垃圾焚烧飞灰综合利用研究进展

焚烧处理是解决日益增长生活垃圾的有效方法。垃圾焚烧产生的飞灰因含有大量的重金属等污染物而属危险废物，目前常采用的处理方法是填埋。本文就垃圾飞灰的综合利用研究现状进行了论述。从环境和技术的角度看，垃圾飞灰的预处理、水泥固化和玻璃化是目前飞灰综合利用的主要研究方向。     

添加垃圾焚烧飞灰对烧结矿冶金性能的影响

焚烧已经成为处理城市生活垃圾的一种主要方法,而焚烧后所产生的垃圾飞灰由于其含有大量的有害物质,处理较为困难。为了探究冶金烧结法处理垃圾焚烧飞灰的可行性,将添加3%垃圾飞灰的冷固小球与其他矿石原料混合,进行烧结实验,并对添加垃圾焚烧飞灰后烧结矿的冶金性能进行了研究。实验结果表明,与基准样相比,烧结矿添加垃圾焚烧飞灰后其转鼓强度平均提高了9.51%,抗磨指数平均提高了9.47%,而其落下强度平均降低了3.79%。少量添加垃圾焚烧飞灰使得烧结矿的还原性提高了3.29%,而软融性和低温还原粉化性略微有所下降。总体来说,垃圾焚烧飞灰的添加并没有恶化烧结矿的冶金性能,且不影响后续冶炼工作的进行。     

冶金高炉高温熔融处理垃圾飞灰

为了探讨冶金高炉处理垃圾飞灰的可能性,将一定量的垃圾飞灰作为造球原料通过快凝水泥固化制备冷固飞灰球团,模拟高炉温度、气氛条件对飞灰球团进行高温冶金性能实验研究,并采用X射线衍射仪对飞灰球团中物相变化进行了研究。结果表明:在造球原料里配入5%左右的飞灰通过水泥固化造出的球团能达到入炉要求;配入10%飞灰球团的高炉炉料的高温冶金性能变化不大,且能够保持高炉内的工作环境相对稳定,符合当前冶炼要求的炉内工程条件;在高温下飞灰中的重金属能有效还原固封,二恶英能有效分解,为垃圾飞灰的资源化处理开辟了新的途径。     

生活垃圾焚烧飞灰高压压制技术开发及示范工程

以某生活垃圾焚烧电厂飞灰减容工程为例,对高压压制技术处置生活垃圾飞灰进行了研究,分析了螯合灰密度和压块无侧限抗压强度分别与作用压强的关系。通过调节原料含水率、原料温度、成型尺寸、压制压强,优化了飞灰高压压制主要工艺参数。经工程应用验证,该技术能够大幅提高飞灰密度,减容率达50%以上,成型率达到90%以上;飞灰压制成品能满足生活垃圾填埋场的浸出毒性标准。飞灰高压压制技术可有效提高填埋场的飞灰填埋库容效率,大幅延长现有填埋场的运营寿命。     

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。     

满足《生活垃圾填埋污染控制标准》的生活垃圾焚烧飞灰重金属药剂稳定化研究

基于<生活垃圾填埋污染控制标准>(GB 16889-2008)对生活垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)的豁免管理规定,选用磷酸盐组合药剂和硫基螯合剂对飞灰进行重金属稳定化实验,考察了2类药剂对飞灰重金属的稳定效果.寻求达到最佳重金属稳定效果的药剂添加量,同时分析了稳定化飞灰进入生活垃圾填埋场时初期渗滤液中的重金属浸出情况.结...     

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。     

城市生活垃圾焚烧处理过程中重金属迁移规律研究

通过采集厦门2个垃圾焚烧发电厂进厂垃圾、渗滤液、飞灰、炉渣和烟气样品,分析垃圾组成成分及各组分的重金属含量,结果表明,垃圾中以厨余、橡塑类和纸类为主,共占到垃圾干基的78．08％,重金属含量大小次序为Zn〉Cu〉Pb〉Cr〉Ni〉Cd〉Hg;垃圾渗滤液中除Zn外,其他金属的含量都较低,一厂渗滤液中重金属Ni、Zn迁移量较大,分别达到24．46％和8．52％。二厂渗滤液中重金属的迁移有相同的趋势,但含量相对较高。垃圾焚烧后其重金属主要分布在飞灰和废渣中,烟气中的含量非常少,不同金属的含量均有差别,这与金属的性质有很大关系;通过浸出毒性分析,飞灰中重金属酸溶态含量多,容易浸出,属于危险废物。同时,不同烟气处理工艺产生的飞灰的重金属浸出量有很大差别。     

