Effectiveness of novel and traditional treatments on the performance of incinerator bottom ash waste

Management of natural aggregate resources has become one of the most important challenges in construction, especially for high demand applications such as roads. Incinerator bottom ash (IBA), which is produced from burning domestic waste, has been considered a useful solution to the shortage of natural resources. In this research, IBA was mixed with limestone to produce an acceptable blend for use as a road foundation layer. Novel and traditional additives were adopted to improve the mechanical properties of IBA blends. The study focused on the treatment effect of additives on the mechanical characteristics of IBA blends under monotonic and cyclic triaxial stresses. The investigation evaluated fundamental material properties, including resilient modulus, initial Young's modulus and Poisson's ratio. Two nonlinear empirical models were adopted to depict the experimental resilient modulus results of the IBA blends. An approach has been proposed to predict realistic and representative values of resilient modulus for the material. In addition, a new relationship has been established between Young's modulus, resilient modulus and Poisson's ratio. Triaxial test results revealed that additives are more efficient with the control limestone blend than with the IBA blends. Novel additives, such as enzyme I and silica fume, produced a noticeable improvement in IBA properties in comparison to traditional additives.     

灰场回水减少的原因分析及对策

针对老燃煤发电厂贮灰场回水逐年减少的状况，采取了在贮灰场水面上安装可移动式漂浮筏的措施，作为灰场回水取水的漂浮泵站，增加了灰场回水流量，解决了因回水不足而使用水库水作补水的问题。     

再生铝飞灰重金属的浸出毒性特征及其控制

采用再生铝飞灰为研究样品,研究了飞灰重金属浸出毒性水平以及飞灰浸出毒性特征,同时探讨了飞灰的处理处置工艺。结果表明：飞灰中Pb、Cd和Zn浸出浓度超标,超标率为100%,属于具有浸出毒性的危险废物,必须对其进行稳定和固化;再生铝飞灰中锌的浸出浓度所占比例最大,铅的浸出浓度次之,两者之和占总量的98%以上,再生铝飞灰中主要有害重金属为Zn和Pb;并结合当前飞灰的处理处置工艺,提出的可能的控制方法为水泥固化和药剂稳定法,为同类研究提供参考。     

化工污泥基轻质填料的制备及其应用

将化工污泥焚烧灰渣掺入粘土、干燥化工污泥为原料,添加自制无机重金属稳定剂S01,经烘干、预热、焙烧等工艺过程,制备了粒径为10~20 mm的水处理填料。通过单因素实验考察了干污泥添加量、污泥焚烧灰渣添加量、S01添加量、预热时间、烧结温度等工艺条件对填料性能(堆积密度、吸水率)的影响,确定了填料的最佳制备条件:干污泥添加量20%,焚烧灰渣添加量40%,S01添加量5%,预热时间30 min,烧结温度1150℃。此时,填料的堆积密度为569.11 kg/m3,吸水率为9.84%,重金属浸出浓度远远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)》的浓度限值。采用扫描电镜观察了填料表面和内部孔隙特征,发现最佳制备条件下制得的填料表面粗糙多孔,内部具有发达的孔道结构。开展了填料的生物挂膜研究,结果表明,在挂膜启动13 d后,化工污泥基填料滤池的COD和氨氮去除率均趋于稳定,分别达到95.6%和71.8%,该处理效果略优于市售填料。验证了化工污泥基填料应用于生物滤池的可行性。     

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。     

飞灰熔融气相污染物释放规律研究

采用国内某垃圾焚烧电厂产生的飞灰,分析不同熔融温度与砂子添加量对飞灰熔融过程中烟气污染物组分和产生量的影响,利用自行设计的管式炉及尾气收集装置进行飞灰高温熔融试验并对熔融烟气进行收集分析。通过重量差减法、X射线荧光光谱仪、原子吸收光谱法、电化学法等测定飞灰熔融过程中挥发分和气相污染物产量;利用热力学模型模拟不同熔融温度和不同砂子添加量条件下,挥发分及气相污染物的产量。结果表明:模拟温度为1 000~1 600 ℃(试验温度为1 450和1 550 ℃)、砂子添加量为10%~30%时,飞灰熔融过程中的污染物主要以熔融飞灰和HCl、H₂S、SO₂等的形式存在,随着温度和砂子添加量的增加,挥发率均增加,且温度的影响大于砂子添加量;模拟值与试验值变化趋势吻合较好,模拟值略大于试验值;熔融飞灰中主要以钠盐、钾盐和氯盐为主,且包含易挥发的Pb和Zn;熔渣中主要以硅酸、铝酸或硅铝酸钙盐为主,同时包含少量的硫化物及氯盐;1 450 ℃,砂子添加量为15%时,熔渣重金属浸出满足GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》的要求。     

