煤及其燃烧产物中微量元素的淋滤试验研究

用没ＰＨ值溶液对炉前原煤、灰化灰、底灰、飞灰进行了对比淋滤试验。重点考察了Ａｓ、Ｚｎ、ＰＢ、Ｎｉ、Ｓｒ等５种元素的淋出行为。发现溶液的ＰＨ、淋滤时间,特别是元素的性质及其赋存状态对元素的淋滤难易程度有重要影响,所分析的５种元素中,Ｓｒ以强淋滤为主,Ｐｂ和Ａｓ以强淋滤和中等淋滤为主,Ｎｉ以中等淋滤为主,而Ｚｎ则为难淋滤元素。     

煤及其燃烧产物中有害痕量元素的淋滤特性研究

通过对我国西北部上湾与石嘴山电厂原煤、底灰和飞灰中As、Pb、Cd、Mop、Mo、Co和U等有害痕量元素在不同条件下的淋滤实验,采用原子荧光光谱（AFS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了痕量元素在2套（6个）样品、3种淋滤介质、4个不同时间段获取的淋滤液中的浓度,对比不同元素间淋出率、60h的最大淋出率和淋滤强度的差异性,分析痕量元素在不同条件下的淋滤特性;通过对比元素在原煤和燃煤产物中的含量、60h的最大淋出率以及淋滤液中元素的浓度,参考相关地下水的环境质量标准对痕量元素的环境效应进行了综合评价：As与Se的淋滤性较差,淋滤液中的最大浓度较低,对环境造成危害的可能性很小;Pb与Cd在淋滤液中的最大浓度较高,可能对环境造成危害.Mo与Co的淋出性好,淋出率高,同时淋滤液中的最大浓度是三类地下水环境质量标准的5～10倍,对环境造成危害的可能性最大.     

黑曲霉对海口城市垃圾焚烧飞灰生物淋滤作用的影响

采用黑曲霉淋滤海口垃圾焚烧飞灰中的重金属,通过定期监测淋滤过程中的菌体浓度,pH值和飞灰中四种超标重金属Cr、Zn、Cd、Pb在淋滤液中的浓度来探讨黑曲霉对海口城市垃圾焚烧飞灰生物淋滤作用的影响.结果表明:在生物淋滤初期,黑曲霉生长延迟,对飞灰中重金属的滤出作用不明显.随后黑曲霉菌丝浓度缓慢升高,淋滤液pH下降,4种金属在淋滤液中的浓度均不断增加,Cr、Zn、Cd、Pb分别在第12、12、9、12天达到峰值1.51 mg/L、75.72 mg/L、2.18 mg/L、19.09 mg/L.在第18天实验结束时,这4种重金属在淋滤液中的浓度均随菌丝球的出现显著下降.因此黑曲霉可有效去除飞灰中的Cr、Zn、Cd,Pb,并通过将其固定在菌丝球中,降低其在淋滤液中的浓度.     

酸性水动态淋滤与静态浸泡土壤中氟的实验研究

模拟研究了不同pH值的淋滤液对土壤的动态淋滤及静态浸泡,用氟离子选择电极法测定了不同pH值淋滤液在不同时间段获取的淋出液中氟浓度以及淋滤后残渣中的氟含量,结果表明:淋滤液的pH值、淋滤时间以及土壤中氟的赋存形态对氟的淋出影响重大。淋滤液的酸性越强,土壤中氟的最大淋出浓度越大,土壤中被淋出的氟含量越高,淋出率也越高且氟的淋出主要集中在淋滤初期60h内,后渐趋于平缓;动态淋滤淋出的氟含量及溶出率均稍高于静态浸泡,这可能源于动态淋滤较强的分子运动,进而使提取剂充分渗透到土壤基质中。黄壤、黄棕壤、水稻土在pH=3的淋出液中的氟浓度变化曲线表明土壤淋洗作用更多的是将土壤中的可溶性氟盐淋洗掉。可溶性氟盐越多,被淋失的氟就越多。     

