稻壳灰中温热处理稳固化垃圾飞灰重金属

利用稻壳灰与某垃圾电厂产生的飞灰为原料,对飞灰和稻壳灰与飞灰的混合物进行中温热处理,探究热处理工艺参数对稻壳灰稳固化垃圾飞灰重金属的影响.在一定温度范围内,反应主要产物为CSSF（即Ca₁₀（SiO₄）₃（SO₄）₃F₂）、Ca₃SiO₅等硅酸盐结晶相,这些物质会包覆重金属,同时,飞灰重金属Pb、Zn、Cu、Cd中相对不稳定的酸溶态和可还原态向更稳定的可氧化态或残渣态转变,使Pb、Zn、Cu、Cd的浸出浓度显著降低;热处理时间延长,稻壳灰添加量增加,会使热处理样中硅酸盐种类增多,结晶度提高,导致重金属的浸出浓度逐渐降低;稻壳灰添加量在2%~4%范围内,经中温热处理样品的重金属浸出浓度较低,添加量过高时（超过6%时）,重金属浸出浓度逐渐升高.     

危险废物焚烧灰-渣共热处理对Cr和Pb的原位固定

危险废物焚烧飞灰中重金属含量高,对环境的潜在风险备受关注.本文研究了600～1300℃热处理过程中,危险废物焚烧炉渣的配入对灰-渣体系中Cr和Pb浸出行为的影响.结果表明,灰-渣共热处理可促使体系中的CrO₂向稳定性好的Ca₂Mg(Si_0.99Cr_0.01)₂O₇和FeCr₂O₄相转变,同时Pb主要以残渣态形式存在,从而显著抑制了飞灰热处理产物中Cr和Pb的静态和动态浸出行为.本研究对于飞灰中重金属污染控制及危废协同处置均具有重要参考价值.     

磷酸钙结晶与PFS混凝联用去除铜绿微囊藻和DOC

为实现藻细胞和DOC的同步高效去除,利用磷酸钙结晶预处理,强化聚合硫酸铁(PFS)混凝除藻效果,研究了磷酸钙结晶与PFS混凝联用对藻细胞和DOC的去除效果和机制,并考察了其对藻密度变化的适应性和残余磷控制的效果.结果表明,铜绿微囊藻藻密度为2.0×10⁶cells/mL、PFS投加量为20mg/L时,Ca₃(PO₄)₂结晶可将PFS混凝的除藻率和DOC去除率从72.5%和33.5%分别提高至91.5%和85%.Ca₃(PO₄)₂结晶对除藻率的提升,主要通过Ca₃(PO₄)₂均相结晶产物的共絮凝和加重剂作用来实现;对DOC去除率的提升,主要是由DOC与Ca₃(PO₄)₂共沉淀和吸附作用实现.Ca₃(PO₄)₂结晶与PFS联合除藻对藻细胞密度变...     

矿物演化行为对垃圾焚烧飞灰熔融特性的影响

以焚烧飞灰为主要原料,采用灰熔点测试、差示扫描量热法、X射线衍射、扫描电子显微镜等方法,研究了掺加SiO₂(以w计)对焚烧飞灰熔融特性的影响,并利用CASTEP模块模拟计算生成矿物的反应活性. 结果表明,当w(SiO₂)为29.14%时,焚烧飞灰流动温度为1 355 ℃,比原灰降低了近200 ℃,熔融特征温度随w(SiO₂)增加而上升. 将焚烧飞灰熔融并热处理后得到微晶玻璃,其矿物质组成为硅灰石、假硅灰石、钙铝黄长石、钙铁榴石、硬石膏和三型钾霞石等. 分子模拟计算结果表明,假硅灰石、钙铝黄长石和钙铁榴石形成能高,属耐熔矿物,而硅灰石、硬石膏和三型钾霞石等助熔矿物的低共熔会导致灰熔融温度降低. SiO₂/CaO(质量比,下同)<1时,过量的Ca2+易与活性氧发生集聚反应,形成热稳定性好的假硅灰石;SiO₂/CaO接近于1时,生成以硅灰石为主晶相的助熔矿物,硅灰石形成能为-41.67 eV,低于其他矿物,并且晶体氧原子中活性氧比例达到77.78%;当SiO₂/CaO>1时,大量无定形SiO₂及方石英(非活性氧)的存在致使灰熔融温度升高. 硅酸盐矿物熔体中非活性氧(Si—O—Si)和活性氧(Si—O,自由氧)占氧原子比例的变化是焚烧飞灰熔融特性改变的内因.      

