垃圾焚烧飞灰药剂稳定化矿物学特性

筛选出多种无机药剂和有机药剂对江苏某地生活垃圾焚烧飞灰进行稳定化处理,在考察不同药剂对飞灰中重金属固定效果的同时,重点关注了药剂处理后飞灰体系的矿物学特性,分析了飞灰中Pb、Cr、Cd等重金属在矿物相和非矿物相的分布特性.结果表明:无机药剂中磷酸可显著降低Pb浸出浓度,从97.55mg/L降到2.16mg/L;有机药剂中聚二硫代氨基甲酸盐等3种药剂在2%~3%的药剂添加量下,Pb、Zn等重金属浸出浓度显著降低.原灰中Pb和Cd主要分布在矿物相中,Cu、Cr和Zn主要分布在非矿物相中.无机药剂和有机药剂的添加会造成飞灰基体的溶解,可溶性离子移动和二次矿物的生成.螯合处理后,飞灰中非矿相含量从14.41%增加至21.52%,非矿物相中的Cr含量降低可能由于在螯合反应过程中转移至铬酸盐矿物相中,矿物中Cd含量显著增加可能由于螯合处理生成了含Cd沉淀矿物.螯合处理前后重金属在矿物中分布行为相似,Cr、Zn和Pb主要赋存于方解石中,Cr、Cu主要赋存于赤铁矿中.     

有机螯合剂稳定飞灰中的重金属

以生活垃圾填埋场污染控制标准为依据,选用实验室合成的有机螯合剂和市售无机螯合药剂,系统地研究了螯合剂种类、药剂投加量、浸出pH值、螯合反应时间、固化时间、浸出方法对飞灰重金属螯合效果的影响。在最佳螯合条件下,典型重金属Pb和Cd的螯合效率分别达到了98.2%和99.1%,达到了新标准对飞灰的填埋要求。研究发现,有机螯合剂对重金属的螯合能力远远高于无机螯合剂,有机螯合剂分子与重金属发生快速螯合反应,生成稳定的重金属络合物,牢牢地嵌在飞灰结构体中,具有很强的抗酸浸出能力。     

螯合剂稳定飞灰的条件优化及螯合产物的稳定性评价

研究了垃圾焚烧飞灰螯合稳定化处理过程中螯合剂的加药量、体系的含水率以及搅拌时间对飞灰中各种重金属浸出浓度的影响;随后研究了飞灰螯合产物在自然环境下、紫外线光照下和35℃下重金属的浸出行为,同时对比了大分子DTC和小分子SDD的螯合性能。结果表明:当螯合剂的加药量达到3%时,飞灰中常见的6种重金属的浸出浓度都低于GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的限值;提高含水率有利于螯合反应的进行,对Pb、Zn和Cd,加大螯合时的含水率都可以降低浸出液中的重金属浓度;当搅拌时间超过2 min后,飞灰中重金属的浸出基本稳定。随着时间推移,不同放置条件下螯合飞灰中重金属的浸出浓度均满足填埋场入场控制标准,同时发现大分子DTC较小分子SDD具有更好的螯合效果。     

几种药剂对垃圾焚烧飞灰重金属稳定化的性能影响

以佛山某垃圾焚烧厂为研究对象,在分析佛山某垃圾焚烧厂飞灰的重金属含量以及浸出浓度基础上,研究了N,N-二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)、磷酸以及复合药剂对飞灰重金属的稳定化处理效果。结果表明:飞灰中Cd、Pb的浸出浓度显著超GB 16889—2008《生活垃圾填埋场限值标准》;DDTC对飞灰中Pb、Cd和Cr有较好的稳定化效果,对Zn的处理效果较差;磷酸对飞灰中Pb、Cu、Cr也有较好的稳定化效果,对Zn和Cd的稳定化效果不理想;2.5%磷酸和1.5%DDTC的复合药剂对Pb、Cr、Cd等重金属均有较好的稳定化效果,且经复合药剂处理后,重金属浸出浓度可以达到GB 16889—2008的相应限值要求。     

不同有机螯合剂对飞灰中重金属的稳定化效果及环境风险评估

对比考察了不同剂量哌嗪类螯合剂(TS300)和二甲基二硫代氨基甲酸盐(SDD)对生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定化效果。结果表明：TS300添加量为3%、SDD添加量为5%时,飞灰螯合产物重金属浸出浓度可满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的标准限值。然而,飞灰螯合产物在放置28 d后,3%TS300组的Cd、5%SDD组的Pb和Cd的浸出浓度超过标准限值。此外,螯合稳定化处理可将飞灰中重金属从不稳定的可还原态转化为较稳定的可氧化态,同时还可拓宽飞灰稳定存在的pH值范围(即在该pH范围内重金属浸出浓度达标)。环境风险评估指数分析结果表明：3%TS300处理组,目标重金属在考察时间范围内(0～28 d)均对环境无风险,而5%SDD处理组飞灰螯合产物中Pb、Zn和Cd在放置28 d后会造成潜在环境风险。因此,就研究所用飞灰的重金属稳定效果而言,TS300优于SDD。     

