流化床焚烧失流过程中温度对固相中重金属(Pb、Cr和Cd)分布特征的影响

利用实验室自制的流化床,模拟城市固体废物研究温度对流化床粘结失流及重金属污染物在固相分布的影响。同时,利用热力学平衡模型辅证重金属在固相中的存在形态,以及利用扫描电镜鉴定了粘结体微观结构。实验结果表明:当碱金属存在时,温度越高,流化床粘结失流时间越短,粘结现象越明显。未发生粘结失流现象时,有无添加碱金属对重金属在固相中的分布相差不大;而当发生粘结现象时,重金属在粘结体中的浓度急剧上升,这是由于碱金属Na形成的低熔点物质,将重金属氧化物包覆在粘结体内或者重金属与碱金属发生化学反应。随着温度的升高,由于挥发的原因,重金属在固相中浓度降低。研究结果将有利于研究粘结控制的诱发因素,及其过程中重金属的迁移转化规律。     

城市生活垃圾露天焚烧排放PM2.5中重金属污染特征及其暴露健康风险

利用烟气稀释采样系统,针对不同功能区城市生活垃圾(MSW)样品,分别考虑桶内焚烧和自然堆积焚烧两种常见露天焚烧方式,对城市生活垃圾露天焚烧排放PM2. 5中重金属的污染特征及其居民暴露健康风险进行分析和评估.结果表明,5种不同组分垃圾焚烧排放的重金属中,锌(Zn)含量均为最高,可达1 324. 03～3 703. 12 mg·kg~(-1),镉(Cd)含量最低,为20. 25～63. 68 mg·kg~(-1);地累积指数结果显示,铅(Pb)、Zn、砷(As)和Cd的污染程度较高,自然堆积焚烧下均已达中度及以上污染水平,Cd的地累积污染指数远大于5;人体健康风险评估结果表明,8种重金属(Pb、Zn、Cu、Mn、As、Cd、Cr和Ni)经呼吸暴露的非致癌风险值均小于1,属于安全范围内;自然堆积焚烧下,As和Pb对儿童经皮肤接触的非致癌总风险值大于1,存在非致癌风险; 4种致癌元素(As、Cd、Cr和Ni)的致癌风险值均小于1. 0×10~(-4),但若长期处于这种环境下,会存在较低的潜在致癌风险.     

污泥流化床焚烧产物的重金属排放特性研究

采用小型流化床装置对西湖底泥和四堡污泥进行燃烧实验。用原子吸收法测量污泥及不同温度燃烧产物中Cu、Cr、Cd、Hg等重金属元素,分析金属元素在燃烧过程中的排放特性。     

城市生活垃圾露天焚烧PM2.5及其组分排放特征

利用稀释采样系统,针对桶内燃烧和自然堆积两种常见露天焚烧方式,分别对橡塑类、纸类和木竹类这3种组分生活垃圾露天焚烧PM_(2.5)排放特征进行实测,计算PM_(2.5)、OC、EC、水溶性离子和无机元素排放因子.结果表明,木竹类生活垃圾PM_(2.5)排放因子(7.44±0.76)g·kg~(-1)最高,纸类PM_(2.5)排放因子(2.72±0.52)g·kg~(-1)最低.桶内燃烧的条件会造成更多污染物排放.在不同的燃烧方式下,橡塑类和纸类生活垃圾在桶内燃烧的条件下PM_(2.5)排放因子是自然堆积燃烧的2.5~3.5倍.PM_(2.5)中OC和EC为主要组成成分,PM_(2.5)组分构成占比约为46.6%~67.2%.不同垃圾组分OC/EC比率差异较大,但该比率受焚烧条件影响较小,有助于解析不同组分垃圾焚烧排放贡献.水溶性离子中NH+4离子、Cl-离子含量最高,在PM_(2.5)中所占比例范围分别为2.28%~6.35%和1.04%~14.31%.无机元素中Ca、K、Fe和Ba元素排放因子较高.重金属元素中Zn元素排放因子最高,Cu、Cr、Sb和Pb等元素也有一定富集.Zn元素含量主要由燃烧方式决定,桶内燃烧大约是自然堆积燃烧的20倍左右.     

