模型化研究pH对垃圾焚烧飞灰金属浸出的影响机制

浸出液pH是影响城市生活垃圾焚烧飞灰金属浸出的主要因素.通过比较pH变化浸出测试和Visual MINTEQ模拟结果,研究了浸出液pH对飞灰金属浸出特性的影响机制.结果发现,酸性条件下(Cd、Zn、Ni:pH＜8;Pb、Cu、Cr:pH＜6;Al:pH＜4),金属会随pH降低而大量溶出;两性金属Pb和Zn,在强碱性条件时浸出浓度亦会增加,pH=12.5时可分别达42和2.4 mg·L-1.飞灰中金属的pH相关浸出行为可通过Visual MINTEQ模型很好地模拟.模拟计算结果表明,浸出液pH的变化会改变金属在浸出体系中的化学形态,从而影响金属的浸出浓度;不同pH下Pb、Zn、Cu、Ca和Al的化学形态和浸出行为主要由溶解/沉淀平衡决定,吸附作用对其影响不大;在酸性至中性pH条件下,飞灰中HFO会吸附Cd、Cr和Ni而降低其溶解度,但在碱性条件下这些重金属的浸出又转而由溶解/沉淀平衡控制.     

垃圾焚烧飞灰浸出特性

利用柱试验研究了我国垃圾焚烧飞灰在过流系统中的浸出特性. 结果表明:在过流系统中,浸出液的pH呈先升后降的趋势,并且在试验后期保持在碱性条件(pH在9.66左右);飞灰中阳离子(Na+,K+,Ca2+)和阴离子(Cl－,SO₄2－)的浸出主要集中在试验初期(第96 天),使初期浸出液含盐量很高;柱试验中4种重金属的浸出质量浓度〔ρ(Cd),ρ(Pb),ρ(Cu)和ρ(Cr)〕远低于批试验,但试验前期浸出液中的重金属浸出质量浓度相对较高;当浸取时间超过120 d时,虽然浸出液中重金属浸出质量浓度明显降低,但仍有一定量的重金属不断浸出.      

水洗过程对垃圾焚烧飞灰浸出特性的影响

通过水洗试验,对垃圾焚烧飞灰的浸出特性进行了研究.结果表明:水洗过程对飞灰中Cl,Na,K和Ca元素具有一定的去除效果,尤其是Cl元素的去除率在液固比为10 L/kg时可达到60.0%;经过水洗后飞灰XRD图中的钾盐和食盐的特征峰已经不明显,石英和石膏特征峰改变很小,KCl和NaCl是水洗过程中K,Na和Cl元素的主要去除形态;水洗对飞灰的酸中和容量影响较小;采用TCLP法和水平振荡法进行对比试验表明,水洗灰的重金属浸出质量浓度均低于原灰.      

不同浸取剂对垃圾焚烧飞灰浸出特性影响研究

研究了3种浸取液硝酸/氢氧化钠、冰醋酸/氢氧化钠、硝酸与硫酸混合溶液对垃圾焚烧飞灰浸出特性的影响.结果表明,①不同浸取剂对飞灰浸出液表现出不同的缓冲能力,浸取液缓冲能力大小顺序为：冰醋酸>硝酸与硫酸混合酸>硝酸;②在酸性较强时,醋酸浸取液对重金属Zn、Cd和Cr的溶解能力最强,其次为硝酸与硫酸的混合酸,而Pb的浸出浓度受浸取剂种类的影响不明显;③以醋酸浸取剂时,重金属Pb和Zn在液固比为40时出现最大浸出浓度,而Cd浸出浓度在液固比为20时出现最大值;硝酸与硫酸混合和硝酸浸取液的液固比增加时,重金属Pb、Zn、Cd和Cr浸出浓度逐渐减少.     