无机试剂无害化处理垃圾焚烧飞灰的研究

对本地未经处理的飞灰进行浸出毒性实验,重金属离子Cd2+、Pb2+、Se2+、Zn2+浸出浓度超过GB16889-2008。采用Na3PO4、Na2HPO4、Na H2PO4、H3PO4、Fe SO4·7H2O、HAP、Na2S和Na2CO38种无机试剂,分别对飞灰重金属进行稳定化处理。结果表明:Na2S对于Cd2+和Se2+具有最好的去除效果,Na2HPO4对于Pb2+和Zn2+具有最佳的稳定化效果。以Na2HPO4和Na2S进行复配实验,结果表明:2.5wt%Na2HPO4-7.5wt%Na2S的处理效果是无机复配试剂中最好的,且试剂的复配使Cd2+、Pb2+、Se2+、Zn2+的浸出浓度均达到国家标准。XRD结果表明无机药剂复配处理飞灰没有改变原有飞灰的主晶相结构;SEM结果表明无机药剂对飞灰稳定化处理后,由于产生稳定产物,飞灰颗粒由球状变为不规则多角状,且表面有半连续片状结晶体产生。     

飞灰哌嗪类螯合剂固化/稳定化体中重金属释放机理

生活垃圾焚烧飞灰中重金属对环境产生较大危害,而对其的固化/稳定化成为飞灰处理处置中的首要问题。用普通硅酸盐水泥处理垃圾焚烧飞灰较为普遍,为降低能耗提高产品效益,研究了新型大分子有机螯合剂哌嗪-N,N’-双二硫代羧酸钠（TS300）协同不同用量的水泥（30%、40%）固化飞灰中重金属的能力。探究了TS300对目标重金属Zn、Cd、Cr、Pb、Ni的浸出浓度、化学形态和微观结构的影响。结果表明：TS300协同水泥可有效固定飞灰中的重金属,降低浸出浓度60%以上;重金属Cr、Cd、Pb、Ni经固化后的化学形态整体向更稳定的方向移动;随着TS300和水泥添加量的增大,固化块晶体组成更稳定、抗酸强度上升且孔隙致密度增加,其中水泥添加量40%、TS300添加量8%的固化块重金属浸出浓度最低,固化效果最佳。综上,探究TS300协同水泥固化/稳定化重金属的效果和机理,有利于探究不同飞灰处理处置方式的优劣,分析水泥协同药剂固化稳定化飞灰重金属的效果,降低填埋场渗滤液的环境风险,为后续飞灰重金属螯合剂的研发提供新思路。     

焚烧飞灰卫生填埋共处置的螯合稳定化技术研究

对4种垃圾焚烧飞灰的性质进行了分析,其主要元素以Si、Ca、Al、Cl等为主,此外还含有相当数量的重金属如Pb、Zn、Cu、Cr、Cd等,存在很大的环境风险.而飞灰进入卫生填埋场进行共处置是现实可行的出路,为保证共处置的安全性,针对共处置情景制订的浸出毒性浸出方法提高了浸取液酸强度(0.3 mol·L-1,以H 计),此浸出方法已于2007-05-01日开始执行.采用二硫代氨基甲酸盐(dithiocarbamate)类螯合剂对焚烧飞灰进行了稳定化处理工艺实验,结果表明,DTC类螯合剂通过螯合反应作用于飞灰中的重金属,当DTC类螯合剂投加量为3%(质量分数)时,4种飞灰中重金属的浸出值均能达到在卫生填埋场和垃圾进行共处置的要求.     

深圳市生活垃圾焚烧飞灰的基本特性研究

采用深圳市某垃圾焚烧发电厂的焚烧飞灰作为研究样品,对飞灰的含水率、堆积密度、压实密度、重金属形态分布、基本元素组成、矿物相成分、重金属浸出毒性以及腐蚀性等11项物理化学特性指标进行系统分析。结果显示:该飞灰的Pb浸出浓度超标,浸出pH=12.86,属于具有腐蚀性和浸出毒性的危险废物。根据Tessier的5步连续萃取法,该飞灰的重金属形态可分为5种,其中Cr主要以可交换离子态和残渣态存在;Ni主要以不稳定态存在,铁-锰氧化物结合态为74%;Cu、Cd和Pb主要以残渣态存在;Zn主要以残渣态存在,其它形态的浓度分布相对均匀;Hg和As主要以有机结合态和残渣态为主。结果说明,在酸雨条件下,飞灰中重金属形态之间可以发生转化,增加重金属的水溶性和活性,对环境造成二次危害。     