氯氧镁水泥对生活垃圾焚烧飞灰固化作用及影响因素研究

采用氯氧镁水泥对飞灰进行固化处理,分析了氯氧镁水泥对飞灰重金属离子的固化效果,探讨了影响因素,通过XRD、FTIR等手段表征了氯氧镁水泥固化/稳定化垃圾焚烧飞灰的水化产物。结果表明;在氯氧镁水泥在掺量为45%、MgO/MgCl₂摩尔比为6∶1的条件下,固化体具有较好的抗压强度;养护28 d的抗压强度达到22.3 MPa,对垃圾焚烧飞灰中的重金属具有显著的固化/稳定化效果;固化体力学强度主要由针状518相(5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O)和318相(3Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O)提供;为了主动抑制重金属的迁移,可以通过条状和块状结构的Mg(OH)₂在飞灰颗粒表面的紧密贴合,也可以采用518相晶交叉包裹飞灰颗粒。     

钢铁冶炼固废与垃圾焚烧飞灰共燃处置过程气相污染物生成特性

利用管式炉燃烧实验模拟水泥窑炉预分解与钢铁窑炉烧结过程,在900℃下开展钢铁尘泥、转炉灰、烧结灰、高炉布袋灰4种典型的钢铁冶炼固废与垃圾焚烧飞灰热利用及共燃过程气相污染物生成特性与排放控制的相关研究,其中,4种钢铁冶炼固废与垃圾焚烧飞灰分别以2∶8、3∶7、4∶6的质量比进行共燃。结果表明：钢铁尘泥、转炉灰、烧结灰、高炉布袋灰分别以20%、20%、30%和40%的比例与垃圾焚烧飞灰共燃,是抑制NO生成、挥发性重金属Pb、Zn挥发的最佳比例。4种钢铁冶炼固废中,转炉灰与垃圾焚烧飞灰共燃对NO生成的抑制效果最好,高炉布袋灰与垃圾焚烧飞灰共燃对Pb挥发的抑制效果最稳定,同时对Zn挥发的抑制效果最佳。该成果可为热处置过程中气体污染物的生成抑制和排放控制技术开发提供参考。     

CaCl2对垃圾焚烧飞灰热处理特性的影响

以华东某城市生活垃圾焚烧厂飞灰为原料,对飞灰中重金属进行了高温热处理研究,主要考察了CaCl₂对重金属蒸发的影响,并对蒸发物化学形态及成分进行了分析.结果表明:CaCl₂能有效促进飞灰中Pb和Cd的蒸发,当温度为1 050℃,CaCl₂的添加比例为15%时,Cd的蒸发率由原灰的43.8%剧增到88.3%,而重金属Cu的蒸发率则随着CaCl₂添加比例的增加有所降低;当CaCl₂的添加比例为10%时,各重金属的蒸发率均随温度的升高而有不同程度的增加;对所收集的蒸发物进行成分及物相分析显示,蒸发物主要以NaCl和KCl为主,重金属Pb以双金属氯化物(KPb₂Cl₅)形式蒸发.      

厌氧发酵对废弃钙基生物炭制备温度的影响及对水体中除磷研究

水体中磷的高效去除是降低水体富营养化的有效手段.以废弃蛋壳为碳酸钙源，以厨余垃圾为生物质，采用厨余垃圾和蛋壳混合厌氧发酵进行预处理，制备钙改性生物炭(ES-BC)，并用于水体中磷的去除.结果表明，当m(厨余垃圾)∶m(蛋壳)=3∶1，发酵温度为55℃，发酵7 d天后，在600℃条件下煅烧可制得除磷性能优异的ES-BC；发酵过程产生的有机酸可促进碳酸钙的预分解，进而降低后续材料的煅烧温度，保持生物炭良好的孔隙结构，有利于钙的分散和磷的去除；在较优条件下制得的ES-BC复合材料对不同浓度(1～100 mg·L^-1)的磷污染液均具有较好的去除效果，反应产物主要包括Ca₅(PO₄)₃OH、Ca₁₀(PO₄)₆OH₂(HAP)和Ca₈H₂(PO₄)₆·H₂O(OCP)等.     