生活垃圾焚烧飞灰中重金属浸出影响研究

通过浸出液pH测定、全量测定以及(HJ/T 299-2007)硫酸硝酸法和(HJ/T 300-2007)醋酸缓冲溶液法浸提,对生活垃圾焚烧飞灰中重金属浸出特性进行了实验研究.结果表明浸出pH条件、飞灰中重金属含量以及重金属分布形态是影响浸出浓度的主要因素.相比于硫酸硝酸法,醋酸缓冲溶液法重金属提取效率明显较高,尤其是铜锌镉铬.垃圾焚烧飞灰潜在环境风险较大,在填埋处理及综合利用时应充分考虑其浸出特性.     

不同浸出毒性鉴别方法对垃圾焚烧飞灰浸出毒性鉴别的适宜性

以典型垃圾焚烧飞灰作为研究对象,考察中国、日本和美国的3种浸出毒性鉴别试验方法对飞灰浸出毒性鉴别的适宜性,研究了pH和液固比对飞灰中重金属浸出毒性的影响.结果表明飞灰中重金属的浸出主要受pH影响,在强酸(pH＜2)和强碱(pH＞12)条件下的浸出质量浓度高,而在中性(pH为9～11)条件下浸出质量浓度低.随着浸取剂与飞灰的液固比的增加,重金属的浸出量逐渐增加,达到最大浸出量后保持不变,但重金属的浸出质量浓度受稀释作用影响逐渐降低.相对于去离子水体系,醋酸缓冲体系浸取的重金属质量浓度较高,且浸出结果稳定.     

我国垃圾焚烧飞灰性质及其重金属浸出特性分析

调查分析了我国12个垃圾焚烧飞灰样品的性质和重金属浸出规律.结果表明,飞灰的主要组成元素有Si、Ca、Al、Fe、K、Na、Cl 等,除1个样品外,飞灰样品中的重金属元素含量均在0 .5%～3 .0%范围内.由此可见焚烧飞灰具有较大的环境风险,必须按危险废物进行安全管理.应用单批次浸出程序检测结果表明,美国EPA的毒性浸出程序（TCLP）和我国固体废物浸出毒性鉴别程序（GB 5086 .1-1997）对焚烧飞灰中的重金属浸出率偏低,且二者对飞灰危险性评估的差异较大,这主要是受二者不同的浸出液最终的pH值所影响.常规酸中和容量（GANC）浸出试验结果表明,飞灰中重金属的浸出主要受浸出液的最终pH值影响,而该pH值取决于飞灰中碱性物质与浸取剂酸度二者间的相互作用.通过对不同类别程序的浸出过程分析发现,在相同浸取液作用下,单批次式浸出程序的静态平衡终点与连续过流式浸出程序的平衡终点存在较大差异,有必要结合我国飞灰特点和实际处置场景,建立适用于焚烧飞灰的单批次式毒性浸出试验程序,避免对飞灰危险性识别的不足和管理的失控.     

不同粒径垃圾焚烧飞灰重金属毒性浸出及生物可给性

对城市生活垃圾焚烧飞灰的化学性质和粒径分级毒性进行分析研究,并采用美国EPA的毒性浸出程序TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)、欧盟危险废物鉴别浸出标准(EN12457-2)、逐级浸出程序SEP(sequential extraction procedure)与体外模拟实验方法 PBET(physiologically based extraction test)对不同粒径的焚烧飞灰中重金属浸出效果进行对比研究.结果表明,焚烧飞灰的主要组成元素为Ca、Si、Al、Mg、Fe、Na和K;58.7%的飞灰粒径分布在38~106μm,粒径小于150μm的焚烧飞灰占总量的90%以上.重金属Cu、Pb和Cd等在各粒径飞灰中主要以残渣态的形式存在,可交换态较少.TCLP结果证实,除As和V外,Zn、Cu和Pb的浸出量随飞灰粒径的减小呈先增大后减少的趋势,粒径在38~106μm下Zn的浸出量最大为547 mg·kg~(-1),而采用欧盟浸出标准,所有粒径飞灰的重金属浸出量都较低.PBET实验中Zn、Pb、Cu和As的浸取浓度分别达3 270、339、335和16.8 mg·kg~(-1),其结果显著高于TCLP重金属浸出量,说明焚烧飞灰中重金属对于人体具有潜在的生物有效性.     

垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出规律

测定了垃圾焚烧飞灰中Zn、Pb、Cu、Cr、Ni的浸出率与pH值的关系,并利用MINTEQA2模型进行了浸出规律模拟。结果表明:Pb、Cu、Zn、Cr、Ni的模拟浸出值与实测浸出值基本吻合,模拟浸出值可反映实际浸出情况;pH2时,Zn、Cu、Pb的浸出率较大,8pH12时浸出率接近0;Zn、Pb的浸出率分别在pH7、pH2时达到最大值,最大值分别约为75%及72%,pH值12时随pH值的增加,其浸出率逐渐增强;Cr在pH4时浸出率较大,最大浸出率达43%,4pH12时浸出率接近零,pH12时其浸出率再次增加;Ni的浸出率在pH2时随pH值的增加而降低,2pH13时其浸出率接近零。     

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.     

SNCR在垃圾焚烧发电厂的应用与控制

大连垃圾焚烧发电项目采用SNCR控制的技术方案,实现了垃圾焚烧发电系统的脱硝。文章从脱硝系统的选择和控制方案进行了论述,阐述了采用氨水作为还原剂的SNCR系统在垃圾焚烧发电厂的应用效果与经济成本。     

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化试验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中重金属的固化效果. 结果表明:飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定程度的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%～59.0%和7.4%～73.7%.      

固化飞灰形状及填埋方式对重金属浸出的影响

为探究成型形状和填埋方式对生活垃圾焚烧飞灰固化体中重金属浸出的影响,设置固化体尺寸分别为10×10×10cm、10×10×2.5cm、DN=3cm（球）,同时设置码放、散乱堆放2种填埋方式进行动态浸出试验.结果表明,在固化体开裂前,球状与长方体、整齐码放与散乱堆放的浸出液pH值存在显著差异;单位质量固化体重金属Pb、Zn、Cr累积浸出量随固液接触面积、堆填散乱度、液固比的增大而增加,固化稳定化飞灰中重金属的浸出符合缩芯模型且主要由扩散过程控制,试验前段Pb、Zn、Cr的2种速率常数与固化体成型比表面积、堆填散乱度、液固比正相关.因此,要减少生活垃圾焚烧厂原灰中重金属的浸出,提高生活垃圾填埋场共处置飞灰固化稳定化产物的安全性,固化体成型时应尽量缩小比表面积同时避免散乱填埋.     

垃圾焚烧飞灰基本性质的研究

分析了几种焚烧飞灰的基本性质,讨论了燃烧过程中可能影响飞灰中重金属分布的因素,研究表明:焚烧飞灰结构复杂性和性质多变,其主要的化学组成为Cl、Ca、K、Na、Si、Al、O等,主要的重金属为Zn、Pb、Cr、Cu等;飞灰多以不规则的无定形态和多晶聚合体的结构存在,浸出毒性一般超过危险废物鉴别标准;重金属主要以气溶胶小颗粒和富集于飞灰颗粒表面的形式存在于飞灰中.焚烧厂和焚烧时间的变化对于飞灰性质有较大影响,几种飞灰的Cl含量范围为6.93%～29.18%,SiO₂为4.48%～24.84%;浸出毒性则在0～163.10mg·L^-1(Pb)、0.049～164.90mg·L^-1(Zn)之间变化.     

不同渗滤条件下垃圾焚烧飞灰中重金属的渗滤特性

对垃圾焚烧飞灰在酸性及碱性条件下的渗滤特性进行了实验研究,结果表明,重金属Pb、Zn、Ni、Cr及Hg存在相似的渗滤规律,即在酸性及碱性(pH>12)条件下均有一定的渗滤,且渗滤量随着渗滤液浓度及液固比(L/S)的增加而增加,如对于Pb在酸、碱2种渗滤环境下,当液固比由20增加到40时,渗出量分别由0.457 mg/kg、51.142 mg/kg增加到104.576 mg/kg、59.692 mg/kg.而Cd、Cu只在酸性环境下存在渗滤情况,在碱性环境下几乎没有渗滤,在酸性环境下对于所研究的几种重金属,Cd、Pb、Zn的渗出率较高,而其余几个重金属的渗滤相对较少.