两种典型垃圾焚烧灰渣特性的试验研究

针对垃圾的炉排型和流化床型两种典型焚烧工艺,取焚烧底渣和焚烧飞灰样品若干,进行了样品的能谱分析(EDX)和X射线衍射(XRD)分析,并进行对比.研究结果表明,两种焚烧工艺产生的焚烧底渣元素组成均以C、O、Ca为主,而焚烧飞灰相对于焚烧底渣具有结构复杂和性质多变的特性.炉排型焚烧飞灰比流化床型焚烧飞灰含有更多的重金属,更具危险性.     

广东某大型城市生活垃圾焚烧厂9种重金属的迁移特征

采集广东某大型城市生活垃圾焚烧厂一期(WI-A)和二期(WI-B)的进厂垃圾、渗滤液、飞灰、底渣和烟气样品,分析了各样品中砷、镉、钴、铬、铜、汞、镍、铅、锌共9种重金属含量,研究重金属的迁移特征。结果显示,9种重金属呈现4类不同的迁移特征,钴、铜、镍、铬主要迁移至底渣中,锌、砷、铅主要迁移至底渣和飞灰中,镉主要迁移至飞灰中,汞主要迁移至飞灰和烟气中。活性炭吸附和布袋除尘器的组合对除汞以外的重金属治理效果明显。WI-A和WI-B垃圾中的汞分别约有28%、37%随烟气排到环境中。     

添加垃圾焚烧飞灰冷固小球的工业烧结实验

将垃圾焚烧飞灰添加进烧结冷固球团配料进行造球,对冷固小球的成分及强度进行分析,结果表明,添加垃圾焚烧飞灰冷固小球化学组成稳定,重金属浸出毒性远低于危险废物鉴别标准,落下强度较基准期略微降低,但符合运输、贮存的要求.并对添加了飞灰的冷固小球对其后续烧结、冶炼工序的影响进行分析,结果表明,用添加飞灰的冷固小球进行烧结所得烧结矿的转鼓强度、落下强度及常规化学成分较基准期没有太大变化,添加飞灰进行造球、烧结,对其后续冶炼工序的顺行几乎没有影响,所带来的额外的环境污染微乎其微.     

机械力活化固硫灰固化处理生活垃圾焚烧飞灰

为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的安全处理,通过机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,探讨了球磨样品制备固化体的参数。并采用X射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）手段对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化机制进行了研究。结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺加比为60%,球磨转速为600 r·min-1,球磨时间为5 h,养护温度60 ℃时的固化体28 d和56 d抗压强度分别达到15.6 MPa和17.9 MPa,采用原子吸收光谱仪（AAS）测得固化体中Zn、Pb、Cu、Cd和Cr重金属浸出量均低于GB 5085.3-2007规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在水化过程中,该混合体系生成了水化硅酸钙（C—S—H）、斜方钙沸石和钙矾石（AFt）等水化产物,并且C—S—H凝胶可通过物理包裹的形式固化垃圾焚烧飞灰中重金属;斜方钙沸石和钙矾石以化学吸附的方式使垃圾焚烧飞灰中的重金属离子达到固化/稳定化效果,实现了垃圾焚烧飞灰中重金属的安全处理。     

垃圾焚烧飞灰去除硫化氢气体

生活垃圾焚烧飞灰由于含有铅镉等重金属,是一种危险废物,若处理不当,会造成重金属迁移和污染地下水等环境生态问题.近年来,垃圾焚烧飞灰的污染控制及资源化利用得到国内人广泛的关注.以垃圾焚烧飞灰为吸附材料,对比研究了2种不同性质的垃圾焚烧飞灰、热电厂粉煤灰以及砂土在相同条件下对硫化氢(H2S)的吸附性能.结果表明,垃圾焚烧飞灰的H2S吸附能力优于其他吸附材料.通过分析吸附前后垃圾焚烧飞灰的浸出液毒性,发现吸附前Cd、Pb 2种金属离子浓度超标,H2S吸附后的飞灰浸出液中金属离子浓度均有一定程度的降低.     