不同粒径垃圾焚烧飞灰重金属分布和浸出性质

对烟气净化系统飞灰(以下简称飞灰)按粒径进行分级,研究了飞灰重金属含量、形态分布和浸出毒性随粒径的变化,讨论了不同粒径的飞灰对重金属总量和浸出总量的贡献率.结果表明:飞灰中粒径>154 μm和<30 μm的颗粒较少,粒径为38.5～74 μm的颗粒约占总量的50%.除Ni和Cr外,重金属含量随飞灰粒径的减小呈增加趋势,且主要表现在酸溶态Cd,Zn,Pb,Cu和有机结合态Pb以及晶形氧化铁态Pb,Zn含量的增加.随着飞灰粒径的减小,Cr,Ni,Zn,Hg和Pb的浸出量也呈逐渐增加趋势,其中Zn,Hg和Pb的表现尤为突出.尽管细颗粒上的重金属对飞灰的重金属总量贡献不大,但高浸出率使细颗粒飞灰对重金属浸出总量仍具有较大贡献,尤其是Pb,Zn和Hg,在占飞灰质量8%的粒径<30 μm的飞灰中,富集了约40%的水溶性Pb,Zn和Hg.      

基体改进剂-原子吸收法测定环境水样中痕量的铅

以磷酸二氢铵、磷酸、硝酸镍为基体改进剂,研究了石墨炉原子吸收光谱法测定环境水样中痕量铅的方法。重点讨论了铅的灰化温度、原子化温度以及基体改进剂的选用对铅测定结果的影响,以及基体改进剂用量的选择。在最佳测量条件下,铅的线性范围为0μg/L-50μg/L,检出限为0.018 3μg/L,回收率为91%-102.12%。     

不同稳定剂对污染沉积物中重金属的稳定效果

采用壳聚糖、单宁酸和羟基磷灰石对沉积物中的重金属进行稳定化处理,并运用毒性浸出方法(TCLP)和重金属形态变化来评价其稳定效果.结果表明:壳聚糖、单宁酸及羟基磷灰石对于沉积物中重金属具有明显的稳定效果,羟基磷灰石对4种重金属Pb、Cu、Zn和Cd的稳定效率最高,分别达到90.03%、80.46%、60.40%和79.23%,单宁酸次之,壳聚糖对Zn的稳定效率随添加量增大而略有下降;羟基磷灰石使Pb、Cu、Zn和Cd的稳定态比例分别增加30.55%、16.83%、11.43%和15.39%,稳定态增加比例明显大于壳聚糖和单宁酸.      

新型杂化材料钝化修复镉铅复合污染土壤的效应与机制研究

采用盆栽实验,研究了新型杂化材料及其与磷酸盐复配使用对镉铅复合污染土壤的钝化修复效果,并通过重金属形态分析、吸附平衡实验以及X射线光电子能谱(XPS)探讨了杂化材料钝化修复重金属污染土壤的机制.结果表明,杂化材料单一处理对油菜生长没有明显的促进作用,而杂化材料与磷酸盐复合处理则能显著提高油菜地上部和根部生物量,分别比对...     

微波消解石墨炉原子吸收法测定土壤中的铅和镉

用微波消解石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)测定土壤中的铅、镉含量,通过硝酸-氢氟酸-盐酸体系进行土壤样品微波消解,加入磷酸二氢铵基体改进剂消除干扰,该方法具有分析速度快、测定结果的精确度和精密度高、节省人力等特点。     

可溶性磷酸盐处理焚烧飞灰的稳定化技术

对垃圾焚烧飞灰的基本物化性质进行了分析,表明焚烧飞灰的主要元素以Ca、Cl、K、S、Si等为主,另外还含有相当数量的重金属如Pb、Zn、Cu、Mn和Cr等,且Pb、Cu、Zn、Cd等重金属的浸出毒性远高于危险废物浸出毒性标准.研究采用可溶性磷酸盐对焚烧飞灰进行稳定化处理,分别考察了磷酸盐投加量、养护时间和pH值等因素对稳定化产物的影响.结果表明:磷酸盐可以对焚烧飞灰取得很好地稳定化效果,当磷酸盐投加量为3%时,飞灰中重金属Pb、Cd和Zn的浸出浓度能够分别降低97·5%、91·6%和95·5%;养护时间对稳定化产物稳定性的影响不大;稳定化产物能够在相当宽泛的pH范围内保持稳定,其长期稳定化效果很明显.     