煤矸石中重金属的淋滤特征研究

以内蒙古某矿区的煤矸石为研究对象,采用试验模拟法对煤矸石中的重金属的淋滤特征进行研究.结果表明:经过8 d的淋滤试验,重金属淋滤强度达到稳定,各个样品中各元素的最大淋出率平均值为:Cd＞Cr＞Pb＞Cu＞Hg＞As;Hg,Cr,Cd元素的最大淋出率与样品中元素背景值负相关;淋滤液中的As来源于硫化物的风化;煤矸石中重金属对环境的影响主要发生在淋滤初期,且重金属在自然条件下的淋滤过程对环境的影响较小,只有Cr和Cd的浓度超过了国家地表水Ⅲ类水质标准.     

垃圾焚烧飞灰浓度对黑曲霉生长及重金属生物淋滤效果的影响

采用黑曲霉生物淋滤飞灰中的重金属,探讨了不同飞灰浓度对菌体生长、pH值、产生的有机酸种类及金属溶出效果的影响,并比较了生物淋滤处理前后飞灰的浸出毒性.结果表明,黑曲霉在代谢生长过程中产出的有机酸使pH值下降,将重金属从固相的飞灰中溶出.呈碱性并含有毒重金属的飞灰使黑曲霉的生长出现了延迟期.当飞灰质量浓度为20 g/L时,菌体生长量在192 h达到最大值(28.61 g/L),淋滤结束后的最低pH值为3.85,重金属溶出效果最佳.其中,Cd的溶出率达93.06%,Mn、Pb和Zn的溶出率均在70%左右,Fe、Cr和Cu的溶出率分别为22%、33%和47%.经生物淋滤后的飞灰中7种重金属浸出浓度远低于国家控制标准.     

煤中微量元素的环境效应

以华北某电厂燃煤为例,探讨了煤中微量元素的环境效应评价方法。通过电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)等方法测定了电厂循环流化床炉原煤、飞灰、底灰中F,Pb,Hg,等11种微量元素的含量,通过淋滤实验测得了原煤及底灰中Pb、Hg、Cr等7种微量元素的淋出率,并测定了煤堆附近土壤中Cd、Hg、Cr等6种微量元素的含量,计算出了煤中微量元素对大气、水和土壤环境的污染因子。结果表明,燃煤中元素F、Hg、Se、Cl挥发性较强,燃煤中微量元素对大气环境的综合污染因子达3.5,属重污染。元素Hg、As的淋出率较高,原煤和底灰中微量元素对水环境的综合污染因子分别为0.71和0.88,污染程度属微污染。土壤对Cd、Hg、Pb等元素的富集程度很高,煤中微量元素对土壤环境的综合污染因子为0.98,属微污染。     

硅酸盐细菌脱硅处理对垃圾焚烧飞灰生物淋滤效果的影响

从土壤中分离筛选到1株硅酸盐细菌SDB6,经鉴定为胶质芽孢杆菌.探讨了氮源、初始pH值、温度、转速以及装液量对菌体生长的影响,并对影响因素进行正交优化,得到最佳培养条件为:质量浓度10 g/L酵母粉为氮源,250 mL锥形瓶中装液量为50 mL,初始pH值7.5,温度30℃,转速180 r/min.利用1株耐重金属黑曲霉AS 3.879M对原始飞灰和SDB6脱硅处理后的飞灰进行生物淋滤处理20 d,对比分析淋滤液中有机酸浓度、溶出金属浓度以及处理后飞灰的浸出毒性.结果表明,与未脱硅飞灰相比,脱硅与生物淋滤组合处理后的飞灰中金属溶出效果显著提高.Cu、Mn、Cr、Zn以及Fe的溶出率分别达到了31%、75%、60%、60%和48%,飞灰中50%的金属(Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Pb、Zn)被浸出.处理后飞灰浸出毒性远低于国家标准,可以安全地进入填埋场或进行资源化利用.     