基于二次铝灰的地聚反应稳固化垃圾飞灰

基于工业生产铝过程中回收的二次铝灰（SAD）的地质聚合反应,提出了一种稳固化城市生活垃圾焚烧飞灰（MSWIFA）的新方法,分析硅铝物质的量之比对飞灰中重金属浸出浓度及地聚物固化体力学性能的影响规律.结果表明,当硅铝物质的量之比小于2.5时,二次铝灰-SiO₂基固化体与偏高岭土-SiO₂基固化体中的重金属浸出浓度均随着硅铝物质的量之比的增加而逐渐降低,2种固化体的抗压强度随着硅铝物质的量之比的增加而增加;硅铝物质的量之比达到2.5时,重金属的浸出浓度与固化体的抗压强度均趋于稳定.XRD分析结果显示,偏高岭土-SiO₂基固化体中聚合物的种类与数量均略高于二次铝灰-SiO₂基固化体.但从重金属的浸出浓度与固化体的抗压强度来看,2类固化体对飞灰中重金属的稳固化效果的差别很小,二次铝灰加上部分硅基材料可以作为偏高岭土的替代品,用于稳固化飞灰重金属的地质聚合反应中.二次铝灰-SiO₂基固化体的抗压强度达到13.65MPa,具备一定的力学性能,可用于部分特定的建筑材料.     

基于二次铝灰的地聚反应稳固化垃圾飞灰

基于工业生产铝过程中回收的二次铝灰（SAD）的地质聚合反应,提出了一种稳固化城市生活垃圾焚烧飞灰（MSWIFA）的新方法,分析硅铝物质的量之比对飞灰中重金属浸出浓度及地聚物固化体力学性能的影响规律.结果表明,当硅铝物质的量之比小于2.5时,二次铝灰-SiO₂基固化体与偏高岭土-SiO₂基固化体中的重金属浸出浓度均随着硅铝物质的量之比的增加而逐渐降低,2种固化体的抗压强度随着硅铝物质的量之比的增加而增加;硅铝物质的量之比达到2.5时,重金属的浸出浓度与固化体的抗压强度均趋于稳定.XRD分析结果显示,偏高岭土-SiO₂基固化体中聚合物的种类与数量均略高于二次铝灰-SiO₂基固化体.但从重金属的浸出浓度与固化体的抗压强度来看,2类固化体对飞灰中重金属的稳固化效果的差别很小,二次铝灰加上部分硅基材料可以作为偏高岭土的替代品,用于稳固化飞灰重金属的地质聚合反应中.二次铝灰-SiO₂基固化体的抗压强度达到13.65MPa,具备一定的力学性能,可用于部分特定的建筑材料.     

不锈钢渣资源利用特性与重金属污染风险

研究了2种不锈钢渣——电炉(EAF)钢渣和转炉(AOD)钢渣可资源化利用和重金属污染特性.结果表明:2种钢渣的粒径主要分布于小于5 mm的范围内;EAF钢渣的主要元素(w>1%)为Ca,Si,Mg,Al,Fe,O和Cr,主要矿物质为Ca₂SiO₄和Ca₃Mg(SiO₄)₂;而AOD钢渣主要由Ca,Si,Mg,C和O等元素组成,主要矿物质为Ca₂SiO₄,资源化利用潜力大.不锈钢渣浸出毒性测试结果表明:除Cr外,所有重金属浸出质量浓度均低于或接近于检测限,Cr浸出质量浓度小于0.2 mg/L,远低于危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)相应限值,且重金属主要以稳定的化学形态存在;根据有效浸出测试结果,不锈钢渣中的Cr在最不利条件下存在溶出风险,但以毒性较低的Cr(Ⅲ)为主,与X射线衍射测试结果一致.因此,不锈钢渣中的重金属浸出污染风险低.      

氯盐对汞化合物污染土壤热脱附过程的影响

对HgCl₂、HgS、Hg(NO₃)₂·H₂O、HgO、HgSO₄ 5种试剂分别添加MgCl₂、CaCl₂和NaCl 3种氯盐,采用热重分析法进行热挥发性对比研究,以期选择对汞化合物热脱附有促进作用的氯盐,并将其添加到内蒙古2块不同污染场地的汞污染土壤样品(A、B)中,进行低温热脱附修复研究. 结果表明:5种汞化合物试剂热脱附温度由低到高依次为HgCl₂＜HgS＜Hg(NO₃)₂·H₂O＜HgO＜HgSO₄. 在汞化合物中加入MgCl₂、CaCl₂和NaCl后的热重分析发现,MgCl₂对HgS、Hg(NO₃)₂·H₂O、HgO、HgSO₄热脱附过程影响最大,降低了汞化合物热脱附的初始温度. A、B 2个污染土壤样品加入MgCl₂热脱附后,汞的去除率分别从无药剂处理的65.67%、70.74%升至81.35%、84.91%. 表明MgCl₂可以促进汞污染土壤中汞化合物的转化,有利于土壤汞污染的热脱附修复,应用前景较好.      