南京北郊重金属气溶胶粒子来源分析

通过2013年1~12月使用在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)在南京北郊对含有Cu、As、Pb、Cd、V、Co、Cr、Zn、Ni、Ba和Hg这11种重金属气溶胶粒子进行连续观测,并结合自适应共振理论神经网络算法(ART-2a)对其化学特征进行了分析,结果表明,南京北郊重金属气溶胶粒子来源按照化学组成特征可分为5类:工业排放(35.7%)、生物质燃烧(34.45%)、交通排放(13.6%)、化石燃料燃烧(11.03%)和矿尘(4.07%),其中,含Pb、Cd和Cr气溶胶粒子主要来源于工业排放,含Cu、Co和Hg气溶胶粒子主要来源于生物质燃烧,含V、Zn和Ba气溶胶粒子主要来源于交通排放,含As和Ni气溶胶粒子主要来源于化石燃料燃烧.     

流化床焚烧含盐苯胺废液的NOx排放特性

在流化床焚烧实验装置上进行含盐苯胺(C6H5NH2)废液的焚烧实验研究,用IMR-IMR2800P废气分析仪对焚烧尾气成分进行了在线监测,考察了焚烧工艺条件对NOx排放浓度的影响规律.结果显示:采用分级燃烧工艺和提高焚烧温度,可以降低NOx浓度;增大进料速率却导致NOx排放浓度的增加.当过剩空气系数(α)低于1.0时,NOx排放浓度随着α的增大急剧上升;大于1.1时,NOx排放浓度随α增加而减小.苯胺废液高温焚烧时添加氯化钠能降低NOx排放.     

城市土壤重金属空间分布、污染与来源

通过文献统计计量学方法,对国内外文献中(1966-2015年)城市土壤重金属含量的相关数据进行了检索、整理和统计,收集并筛选了全球60个代表性城市10 434个土壤样品中Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As 8种重金属的含量数据,利用Arc Gis分析研究了城市土壤重金属含量分布的空间特征。以美国土壤背景值为标准,采用单因子污染指数法评价了城市土壤重金属污染状况。研究表明全球城市土壤中Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As含量分布空间差异较大,城市土壤中Cu、Pb、Cd和Zn重金属污染比较严重,而Ni、Cr、Hg、As元素污染相对较轻。通过物源来源探析表明人类活动特别是工业生产对城市土壤重金属点源污染贡献尤为突出,特别是Pb和Cu元素的污染。而且这2种元素的污染在我国中西部地区也比较突出,应该引起足够重视。总体来看,城市土壤Hg、As和Cd元素主要与煤燃烧和燃煤有关的排放等活动密切相关;而其它元素Cr、Ni、Cu、Pb和Zn来源不仅仅与燃煤排放有关,更重要的是与从事重金属加工等工业生产排放密切相关。     

宝鸡城市土壤重金属生物活性与环境风险

在野外调查与前期研究的基础上,根据一点多样混合采样法收集宝鸡市工业区土壤分析样品50个,采用Tessier连续形态分析法对城市土壤重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Sb形态进行分级并使用ICP-OES对其各形态含量进行测定.在对6种重金属活性系数(MF)、迁移系数(MJ)、综合潜在生态风险指数(RI)及人群健康风险研究的基础上,对重金属地球化学形态分布、迁移能力、生物活性与环境风险进行了探讨.结果表明,宝鸡工业区城市土壤重金属Zn、Cd、Cr、Cu、Sb形态均以残渣态为主,而Pb主要以铁锰氧化物结合态为主;在各形态含量所占百分比中,重金属Cr可交换态含量最低.化学形态分析结果显示,6种重金属整体迁移的顺序为:Pb(77.60%)Zn(47.36%)Cu(35.86%)Cd(30.91%)Sb(16.46%)Cr(11.31%);土壤Pb(MF=35.77%)的生物活性最强,Cd(MJ=0.091)的迁移能力最大.城市土壤重金属Cd和Cr对儿童和成人的致癌风险处于中低等水平,但Cr对儿童将产生较大的非致癌风险.而重金属Pb对儿童和成人均产生非常明显的非致癌风险和中等程度的致癌风险,可见,重金属Pb是宝鸡市城市土壤最主要的环境污染物与健康风险因子.重金属Pb、Zn、Cd、Cr、Cu、Sb工业排放与化石燃料燃烧的来源和城市儿童高铅血症的检出率说明宝鸡工业区重金属的干湿尘降污染应该引起高度重视.     

