酸型有机螯合剂(FACAR)和重过磷酸钙(TSP)对垃圾焚烧飞灰中重金属Pb、Cd、Ni的稳定作用机制,对稳定前后的飞灰采用BCR连续提取法、X射线衍射(XRD)分析以及扫描电镜-能谱(SEM-EDS)联用等分析方法进行了表征。结果表明：投加质量分数5%的FACAR能有效稳定飞灰中Pb、Cd和Ni,其浸出浓度低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)规定的浸出浓度限值;采用3% FACAR和3% TSP复配药剂处理,可使飞灰达到GB 16889-2008进场要求;经复合药剂稳定处理后的飞灰颗粒表面孔隙度明显降低,飞灰中Pb、Cd和Ni的形态均由不稳定态向稳定态转化。该复合稳定剂的稳定机制主要为螯合、共沉淀和吸附联合作用机制,其中,有机螯合剂中含硫官能团是影响重金属稳定的主要因素,且重金属具有优先与含硫官能团结合的特性。     

酸洗-电沉积联用技术回收垃圾焚烧飞灰中的重金属

垃圾焚烧飞灰中的重金属浸出能力强、毒性大,属于危险废物,若处置不当将会对环境造成严重污染。采用酸洗-电沉积联用技术,考察硝酸浓度、液固比和酸洗时间对重金属去除率的影响,研究电沉积电压和时间对酸洗废液中重金属回收率的影响,同时评估处理后飞灰的浸出毒性。结果表明,在浓度为2 mol·L⁻¹、液固比为25的硝酸中浸渍洗涤60 min条件下,酸洗能成功去除飞灰中95.26%的Zn、83.06%的Pb、72.62%的Cu和97.85%的Cd;在电压为14 V,电沉积4 h的条件下可回收酸洗废液中95.80%的Zn、99.04%的Pb、79.95%的Cu和90.37%的Cd。对Zn、Pb、Cu、Cd的连续提取和浸出毒性测试表明,处理后飞灰易浸出组分占比降低,残余态物质占比提高,重金属浸出质量浓度符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)要求,可直接进行填埋或作为非危废固体进行资源化利用。本研究结果可为飞灰中重金属脱除和回收利用提供参考。     

垃圾焚烧飞灰中重金属固化稳定机理及系统评价方法的研究进展

垃圾焚烧飞灰中的重金属是必须处理的环境污染物。目前,对于垃圾焚烧飞灰的固化稳定化处理已经有了大量的实验研究。但是,不同地区垃圾焚烧厂产生的飞灰中,重金属含量和形态大不相同,故相应的飞灰仍然难以实现大规模、普适性的处理。在查阅文献及实际调研的基础上,系统总结了垃圾焚烧飞灰中重金属的存在形态与浸出特性;通过对重金属固化稳定机理的分析,指出了垃圾焚烧飞灰固化材料和稳定剂选择的方向。此外,还计算了不同的固化剂与稳定剂对不同重金属的固化率,发现材料复配的方式对多种重金属的稳定效果较好。最后,比较了不同评价方法在垃圾焚烧飞灰固化系统选择中的应用效果,指出综合评价方法是目前相对较完善、系统的方法,在工程实际中具有广阔的应用前景。     

CaCl2高温热处理垃圾焚烧飞灰中重金属的挥发特性

以深圳市某垃圾焚烧厂飞灰为原料,采用高温管式电阻炉,研究了在0．6L／minN,气氛下,CaCl2在不同添加量、处理温度及处理时间下对飞灰中重金属Pb、Cd、Zn和Cu挥发特性的影响,并对收集到的二次飞灰进行成分及物相分析。结果显示,X射线衍射仪和EDS分析表明,二次飞灰主要是由NaCl、KCl和部分SiCl4组成,zn主要以K2ZnCl4形式挥发,而Pb则主要以氧化物PbO和Pb3SiO5的形式挥发。最终得到CaCl2热处理飞灰的最佳二次气化条件：以0．6L／minN,为载气,添加14wt％的CaCl2,在1100℃高温下处理2．5h。经CaCl2热处理后的剩余飞灰,其浸出毒性达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求。     

重庆市垃圾焚烧飞灰特性及重金属浸出行为的研究

通过激光粒度仪分析了重庆市垃圾焚烧飞灰颗粒粒径的分布特征,并研究了在GB5085.3-2007和USEPA-TCLP浸出条件下及不同pH、浸出液固比和浸出时间等因素下重庆市垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出行为.结果表明,重庆市垃圾焚烧飞灰颗粒平均粒径为36.4μm,飞灰中主要重金属总量约1.04%,Zn、Pb含量较高,具有较...     