用固体废物生产高附加值产品的探讨

随着我国经济的发展和固废综合利用技术的进步,对固体废物进行深加工,赋予更多的科技含量,开发生产高附加值的产品,已经成为可能而且也十分必要。对粉煤灰、高炉矿渣、煤矸石等多种固废的深加工利用进行了一些探讨。     

污泥与磷酸二氢钙共热解对残渣特性及Cr稳定性的影响

污泥中不稳定Cr的存在严重威胁环境安全和人体健康。利用正交试验方法优化Ca(H₂PO₄)₂与污泥的混合比、热解终温、升温速率和停留时间,分析其对残渣特性及Cr稳定性的影响。结果表明:热解使污泥中的CH₂基团、脂肪族硝基-NO₂和硫酸氢盐分解。在添加Ca(H₂PO₄)₂后,残渣中出现了磷酸PO基团、磷酸二氢盐PO₂基团和磷酸盐PO₄基团。Ca(H₂PO₄)₂在共热解过程中转化为Ca(PO₃)₂,同时Cr在残渣中会形成Cr₂(SO₄)₃晶型化合物。当Ca(H₂PO₄)₂与污泥的质量比为15%、热解终温为650℃、升温速率为15℃/min、停留时间为90 min时,Cr的残渣态(F4)比例最高。此外,添加15%或30%的Ca(H₂PO₄)₂共热解后,残渣中Cr浸出浓度满足GB/T 14848-2017《地下水质量标准》中Ⅳ类水质要求,表明添加Ca(H₂PO₄)₂共热解可促进污泥中Cr的稳定化。     

热喷涂高铝含量Zn-Al合金涂层热带岛礁大气环境腐蚀行为研究

目的 研究Zn-Al合金涂层在热带海洋大气环境中的腐蚀行为,为低合金钢长效防护涂层的选用提供依据。方法 采用电弧热喷涂和高铝合金丝制备高铝含量Zn-Al合金涂层,通过户外暴露试验,采用目视、扫描电镜及能谱仪、金相显微镜、XRD、电化学交流阻抗谱和动电位极化曲线等方法,对不同暴露周期的涂层宏观、微观表面形貌、成分组成、截面形貌、腐蚀产物组成、电化学性能和腐蚀速率等进行观察、测试。结果Zn-Al合金涂层是以质量比为50%:50%的Zn/Al合金组成。在0～540 d周期内,涂层腐蚀产物主要由碱式锌铝碳酸盐化合物Zn₆Al₂(OH)₁₆CO₃·H₂O和羟基锌铝碳酸盐化合物Zn_0.70Al_0.30(OH)₂(CO₃)_0.15·x H₂O、Zn_0.71Al_0.29(OH)₂(CO_3<...     

西太平洋添加营养盐培养实验中挥发性卤代烃含量动态变化

于2018年10月9日~11月1日采集西太平洋表层海水，通过营养盐添加船基培养实验，研究了不同营养盐条件下浮游植物的生长及其释放挥发性卤代烃（VHCs）含量的动态变化规律.结果表明，与对照组相比，氮磷营养盐的添加对叶绿素a（Chl-a）的含量和三氯乙烯（C₂HCl₃），四氯乙烯（C₂Cl₄），一氯二溴甲烷（CHBr₂Cl），三溴甲烷（CHBr₃）的释放量表现出显著促进作用，但促进程度与添加氮磷营养盐的浓度及比值密切相关.高浓度氮更有利于浮游植物的生长及C₂HCl₃和C₂Cl₄的释放.N/P比符合Redfield比值更有利于CHBr₂Cl和CHBr₃的释放.相比NO₃^--N，NH₄⁺-N的添加更有利于4种VHCs释放.     

医疗垃圾焚烧飞灰的重金属浸出特性及其稳定化处理研究

通过对医疗垃圾飞灰的浸出特性和高温熔融处理实验,研究了浸出时间、液固比、pH值和颗粒尺寸对重金属浸出特性的影响以及飞灰熔融对重金属稳定化处理效果.结果表明,随着浸出时间的增加,飞灰绝大部分重金属的浸出浓度增高,浸出毒性增强;液固比(L/S)增加,大部分重金属的浸出率大大提高,其中重金属Cd的浸出率最大,在液固比为90时,飞灰中的Cd的浸出率达到70%以上;pH为中性左右的时候,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属的浸出液浓度最低;颗粒尺寸在较大或者较小时,医疗垃圾飞灰中的大部分重金属浸出浓度较小,大部分重金属在颗粒尺寸250～900μm时,重金属的浸出浓度较高;飞灰高温熔融后,重金属的浸出毒性大大降低,说明熔融对重金属有很好的固化效果.     