垃圾焚烧飞灰浸出特性及固化试验的研究

垃圾焚烧飞灰残留有重金属元素和二恶英等物质而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理.通过试验研究分析了国内首家自主开发成功的广东省东莞市某回转窑垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧飞灰的化学成分及矿物组成,研究了飞灰的浸出毒性,考察了水泥固化焚烧飞灰的效果,并与熔融/玻璃固化进行了比较.研究表明,该焚烧飞灰中重金属Cd的浸出毒性严重超标,并且随pH值的减小而增大,水泥固化效果随龄期的增大而更加显著.熔融/玻璃固化的效果优于水泥固化,但其经济性有待提高.     

Chlorobenzenes removal from municipal solid waste incineration fly ash by surfactant-assisted column flotation

The organic contaminants in municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash, including chlorinated aromatic compounds and polycyclic aromatic hydrocarbons, have high toxicity and a potential negative impact on the environment. An effective and low energy consumption technique to remove the organic contaminants from MSWI fly ash is required urgently. Organic contaminants, such as chlorobenzenes (CBzs), in MSWI fly ash are known to become enriched in the unburnt carbon (UC) fraction. It is proposed that removal of UC from fly ash will result in the effective removal of most organic micropollutants. In this research, we use a technique of surfactant-assisted column flotation to decontaminate MSWI fly ash by removal of the CBzs-enriched UC from MSWI fly ash. We find that 39.8% of CBzs can be removed from fresh MSWI fly ash with 61.7% UC removal efficiency, whereas only 33.2% of CBzs can be removed from weathered MSWI fly ash with a low UC removal efficiency of 33.7%. By adding a mixture of two kinds of surfactants: sorbitan mono-oleate and polyoxyethylene (20) sorbitan mono-oleate to the weathered fly ash, 47.0% of CBzs were removed at the hydrophile lipophile balance value of 13.5, while the UC removal efficiency increased to 49.0%. The results show that surfactants can enhance CBzs and UC removal efficiencies during the column flotation process. Higher CBzs and UC removal efficiencies can be expected by further optimizing the conditions of surfactant-assisted column flotation.     

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。     

城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化技术研究

用硫铝酸盐水泥对城市垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)进行固化实验,研究了飞灰重金属浸出特性,分析了飞灰掺量、浸提剂pH值对重金属浸出特性以及飞灰掺量对不同龄期(3、7、28 d)飞灰固化体抗压强度的影响,并对飞灰及其固化体进行XRD分析。结果表明,在HJ/T 299-2007和HJ/T 300-2007两种不同浸出体系下,飞灰中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Mn等重金属浸出浓度差别较大,建议应根据评价目标合理选择重金属浸出测量方法。其中,飞灰中Pb的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)限值的3.35倍,因此被列为危险废物,应妥善处理。除飞灰掺量小于40%时的固化体Cd符合标准,其余飞灰固化体Pb和Cd的浸出浓度仍超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)限值,故达不到卫生填埋的要求。固化体抗压强度随飞灰掺量增大而降低,重金属浸出浓度与之相反。飞灰掺量为40%时,固化体中重金属浸出浓度随浸提剂pH值降低而增大,但pH值大于5时,未测出重金属浸出。XRD结果表明:飞灰中可溶性盐参与水泥水化反应,重金属Cr以CrO42-的形式固化于钙矾石中。     

Comparison of CaO’s effect on the fate of heavy metals during thermal treatment of two typical types of MSWI fly ashes in China

Both grate and fluidized bed incinerators are widely used for MSW incineration in China. CaO addition for removing hazardous emissions from MSWI flue gas changes the characteristics of fly ash and affects the thermal behavior of heavy metals when the ash is reheated. In the present work, two types of MSWI fly ashes, sampled from both grate and fluidized bed incinerators respectively, were thermal treated at 1023–1323 K and the fate of heavy metals was observed. The results show that both of the fly ashes were rich in Ca and Ca-compounds were the main alkaline matter which strongly affected the leaching behavior of heavy metals. Ca was mostly in the forms of Ca(OH)₂ and CaCO₃ in the fly ash from grate incinerator in which nascent fly ash particles were covered by Ca-compounds. In contrast, the content of Ca was lower in the fly ash from fluidized bed incinerator and Ca was mostly in the form of CaSO₄. Chemical reactions among Ca-compounds caused particle agglomeration in thermal treated fly ash from grate incinerator, restraining the heavy metals volatilization. In thermal treated fly ash from fluidized bed incinerator, Ca was converted into aluminosilicates especially at 1323 K which enhanced heavy metals immobilization, decreasing their volatile fractions as well as leaching concentrations. Particle agglomeration hardly affected the leaching behavior of heavy metals. However, it suppressed the leachable-CaCrO₄ formation and lowered Cr leaching concentration.