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。     

城市垃圾焚烧飞灰重金属药剂配伍稳定化实验研究

以飞灰中富含的Pb和Zn为目标重金属,对飞灰中重金属药剂配伍稳定化效果了实验研究.选用EDTA、Na2S、NaH2PO4等稳定化药剂和pH值控制,首先将试剂单独投加飞灰中测定重金属浸出浓度,分析各试剂的稳定化效果;然后通过系列试验观察现象,确定试剂最优投加顺序;最后,按照试剂性质制定4个配伍方案,按照最优投加顺序投加试剂,测定分析各个配伍方案的稳定化效果.结果表明:pH值保持在弱碱性(10左右),重金属稳定化效果较好.EDTA二钠、NaH2PO4和Na2S重金属稳定化效果明显,而有机试剂EDTA二钠稳定化效果明显优于NaH2PO4和Na2S;稳定化药剂投加顺序以Na2S、EDTA二钠、NaH2PO4顺序投加处理效果为最佳;配伍方案4处理效果明显优于其他方案,可以实现稳定化药剂配伍相合,提高飞灰中重金属稳定化效果,同时减少有机螯合剂的使用量,从而降低处理成本.     

水热条件下绿矾稳定垃圾焚烧飞灰的研究

研究了饱和温度为200 ℃的水热条件下绿矾对垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定效果,并与常温常压下的稳定效果进行了对比.研究结果表明,高温水热条件有利于Pb特别是Cr(Ⅵ)的稳定,对Cd的稳定无明显影响,同时绿矾的用量大为降低,降低了药剂的成本.     

垃圾焚烧飞灰磷酸洗涤对重金属的固定效应研究

重金属的固定是垃圾焚烧飞灰资源化技术的核心问题.通过系统试验,研究了垃圾焚烧飞灰磷酸洗涤对重金属溶出、后续烧结过程中重金属挥发,以及重金属化学形态变迁的影响.试验结果表明,磷酸洗涤在有效洗脱飞灰中氯盐的情况下,能够显著减少洗涤过程中重金属的溶出,抑制烧结过程中重金属的挥发,从而避免了飞灰处理过程的二次污染;同时,磷酸洗涤使飞灰中的重金属在烧结前后均向更为稳定的化学形态转化,烧结产物中重金属主要以残留态存在,从而提高了烧结产物资源化利用的长期环境安全性.     

熔盐法处置高熔点垃圾焚烧飞灰重金属的浸出特性

对熔盐法处置高熔点垃圾焚烧飞灰重金属离子浸出特性进行了实验研究。结果表明,熔盐物料组成、熔盐温度和热处理气氛对重金属离子的热挥发特性具有重要影响。在还原性气氛条件下,热处理温度为900～1 000 ℃,添加质量分数为10%～50%的CaCl2的氯化钠熔盐中处理2 h后,垃圾焚烧飞灰渣中Pb、Cd、Cu和Zn等重金属浸出浓度降低90%以上,可以完全达到生活垃圾填埋场填埋标准。在此过程中,灰渣较原灰可减轻50%,同时转化成具有良好胶凝性能的水泥活性混合材料,XRD测试表明其晶体矿物组成为硅酸二钙、硅酸三钙和阿里尼特以及硫酸钙等。     

柠檬酸及柠檬酸铵电场强化水洗脱除垃圾焚烧飞灰中重金属

为进一步强化城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属电场水洗脱除效果,详细研究柠檬酸和柠檬酸铵强化洗脱效果,分析了初始pH、辅助剂浓度和电流密度对飞灰中重金属去除率的影响,探讨了处理后飞灰的浸出毒性.结果表明,柠檬酸和柠檬酸铵辅助剂的电场强化水洗均能显著去除飞灰中重金属,且去除率随着初始pH的减少、辅助剂浓度的增加和电流密度的增加...