不同淋滤条件对麦饭石溶出性能的影响

随着脱盐技术的广泛应用,低矿化度水的健康风险日益凸显,麦饭石作为脱盐水的再矿化材料具有很大的应用前景,然而当前对麦饭石在淋滤条件下水岩作用的研究较少。为了探究不同淋滤条件对麦饭石溶出性能的影响,文章结合麦饭石的SEM、XRF和XRD表征,通过改变淋滤液pH值、离子强度、流速和麦饭石粒径等条件开展柱实验,对麦饭石渗出液的TDS、Na、K、Ca、Mg、Sr、Al含量进行测试,从而确定麦饭石矿化的最佳条件。结果显示,淋滤液为弱酸性、离子强度增大都更利于麦饭石中Sr的溶出。淋滤液流速减小、麦饭石粒径减小、间断通水增加了麦饭石与水的接触时间,使晶体结构中的Na、Ca、K、Mg、Sr与Al发生了离子交换反应,导致麦饭石渗出液的TDS、Na、K、Ca、Mg、Sr含量增加,而Al含量反而降低。麦饭石的最佳淋滤条件为:流速为5 mL/h,麦饭石粒径为80～120目,淋滤液离子强度为4～8 mmol/L NaCl,此时渗出液中的有益元素Ca、Sr含量较高,限制性指标Na、Al含量较低。     

广西茶山锑矿尾砂中微量元素的淋滤实验研究

采用干湿交替和完全浸没的方法,运用柱淋滤实验研究了广西南丹地区茶山锑矿选矿尾砂中微量元素的淋滤行为,淋滤液采用了模拟酸雨(pH 4.0～4.4)和河水(pH 8.0).结果表明,尾矿砂具有一定的酸中和能力,即使用pH 4.0～4.4的酸性溶液淋滤,产生的淋滤液也是偏碱性的,pH基本在7.2～8.0之间.与As和Pb相比,Sb更容易从尾矿砂中淋滤出来;干湿交替条件下Sb的淋出明显高于完全浸没条件,As更容易在完全浸没条件下淋出,且浸没间隔时间越长淋出浓度越高,间隔时间为5 d和10 d时As的淋出浓度比1 d和2 d时高出1～2倍;Mn和Zn具有相似的特点,它们受pH的影响较大,在模拟酸雨淋滤的淋出浓度明显高于河水淋滤,而干湿交替条件和完全浸没条件以及间隔时间对它们的淋出影响较小;Sr的淋出率较高,基本没有受到本实验中淋滤液和干湿交替条件以及完全浸没条件的影响;Pb基本没有淋出;尾矿砂内部的碱性环境和干湿交替条件是控制重金属锑淋滤的主要机制.     

内配燃料垃圾焚烧飞灰烧结无害化处理实验研究

研究了一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化处理的工艺,该工艺是将飞灰与不同比例煤粉混合并添加助熔剂进行造粒烧结。通过对试样进行热流和热重测量,分析了飞灰试样在加热过程中热重变化的规律,并利用XRD、扫描电镜、氮吸附分析仪等仪器分析手段对烧结试样的物相、微观形态和孔隙特性等物理化学性质进行了研究。最后采用电感耦合等离子体发射光谱仪对烧结试样重金属浸出性进行了分析。实验结果为飞灰烧结炉的设计和内配燃料烧结工艺运行参数的制定提供了依据。     

膜浓缩液淋滤飞灰重金属迁移特性及化学形态变化特征

为解决膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰难以处理处置的问题,以淋滤柱为试验装置,以膜浓缩液淋滤3种不同填充高度(25.50、16.60、12.70 cm)的生活垃圾焚烧飞灰为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、XRF(X射线荧光光谱分析)和重金属化学形态分析等手段,分析淋滤过程对飞灰中重金属Cd、Cu、Zn、Pb的去除效果及转化机理. 结果表明:①通过膜浓缩液淋滤飞灰实现了飞灰脱氯的效果,填充高度H3(12.7 cm)对氯的去除率达到88%. ②填充高度H3 (12.7 cm)对重金属的脱除效果最好,对Pb、Cu、Cd和Zn的去除率分别为41.83%、0.23%、0.21%和0.57%. ③淋出液中重金属离子主要来自飞灰中弱酸可提取态的重金属,其中淋滤过程对残渣态、可氧化态重金属等影响较小. ④3种填充高度均使飞灰中重金属的浸出浓度有所降低,其中H3 (12.7 cm)填充高度的淋滤灰渣相比于飞灰的浸出浓度减少了90%. 研究显示,膜浓缩液淋滤飞灰可脱除飞灰中的氯盐和部分重金属,降低重金属浸出浓度,为飞灰资源化利用提供了新思路.      