掺烧污泥型粉煤灰矿化封存二氧化碳

为了探索燃煤电厂掺烧市政污泥并利用该粉煤灰矿化封存CO₂的处理模式,研究掺烧污泥型粉煤灰矿化封存CO₂的能力和影响因素,并对该粉煤灰和矿化灰渣进行表征分析,同时研究其矿化反应机理。结果表明,掺烧污泥型粉煤灰中含有大量的反应活性较强的Ca、Mg元素,矿化封存CO₂能力强,最优反应条件为碳酸钠溶液质量浓度3%、CO₂流量200 mL·min⁻¹、粉煤灰投加量50 g·L⁻¹、温度100 ℃和反应时间80 min,此时单位粉煤灰矿化封存CO₂量可达到最大值125.05 mg·g⁻¹。反应产物矿化灰渣的微观形貌发生了较大改变,掺烧污泥型粉煤灰中钙离子大量溶出并经过碳酸化反应生成了碳酸盐沉淀。该处理模式有望大规模推动市政污泥的无害化、减量化和资源化并就近实现燃煤电厂碳减排,进一步拓宽粉煤灰大规模综合利用领域。     

颗粒床过滤/催化反应器协同处理模拟烟气中的气-固相污染物

制备了应用于颗粒床过滤/催化反应器中的氧化铜/活性炭催化剂(CuO/ AC),并探究其协同去除模拟烟气中气-固相污染物(如NO、SO₂及飞灰等)的效果。结果表明：协同催化/过滤NO、SO₂和飞灰的去除效率分别为50%~61%、69%~81%和89%~99%;当CuO/AC催化剂吸收SO₂转换成CuSO₄-CuO/AC催化剂时,对NO的还原能力得以提升。利用BET和FESEM/EDS考察了飞灰对协同去除污染物的影响,发现细颗粒(约为 4 μm)会阻塞并减少催化剂表面和孔洞体积,并轻微降低催化剂对NO和SO₂的去除效率。造成前述现象的原因可能是颗粒床反应器床质的磨耗行为提高了催化剂在烟尘环境下的负荷能力。颗粒床过滤/催化反应器具有协同处理气状及粒状污染物的潜力。     

烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中铝元素

为实现粉煤灰的高效资源化,并控制资源化过程中的能耗,采用NaOH为烧结助剂,利用烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中的铝元素;在探究最佳工艺条件的同时,通过分析烧结产物矿物组成及官能团的变化来探究粉煤灰烧结活化的机理。结果表明,当烧结温度为550 °C、NaOH/CFA 质量比=1.40、硫酸浓度为30%、烧结时间为10 min的条件下,铝元素浸出率可达95.00%以上。在粉煤灰烧结活化过程中,莫来石及非晶态硅铝化合物与NaOH反应,其中的铝氧八面体结构转变为铝氧四面体结构,铝氧四面体与硅氧四面体结构相结合形成以四元环和六元环为基本结构的铝硅酸盐,即八面沸石和霞石。在酸浸过程中,八面沸石和霞石与硫酸发生反应使铝元素以离子形式存在于酸浸液中,其中霞石相更有利于烧结产物的酸浸过程。该研究结果可为烧结活化-酸浸法浸出粉煤灰中铝元素提供参考。     

高活性吸收剂脱硫脱氮的研究

针对目前干法脱硫工艺中吸收剂活性和钙利用率比较低的问题,开发了一种具有较高活性的吸收剂,用于烟道喷射脱硫脱氮.用实验设计方法研究了影响吸收剂活性的因素,得出高活性吸收剂的制备条件.并进行了脱除实验.