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.      

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。     

垃圾焚烧飞灰中重金属的污染特性

以广西和重庆某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰为研究对象,研究了飞灰中重金属的化学形态、不同粒径下飞灰中重金属含量及浸出毒性。结果表明:广西垃圾焚烧飞灰中含有5种重金属,且都是以残渣态为主要存在形态;重庆垃圾焚烧飞灰中Cr以残渣态为主要存在形态,Zn、Cu和Cd以醋酸可提取态为主要存在形态,具有较大的潜在毒性,毒性较强的Pb只以醋酸可提取态和可还原提取态两种形态存在,危险性非常高,Mn以可还原提取态为主要存在形态。两地飞灰中含量较高的重金属元素都表现出向小颗粒富集趋势。随飞灰颗粒粒径的减小,各重金属浸出量基本呈增加趋势。相比之下,重庆的垃圾焚烧飞灰中Zn、Cu、Pb和Cd的含量和浸出量都高于广西飞灰。广西飞灰中各粒级的飞灰中各元素浸出量均不超标,而重庆飞灰各粒级的飞灰中Zn、Pb和Cd的浸出量严重超标,表明重庆飞灰属于典型危险废物。     

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.      

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.     

垃圾焚烧飞灰重金属蒸发特性试验分析

由于垃圾焚烧飞灰富集的重金属浓度较高,为减少对环境造成二次污染,应进行妥善处理.本文研究了垃圾焚烧飞灰在600～1100℃之间重金属Pb、Cd、Cu、Zn的蒸发特性,并研究了添加剂CaCl2对重金属蒸发特性的影响.结果表明,在没有氯剂加入的情况下,重金属Cd、Pb的蒸发率较高,均在90%以上,Cu在80%左右,而Zn的蒸发最少,小于40%;当有氯剂加入时对所研究的重金属的蒸发都有不同程度地增加,其中以Zn的蒸发量增加最多.     

生活垃圾焚烧飞灰固化体力学及重金属浸出特性

以苏州七子山生活垃圾焚烧厂产生的飞灰为研究对象,采用水泥作为固化剂,研究水泥飞灰固化体的应力应变特征及重金属浸出特性,并探讨了水泥飞灰配合比、养护时间等关键性因素对这些特性的影响。实验结果表明:较养护3 d的样品,其余养护时间的样品强度平均增长了约96.2%,而其破坏应变平均减小了56%。随着水泥含量和养护时间的增加,飞灰固化体的强度上升,而其破坏应变减小,该趋势主要归因于钙矾石(AFt)的形成促进了飞灰固化体强度的发展。较飞灰原样,飞灰固化体的重金属浸出浓度随着水泥含量、养护时间的增加而降低了38%~99%,重金属的迁移被限制,主要归因于水化硅酸钙(C—S—H)和钙矾石(AFt)的形成,以及飞灰和水泥水化反应创造的强碱性环境。     

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.     

定pH值下垃圾焚烧飞灰酸中和容量与元素浸出行为的研究

采用定pH值滴定实验研究了不同pH值条件下,垃圾焚烧飞灰的酸中和容量和元素的浸出行为.实验中将浸取液的pH值分别控制在4、5、6、7,持续滴定150 h,在不同时刻测定溶液中主要元素和重金属等多种组分的浓度.研究表明,在每个pH值条件下,在滴定最初阶段,累积的消耗酸量迅速增加,随着溶液中离子浓度的增加,酸的消耗速度逐渐下降,在20 h左右,飞灰的中和反应趋于稳定.随着滴定的pH值由7下降到4,飞灰表现出的中和能力也相应加强.由于形成机理和在飞灰中的存在形式不同,滴定过程中,各种组分表现出不同的浸出行为,K、Na、Ca和Cl的浸出不受中和反应的控制,Si和SO24-的浓度在滴定初期达到最大值,然后下降.Cd和Zn的浸出速度与酸的消耗速度基本相同,Cu、Pb和Cr的浸出慢于酸的消耗.利用定pH值滴定实验能更好地研究飞灰浸出的过程和重金属的潜在浸出性,为在较长的时间尺度上准确预测和评价重金属的浸出行为提供了手段.     

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.     

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.     

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.     

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%.      

污泥飞灰中重金属不同浸出方法比较及综合毒性评价

通过高精度气流分级机对污泥飞灰进行粒径分级:1μm、1~2.5μm、2.5~10μm、10~50μm、50μm.采用HJT299-2007-硫酸硝酸法,HJ557-2009-水平振荡法,美国EPA的毒性浸出方法 TCLP,欧盟危险废物鉴别浸出标准(EN12457-3)对不同粒径飞灰中重金属浸出毒性进行对比研究,根据浸出结果建立了一种重金属浸出综合毒性的评价方法.结果表明,飞灰中的重金属含量及浸出量随飞灰粒径的增加而降低,其中重金属Zn和Cu在TCLP浸出方法中的1μm粒径段的浸出含量最高,分别为107.34 mg·kg~(-1)和318 mg·kg~(-1).TCLP法和硫酸硝酸法的重金属浸出量远高于欧盟(EN12457-3)和水平振荡法.根据比较重金属总体污染毒性指数OPTI值的大小,发现10μm的飞灰的OPTI值远大于10μm的飞灰的OPTI值,说明粒径小于10μm的飞灰更具有毒性,危害性更大.     

城市垃圾焚烧飞灰的硅酸盐水泥稳定化效果研究

采用南方某城市生活垃圾焚烧厂的飞灰进行了硅酸盐水泥稳定化效果及工艺的研究,实验分别就水泥添加量、添加剂的使用、养护时间和浸取剂pH值等因素,考察了飞灰中重金属(Cd,Pb,Cu,Zn)的稳定化效果.结果表明,当硅酸盐水泥/飞灰=10%(质量比)时,采用硅酸盐水泥处理焚烧飞灰的稳定化产物中重金属的浸出浓度都已满足危险废物填埋场入场控制标准;当使用硅酸盐水泥对焚烧飞灰进行稳定化处理时,1d后其水化反应基本完成,此后稳定化处理后焚烧飞灰的重金属浸出毒性趋于稳定;pH相关性实验表明,当使用浸取剂的pH值在3～11的范围变化时,处理后的焚烧飞灰其浸出液的pH基本稳定在7左右,证明该法产生的稳定化产物对环境pH值有很好的适应性.     

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.