不同活化条件下粉煤灰中锂的酸碱溶出特性

粉煤灰提取氧化铝作为其资源高值利用的重要途径之一引起广泛关注.由于粉煤灰中还含有一定丰度Li（锂）元素,在提取氧化铝的同时实现Li的协同提取对于进一步提高粉煤灰的资源利用效益意义重大.为认识粉煤灰中Li的溶出特性,分别考察了原粉煤灰、CaO煅烧活化粉煤灰和Na₂CO₃煅烧活化粉煤灰中Li在酸性溶液和碱性溶液中的溶出特性,并采用XRD（X-射线衍射）分析了粉煤灰浸取前后的物相变化,结合Li溶出率的变化,阐释了Li在不同浸出条件下溶出率差异的原因.结果表明:在相同浸出温度（100℃）下粉煤灰直接在酸性溶液和碱性溶液中的溶出率相对较低,分别仅为28%和36%;而经CaO和Na₂CO₃活化后粉煤灰中Li的溶出率显著提高,活化后粉煤灰中Li在酸性溶液中的溶出率可达到98%和86%,均高于碱性溶液中Li的溶出率（86%和67%）.XRD的分析结果进一步表明,部分Li可能赋存于非晶相或晶相表面,这部分Li易于被酸或碱直接浸出;部分Li可能镶嵌在莫来石、石英等晶相内部,不易被溶出,经CaO和Na₂CO₃助剂活化后,部分Li又重新嵌入到钙黄长石、霞石等新生成物相的晶格中,而这些物相更易于与酸反应,因而酸性溶液中Li的溶出率普遍高于碱性溶液中的结果.      

渗滤液浸沥下稳定化飞灰中重金属的浸出行为

稳定化飞灰与生活垃圾混合填埋过程中,在渗滤液浸沥作用下,存在稳定化飞灰中重金属溶出的风险.为探究渗滤液浸沥环境下稳定化飞灰中重金属的浸出行为,基于浸提实验,以填埋场早期、晚期渗滤液为浸提剂,研究了不同液固比（10：1、20：1、30：1、50：1、100：1、150：1、200：1）条件下磷酸稳定化飞灰、螯合剂稳定化飞灰中重金属（Cd、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni）的浸出行为.结果表明：随着液固比的增加,浸出液中Cd、Cu和Zn浓度先上升后下降,在液固比20：1时达到最大值,Pb的浸出浓度随液固比的升高整体呈现缓慢增加的趋势,Cr、Ni浸出浓度变化较小,液固比对其影响不显著;Cd和Cu在早期渗滤液浸沥环境下更容易浸出,Zn、Pb、Cr、Ni在早期、晚期渗滤液浸沥环境下差别不大.在两种渗滤液浸沥环境下,螯合剂稳定化飞灰比磷酸稳定化飞灰具有更好的稳定性.     