螯合剂和生物表面活性剂对 Cu、Pb污染塿土的淋洗修复

螯合剂和生物表面活性剂由于其具有较强的螯合、增溶等特征而被广泛用于土壤中重金属、有机物污染的修复,为探明其对石灰性土壤中重金属污染的修复效果,选用螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸(CIT)以及生物表面活性剂二鼠李糖脂(RL2)作为淋洗剂,采用批实验和柱实验方法,研究了3种淋洗剂以及生物表面活性剂与螯合剂复合对塿土中Cu、Pb的淋洗修复效果.结果表明,不同淋洗剂对塿土中Cu、Pb的淋洗百分率大小表现为EDTA>CIT>RL2,在淋洗剂浓度为0.02mol.L-1时,3种淋洗剂淋洗Cu的百分率分别为62.74%(EDTA)、52.28%(CIT)和15.35%(RL2),淋洗Pb的百分率分别为96.10%(EDTA)、23.08%(CIT)和14.42%(RL2).当RL2浓度在100 CMC时,其对EDTA、CIT淋洗Cu具有协同增溶作用;而当RL2浓度在200 CMC时,对EDTA和CIT淋洗Cu表现为拮抗作用.RL2与EDTA复合对Pb的淋洗影响类似于对Cu的影响;而RL2的存在抑制了CIT对Pb的淋洗作用.EDTA、CIT能有效去除污染塿土中交换态、吸附态、碳酸盐结合态和有机结合态的Cu、Pb;RL2可以去除塿土中交换态、吸附态结合的Cu、Pb.     

不同添加剂对铅冶炼污染土壤中铅、镉稳定效果的研究

为了研究铅冶炼形成的重金属复合污染石灰性土壤中重金属的稳定方法,在污染土壤(Pb、Cd含量分别为2337和21.4mg·kg-1)中分别加入磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、石灰、盐酸、磷酸,通过盆栽试验探讨了不同添加剂对土壤重金属有效性和黑麦草(Lolium perenne L.cv.Rainbow)性状的影响.结果表明,加入石灰显著降低了土壤中DTPA-Cd含量,但对DTPA-Pb含量无显著影响;加入盐酸显著增加了土壤DTPA-Cd含量,对DTPA-Pb含量无明显影响.磷酸二氢钾、磷酸二氢钾与盐酸配合、磷酸二氢钙和磷酸均显著降低了土壤DTPA-Pb(降低幅度为39.5%～47.8%)和DTPA-Cd含量(降低幅度为10.5%～19.4%)(p<0.05),且磷酸二氢钾和盐酸配合处理与单独加入磷酸二氢钾处理相比,土壤DTPA-Pb含量下降了12.6%(p<0.05).磷酸二氢钾和盐酸配合处理土壤的Olsen-P含量和pH均显著低于单独加入磷酸二氢钾处理.加入石灰和盐酸处理的植物产量显著低于除对照外的其它处理,其余处理地上部产量比对照增加了100%～140%.加入盐酸显著增加了植物地上部镉含量,各处理均显著降低了植物地上部铅含量(p<0.05).     

铅污染土稳定化药剂性能的对比研究

稳定化作为一项低成本、高效率、且无二次污染的技术,在铅污染场地修复中得到了广泛应用。本实验对三种铅污染土稳定化药剂性能进行了对比研究,三种药剂分别为:与铅生成磷酸盐沉淀的A药剂,生成硫化物沉淀的B药剂和形成不溶于水的稳定螯合物的C药剂。根据实验结果,A药剂的稳定化效果最好,对于处理铅浸出浓度在20 mg/L以内的轻度污染土和90 mg/L左右的高浓度污染土,建议的药剂投加比分别为8%和13%,根据北京建工环境修复股份有限公司的工程项目经验,为保证工程质量,建议分别采用10%和15%的药剂投加比。实验结果可为今后的铅污染土稳定化技术应用和发展提供借鉴。     

底泥调控剂对感潮河涌沉积物中重金属的影响

以典型的电器工业区重污染感潮河道——佛山市顺德区容桂街道内河涌为研究对象,选取一段河道,投加含硝酸钙的调控剂,采用BCR形态提取法研究调控剂对感潮河涌沉积物中重金属的影响,以评价调控剂对重金属的稳定化效果.结果表明,①调控剂使得重金属Cu、Zn、Pb和Cr的可还原态和可氧化态占总量的百分比降低;②调控剂能有效促进底泥中的重金属Cu、Zn、Pb和Cr向残渣态转化,投加调控剂处理22 d后,重金属Cu、Zn、Pb和Cr的残渣态占总量的质量分数分别升高了4%、20%、21%和23%,这在不同程度上降低了底泥Cu、Zn、Pb和Cr的可生物利用性;③调控剂能使Cu、Pb和Cr的弱酸提取态增加,而使Zn的弱酸提取态下降,即增加了Zn的稳定度而降低了Cu、Pb和Cr的稳定度.总体上,调控剂对底泥重金属Cu、Pb和Cr的稳定化效果并不理想,而对底泥重金属Zn有一定的稳定化效果,但效果不明显.