环南四湖区地下水中重金属健康风险评价

为评价环南四湖区地下水中重金属对人体健康的潜在危害,使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定环南四湖区35个地下水体中重金属Cd、Cr、Fe、Mn、Zn的含量水平,并采用美国环保署(USEPA)推荐的健康风险评价模型对其通过饮水和皮肤暴露途径所引起的健康风险进行评价。结果表明:地下水中重金属Cd、Cr、Fe、Mn、Zn含量分别为0. 28,13. 56,0. 88,1. 43,2. 27μg/L,其中重金属Cr是该地区地下水中的主要污染物,超标率为90. 2%。健康风险评价结果表明:重金属对成人的致癌风险高于儿童,饮水暴露途径产生的致癌风险远大于皮肤暴露途径,5种重金属的潜在健康风险顺序为Cr>Cd>Mn>Fe>Zn。重金属Cr、Cd通过饮水暴露途径对成人和儿童产生的潜在风险值分别为1. 10×10~(-4)、2. 95×10~(-5)和2. 91×10~(-5)、7. 75×10~(-6),研究表明该地区饮水和用水途径下重金属对人体不会产生明显的健康风险。     

市政污泥热电厂循环流化床协同焚烧技术验证研究

以市政污泥为原料,利用某热电厂循环流化床锅炉进行协同焚烧验证研究.试验表明,循环流化床锅炉热电厂污泥协同焚烧的泥煤质量比可在0～0.3之间根据用户需求调节,炉膛燃烧温度〉850℃,烟气停留时间2.59s,符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485—2001）中850℃烟气停留时间〉2s的要求;脱硫塔烟气进出口NOx、SO2浓度低于锅炉未掺烧污泥前浓度,粉煤灰重金属含量低于《农用粉煤灰中污染物控制标准》（GB8173-87）中粉煤灰农用标准限值（在酸性土壤上：Cd5mg·kg-1,Pb250mg·kg-1）,粉煤灰烧失量满足掺混前Ⅱ级品质要求.因此,循环流化床锅炉污泥协同焚烧可有效解决当地城镇污水厂污泥出路,最终实现污泥妥善、安全处置需求.     

超积累植物伴矿景天的焚烧处置及重金属浸出毒性研究

利用流化床焚烧炉与热重分析仪,研究镉(Cd)、锌(Zn)超积累植物——伴矿景天的焚烧失重与飞灰中重金属分布规律.同时,研究不同焚烧温度工况下旋风灰、布袋灰的基本特性和浸出毒性差异,以期为修复植物焚烧产物的进一步处置和资源化利用提供支持.结果表明:伴矿景天焚烧失重可分为水分蒸发、快速裂解和固定碳燃烧3个阶段;旋风灰和布袋...     

华南四座固体废物综合处理产业园周边土壤重金属研究

采集了华南四座固体废物综合处理产业园周边表层土壤样品,并分析各样品中Cd、Pb、Hg、As、Cr、Cu、Ni、Zn和Co等9种重金属以及氟化物的含量,研究了重金属和氟化物的含量水平、空间分布及来源构成.结果表明,研究范围内表层土壤重金属和氟化物含量均值范围分别为Cd（0.165~1.161mg/kg）、Pb（37.8~60.7mg/kg）、Hg（0.041~0.103mg/kg）、As（3.6~26.2mg/kg）、Cr（26.4~67.7mg/kg）、Cu（19.1~54.6mg/kg）、Ni（10.4~26.8mg/kg）、Zn（70.8~109.1mg/kg）、Co（5.51~18.69mg/kg）、F（349.1~618.1mg/kg）.除四座园区周边表层土壤的Cd含量超出背景值1.9~19.7倍以及RFH周边表层土壤的As含量超出背景值1.9倍外,其余指标的含量与背景值相差不大.综合空间分布特征分析和主成分分析的结果,可以将9种重金属和氟化物分为2个大类.Cr、Ni、Cu、Co、Zn的分布特征极为相似,且相互之间有极显著相关性,结合聚类分析和主成分分析结果,其来源主要为土壤母质;Hg、Cd、Pb、As和F的与土壤母质和多种人类活动污染有关.采用各固体废物焚烧设施累积排放量和污染源周边土壤背景总量对比,构建了各污染源的指纹谱,研究结果显示Hg、Cd、Pb、As和F可以作为固体废物综合处理产业园焚烧烟气污染源的指纹谱备选因子.     