碳酸化对不同碱度飞灰中重金属的长期影响

通过对不同地区生活垃圾焚烧飞灰进行碳酸化处理,采用XRF,SEM以及XRD分析飞灰理化特性,通过pH值测定、重金属浸出实验以及重金属形态分析探究CO₂对不同焚烧飞灰中超标重金属Zn、Pb、Cd的长期影响研究.结果表明,由于焚烧过程中烟气排放限值降低需喷入大量氢氧化钙等脱酸剂,导致焚烧飞灰呈现不同碱度特性.根据醋酸缓冲溶液法浸出实验后的飞灰浸出液pH值,将飞灰分为“酸灰”与“碱灰”,并对两类飞灰进行长期碳酸化实验.对比碳酸化前后飞灰中重金属的浸出毒性,“酸灰”中重金属浸出毒性远大于“碱灰”,但是碳酸化处置后“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度分别降低10%~18%和9%~30%;“碱灰”中重金属Zn和Cd的浸出浓度显著增大,且浸出浓度最大超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》的1.46与63.2倍;碳酸化对“酸灰”与“碱灰”中的两性重金属Pb的浸出不具有规律性,但总体而言,碳酸化对“碱灰”中重金属Pb的影响更大.最后通过BCR连续分级提取法分析碳酸化前后飞灰中重金属形态的变化规律,碳酸化后,“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T4赋存占比增加的影响呈下降趋势,但部分样品中T1赋存占比有增加现象,说明此类重金属仍存在浸出风险,而“碱灰”碳酸化后重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T1赋存占比增加的影响呈增加趋势.因此在填埋处置前应重点关注不同碱度飞灰中的重金属浸出特性,为飞灰长期稳定填埋提供保障.     

不同pH淋滤条件下飞灰中铬、锌、镍、铅的环境效应

粉煤灰是煤炭燃烧后的副产物,富集于粉煤灰中的微量元素在风化、淋溶等外力作用下极易释放到环境中。pH是影响微量元素淋滤行为的重要因素,利用室内砂箱仿真模拟试验研究不同pH淋滤条件下粉煤灰中微量元素的迁移行为具有重要意义。研究结果表明：不同pH条件淋滤后的粉煤灰中Cr、Zn、Ni和Pb的含量都降低。淋滤后水体中Cr的浓度随着pH的升高呈先增大后减少的趋势,在pH为10时达到峰值;Zn、Ni和Pb的浓度随着pH的升高均呈现先减小后增大的特征。淋滤后土壤中Cr元素含量随pH值的升高表现为先减小后增大;Zn、Ni和Pb含量的变化趋势相似,在pH值为2—6.8时减小,随着pH值的继续升高,在pH为10左右达到峰值,随后下降。粉煤灰在短期淋滤条件下对土壤生态环境影响较小,一般情况下可以忽略。     

Evaluation of PCDD/Fs and metals emission from a circulating fluidized bed incinerator co-combusting sewage sludge with coal

The emission characteristics of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs) and heavy metals were evaluated during co-combustion of sewage sludge with coal from a circulating fluidized bed incinerator. The stack gas, slag and fly ash samples were sampled and analyzed. The gas-cleaning system consisted of electrostatic precipitators and a semi-dry scrubber. Results showed that the stack gas and fly ash exhibited mean dioxin levels of 9.4 pg I-TEQ/Nm 3 and 11.65 pg I-TEQ/g, respectively, and showed great similarities in congener profiles. By contrast, the slag presented a mean dioxin level of 0.15 pg I-TEQ/g and a remarkable difference in congener profiles compared with those of the stack gas and fly ash. Co-combusting sewage sludge with coal was able to reduce PCDD/Fs emissions significantly in comparison with sewage sludge mono-combustion. The leaching levels of Hg, Pb, Cd, Ni, Cr, Cu, and As in the fly ash and slag were much lower than the limits of the environmental protection standard in China. These suggest that the co-combustion of sewage sludge and coal is an advisable treatment method from an environmental perspective.     

果蔬垃圾乳酸发酵液对焚烧飞灰中氯和重金属脱除的影响

以果蔬垃圾的乳酸发酵液为浸出液,以纯水为对照,考察了乳酸发酵液对飞灰中氯的脱除效果。结果表明:与水洗相比,乳酸发酵液可脱除飞灰中59.3%的水不可溶性氯,使处理后的飞灰入窑比从0.57%增加至1.74%。此外,虽经乳酸发酵液浸出后的飞灰中出现重金属的富集现象,但按照以氯为限值计算的入窑比(1.74%)反推入窑飞灰中重金属的含量可知:入窑飞灰中重金属含量远低于HJ 662—2013《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》标准中规定的限值。因此,以乳酸发酵液进行酸洗替代水洗有利于飞灰通过水泥窑协同处置技术进行利用。