危险废物焚烧飞灰玻璃化产物危险特性

《国家危险废物名录》中HW18焚烧处置残渣明确规定,"危险废物等离子体、高温熔融等处置过程产生的非玻璃态物质和飞灰"判定为危险废物.为降低危险废物焚烧飞灰的生态环境危害,并期望对其进行更好的资源化利用,采用国际前沿的玻璃化技术对危险废物焚烧飞灰进行处置,制备得到玻璃态物质,即玻璃体.结果表明:①焚烧飞灰掺杂不同比例的高岭土、SiO₂、CaO后,可形成符合玻璃体烧制条件的CaO-Al₂O₃-SiO₂系统,经过2 h 1 400℃高温熔融,几种不同配料比的玻璃体均可形成无定型的、微观表面平滑的结构.②玻璃体对Zn、Cr、Pb、Cd和As等重金属均有不同程度的固化作用,采用HJ/T 300-2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》测得的重金属浸出浓度均低于焚烧飞灰.③采用Hakanson公式中潜在生态危害模型对焚烧飞灰及玻璃体进行风险评价显示,几种玻璃体的RI（潜在生态危害风险指数）均在50~100范围内,呈中等风险,低于焚烧飞灰（299.34）.④效果最优的玻璃体的碱度（CaO/SiO₂,质量分数）为0.3,呈现浅绿色且质地透明的外观形貌,它对Zn、Cr的浸出浓度分别为0.12、0.05 mg/L,但均未检出Pb、Cd、As,远低于焚烧飞灰浸出浓度及GB 16889-2008《生活垃圾填埋场控制标准》中生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣浸出限值（Zn、Cr、Pb、Cd、As浸出浓度限值依次为100、4.5、0.25、0.15、0.3 mg/L）,该玻璃体的RI为60.05,远低于焚烧飞灰的299.34.研究显示,采用玻璃化技术对焚烧飞灰进行处置后,焚烧飞灰可形成无定型的玻璃态结构,碱度为0.3时,玻璃体的重金属浸出浓度最低,且潜在生态风险最低,为最适用于焚烧飞灰玻璃化技术的调控比例.      

从阳极泥中提取结晶形Al（OH）3的绿色化研究

采用碱中和阳极泥中的Al2O3和无定形Al(OH)₃,再通入CO₂,从铝型材生产线阳极沉积下来的废泥中成功制备出结晶形Al(OH)₃,研究了温度,pH及CO₂气流速率对形成结晶形Al(OH)3产量的影响。结果表明,在强烈搅拌下,当温度为70~80℃,pH为8~9,CO₂气流速率为50~60mL/min时,Al(OH)3产量最高。该研究实现了回收铝资源,净化环境,且副产品Na₂CO₃可回收利用的目的,从而达到综合利用资源,变废为宝的绿色目标。      

添加剂对燃料式熔炉固化垃圾焚烧飞灰特性的影响

采用燃料式表面熔炉,以废旧石英玻璃粉代替纯SiO₂作为添加剂,对杭州某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰,连续进行了6个多月、处理规模为500 kg/d的熔融固化中试分析,主要研究了添加剂对焚烧飞灰的熔融温度、重金属固定率、熔渣中重金属的浸出质量浓度、烟气中二英和其他污染物排放水平的影响,同时探讨了整个系统的稳定性和可操作性. 结果表明:添加剂能有效降低飞灰的熔点,并使熔渣中重金属浸出质量浓度有所减少;同时也可显著提高重金属Cu和Zn的固定率,但对Pb,Cd和Cr的固定率影响不明显;当温度高于到达飞灰样品熔融温度时,所有飞灰样品的减容率均高于80%,飞灰样品的减容率依次为w(添加剂)为20%的飞灰>w(添加剂)为10%的飞灰>w(添加剂)为5%的飞灰>原灰. 二英总毒性当量浓度(以TEQ计)为0.053 ng/m3,远低于国家标准. 同时发现在一定运行条件下,排放烟气中其他污染物的排放浓度均符合国家相关标准,且运行期间系统稳定、可操作性强.