宿南矿区土壤重金属含量特征及其来源解析

为研究淮北煤田宿南矿区土壤重金属含量特征,测试了土壤中重金属Fe、Mn、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的含量,采用地累积污染指数法和潜在生态风险指数法对土壤重金属污染进行评价,并运用多元统计分析对重金属污染来源进行解析。结果表明,Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的均值含量不超过土壤环境质量二级标准;综合评价结果显示,Cd污染累积程度明显,且Cd是最主要的生态风险因子;聚类分析将重金属划分为具有相似地球化学过程的3组,即Ⅰ类(Fe、Ni和Pb)、Ⅱ类(Mn、Cu和Cd)和Ⅲ类(Zn和Cr);主成分分析从重金属元素中筛选出3个主成分(PC1、PC2和PC3),PC1(Mn、Cu和Cd)表示为煤矿开采与道路煤尘扩散污染,PC2(Fe、Ni和Pb)解析为土壤母质与尾气排放作用,PC3(Zn和Cr)表示交通运输与农业生产活动污染。     

我国主要城市大气重金属的污染水平及分布特征

为研究我国城市大气中重金属(As、Cd、Cr、Mn、Ni和Pb)的污染水平及空间分布特征,通过CNKI、万方、维普、Science Direct、Google Scholar和PubMed等数据库检索并收集于2000—2014年10月期间发表的关于我国城市大气中重金属质量浓度的文献. 按照拟定的筛选标准筛选出59篇文献纳入分析研究,共涉及29个省(区、直辖市)53个城市,有效样本量大于5 863个. 其中,大气重金属质量浓度均以PM₁₀(采样测定结果)计. 结果表明:我国城市大气中ρ(As)、ρ(Cd)、ρ(Cr)、ρ(Mn)、ρ(Ni)和ρ(Pb)分别为27.7、14.1、60.9、220、37.5和290 ng/m3,均超过GB 3095—2012《环境空气质量标准》、欧盟《空气质量标准》和WHO(World Health Organization,世界卫生组织)《欧洲空气质量指南》中相应重金属质量浓度的年均标准限值或参考限值. 我国城市大气重金属污染主要分布在北方的京津冀、环渤海地区以及南方的珠江三角洲地区. 其中,Cd污染多分布在南方城市,Mn污染主要集中在华北和华东地区,As、Cr、Ni、Pb 4种重金属没有明显的空间分布特征. 大气中As、Cd、Cr、Ni、Mn和Pb的主要来源是化石燃料燃烧、金属冶炼以及交通废气排放等,其中煤炭等化石燃料的燃烧是其共同的污染来源.      

固体废物焚烧处置及其清洁发展机制

包含化石碳(如塑料等)在内的废物焚烧处置和露天燃烧是废物部门中最重要的CO₂排放来源之一. 在全国节能减排大背景下,废物焚烧发电成为温室气体减排的有效途径. 对我国固体废物焚烧处置现状及趋势进行了分析,同时研究了国内城市固体废物和危险废物焚烧的区域特征. 结果表明:随着经济发展和废物产生量的急剧增长,废物焚烧处置技术必将成为我国未来固体废物处置的主要方式;伴随着废物焚烧行业的发展,有大量项目可以注册CDM (清洁发展机制)项目,可为温室气体减排做出较大的贡献.      

电子废弃物拆解厂排放多溴联苯醚和重金属的吸入性健康风险评估

以江苏某典型正规电子废弃物拆解厂为研究对象,在实测排放源数据的基础上,采用Calpuff大气扩散模式模拟其排放的多溴联苯醚(PBDEs)和重金属Pb、Cd大气浓度的区域与局部空间分布,进而对所排放PBDEs、Pb和Cd导致的健康风险进行评估.研究结果表明:在气象条件最为不利的情景下,污染物在东北、西南方向污染物扩散行为显著.PBDEs、Pb和Cd在区域空间范围的大气浓度最大值分别为3×10~(-6)、8.6×10~(-5)和3.6×10~(-6)μg·m~(-3),而局部范围的浓度则会高出一个数量级;其中BDE-209对于PBDEs的大气浓度贡献可达77%.在局部范围内,以HQ表达的PBDEs和Pb健康风险数值均在10~(-3)以下,非致癌健康风险极低;BDE-209和Cd的终生致癌风险最大值为1.10×10~(-12)与6.32×10~(-7),致癌风险可以忽略.该评估表明,正规操作的电子废弃物拆解厂的大气污染物不会对公共健康造成不可控风险.     

深度脱水污泥焚烧过程中调理剂的热转化行为及其对重金属挥发的影响

采用化学热力学平衡分析方法,应用污泥实测数据模拟计算了深度脱水后污泥焚烧过程中调理剂的热转化过程及逸出产物,并预测了含Cl调理剂与CaO耦合作用对重金属迁移转化及排放的影响.研究结果表明,污泥添加单一调理剂Al_2(SO_4)_3、Fe_2(SO_4)_3、FeSO_4、AlCl_3及FeCl_3后,Fe和Al在高温下主要以Al_2O_3(s)和Fe_2O_3(s)存在,主要气态产物是HCl和SO_2.调理剂CaO和FeCl_3共存且含量增加时,焚烧过程中HCl(g)逸出过程变慢,并且Fe_2O_3(s)易于和CaO(s)作用导致Fe_2O_3(s)存在温度区间变窄.污泥未添加调理剂焚烧过程中,重金属Cd、Pb、Cr、Tl、Hg、As易于以Cd(OH)_2(g)、PbO(g)、CrO_2(OH)_2(g)、AsO(g)、Hg(g)、Tl(g)形式挥发,而Cu、Zn、Ni以其氧化物形式存在而难挥发.调理剂FeCl_3及CaO添加到污泥后,重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg、Tl)的分布受FeCl3的影响大于CaO,导致其形成重金属氯化物而挥发,而Cr和As与CaO作用生成CaCr_2O_4(s)、Ca_3(AsO_4)_2(s)热稳定化学物,抑制了Cr、As的挥发.当脱水污泥与含硫化物掺烧时,重金属(Pb、Cu、Zn、Ni)挥发受到Cl的影响大于S,在低温区间其主要以硫酸盐为主,在中高温区间以氯化物存在,而Hg和Tl不受硫化物影响.     

烟气净化工艺和焚烧炉类型对生活垃圾焚烧飞灰性质的影响

焚烧炉类型、烟气净化工艺和垃圾组成变化均会对生活垃圾焚烧飞灰性质产生影响.本文选择生活垃圾组成相似的9个焚烧发电厂烟气净化系统飞灰,考察源自不同焚烧炉型和烟气净化工艺焚烧厂飞灰的性质差异.研究表明:飞灰中含有大量的Ca和Cl,在"炉排炉+干法"飞灰中含量最高,而流化床飞灰中Al、Si、Fe等元素含量显著高于炉排炉飞灰;烟气处理工艺对飞灰矿物相组成影响不大,但矿物相含量受烟气处理工艺影响而不同;流化床飞灰中Cd含量较低,Pb、Zn含量略低于炉排炉飞灰;Cr、Ba、Cu、Ni等元素受烟气净化工艺影响较大,"炉排炉+干法"飞灰中的含量最少;烟气净化工艺改造目标仍集中在酸性气体和NOx控制上,改造前后重金属含量没有显著差异;炉排炉飞灰的Pb浸出毒性强于流化床飞灰,流化床飞灰中含量较低的Cr、Cu、Ni、Cd等重金属在醋酸缓冲溶液中浸出较多;飞灰酸中和能力与Ca含量线性相关;在强酸性(Cd、Ni、Zn:浸出液pH8;Pb、Cu、Cr:浸出液pH4)条件下,炉排炉飞灰的As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn元素的浸出浓度主要受重金属总量的影响,两者具有相似的顺序;焚烧炉燃烧形式导致重金属的化学形态不同、与含Al、Fe等化合物形成络合物等原因导致"流化床+半干法"飞灰的As、Ba、Cu、Ni、Pb的浸出浓度低于具有相似总量的炉排炉飞灰.     

不同污泥焚烧残渣的重金属稳定性

本文对污泥焚烧残渣中重金属总量、形态分布及浸出毒性进行了试验研究,对比分析了厌氧消化污泥与未消化污泥焚烧残渣中Cd、Pb、Cr、Zn的浸出稳定行为,结果表明:厌氧消化污泥焚烧残渣中重金属Cd、Pb、Cr、Zn的含量明显低于未消化污泥;污泥经焚烧处理后,重金属的存在形态总体上都是从不稳定态向稳定态转移,这一趋势厌氧消化污泥更为明显;在重金属浸出方面,只有未消化污泥在600℃焚烧5 min1、5 min的残渣中Cd的浸出浓度高于标准允许值1 mg/L,其余均低于标准值。     

垃圾焚烧技术存在的问题及新型解藕焚烧技术的分析

分析了目前广泛应用的炉排焚烧炉、流化床焚烧妒和CAO焚烧炉技术。指出了垃圾中氯组分的产生和去除是焚烧时需要解决的关键性问题。新型双级料腿循环流化床解藕焚烧技术,将垃圾的热解、脱氯、燃烧以及还原氮氧化物等过程在系统内进行分级治理,在设备内部就地脱氯,彻底解决了燃烧过程中的高温腐蚀、二恶英和重金属的排放问题。同时,提簖了垃圾焚烧发电厂的效率。