無機添加物穩(wěn)固垃圾飛灰重金屬實驗研究.pdf

1、與其他生活垃圾處理技術(shù)相比，焚燒法占地面積小，消毒徹底，減容效果顯著，還能回收一部分熱能，因此在我國發(fā)展迅速。但焚燒產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰富含大量有毒重金屬，被列為危險廢棄物，必須經(jīng)有效處理后方可填埋。水泥固化、化學藥劑穩(wěn)定化及熱處理是目前垃圾焚燒飛灰處理的主要方式。水泥固化技術(shù)工藝成熟、操作方便、成本低，但飛灰增容增重比大，加之飛灰中的鹽分高，固化體易破裂;化學藥劑穩(wěn)定化技術(shù)穩(wěn)定化程度高、增容增重小，但多種重金屬的同步固化實現(xiàn)困難，藥劑生

2、產(chǎn)成本高;熱處理技術(shù)重金屬浸出濃度低，處理后的飛灰化學性能和機械性能好，但高溫熱處理消耗大。尋找一種重金屬穩(wěn)固化效果好、成本低、能耗少、可實現(xiàn)飛灰的資源化利用的方法是目前亟需解決的問題。
　　本文提出一種使用少量硅灰或硅膠等無定形納米級SiO2材料進行中溫熱處理穩(wěn)固垃圾飛灰重金屬的方法，并與NaH2PO4處理法和硅灰/硅膠養(yǎng)護法進行對比，采用國標醋酸溶液緩沖法和歐盟去離子水法兩種浸出標準，對三種處理后的飛灰固化體進行浸出實驗，研究

3、相關(guān)工藝參數(shù)對重金屬浸出濃度的影響規(guī)律，通過BCR連續(xù)浸提實驗考察反應前后重金屬形態(tài)的變化，并結(jié)合XRD、SEM、BET等測試手段觀察反應前后飛灰物相、微觀形貌、孔隙分布的變化，分析重金屬的穩(wěn)固化機理。本文得到的主要結(jié)論如下:
　　NaH2PO4處理垃圾飛灰可有效降低浸出液中Pb的濃度。隨著NaH2PO4的添加量的增加，國標和歐標浸出液中重金屬的濃度均呈下降趨勢。當NaH2PO4添加量達到4％后，重金屬濃度下降趨勢變緩。反應溫度越

4、高，國標和歐標浸出液中重金屬濃度越高，當反應溫度為20℃時，重金屬穩(wěn)固化效果最好。固化時間越長，國標和歐標浸出液中重金屬濃度越低，對于NaH2PO4處理后的飛灰而言，3天的固化時間已經(jīng)足夠。隨著初始液固比的升高，國標法浸出液中Pb、Cd、Cu、Zn濃度大致呈下降趨勢，而在歐標法浸出液中其濃度趨勢相反。XRD分析結(jié)果顯示，NaH2PO4與CaClOH等物質(zhì)反應生成Ca5(PO4)3Cl和Ca5(PO4)3OH等物質(zhì)，轉(zhuǎn)變了重金屬的化學形態(tài)

5、，將重金屬穩(wěn)固在磷酸鹽晶格中，降低了飛灰的浸出毒性。
　　硅灰和硅膠處理垃圾飛灰，若采用空氣養(yǎng)護，歐標法浸出液中Pb、Cd、Zn、Cu的濃度稍有下降;若采用蒸汽養(yǎng)護，歐標法浸出液中重金屬的濃度均顯著降低。當硅灰添加量為10％或JN-40硅膠添加量25％，蒸汽養(yǎng)護30天時，歐標法浸出液中Pb的濃度下降到0.04mg/L和0.05mg/L，Cd的濃度可下降到0.049mg/L和0.045mg/L，Cr的濃度可下降到0.58mg/L和0

6、.48mg/L，Cu的濃度可下降到0.03mg/L和0.01mg/L，Zn的濃度可下降到0.04mg/L和0.05mg/L，選擇合適的參數(shù)適當調(diào)節(jié)Cr的浸出濃度，硅灰/硅膠蒸汽養(yǎng)護樣可滿足歐盟填埋場標準。XRD分析結(jié)果顯示，在蒸汽養(yǎng)護條件下，硅灰和硅膠與飛灰中的含鈣物質(zhì)和重金屬物質(zhì)反應生成CSH膠體或硅酸鹽如CaSiO3、PbSiO3等;此外，飛灰中的堿性物質(zhì)CaClOH與重金屬物質(zhì)、空氣中的CO2反應生成CaCO3、Cu2(OH)2C

7、O3、ZnCO3、Zn(OH)2等物質(zhì)。在高pH值如歐盟去離子水浸出標準下，CSH膠體、硅酸鹽、重金屬堿類和碳酸鹽比較穩(wěn)定，可有效抑制重金屬的浸出;而在低pH值如國標醋酸法浸出標準下，CSH膠體遭酸蝕破壞，重金屬堿類和碳酸鹽完全溶解，導致重金屬穩(wěn)固效果不佳。
　　硅灰和硅膠中溫熱處理飛灰過程中，硅灰和硅膠與飛灰中的鈣基物質(zhì)反應生成CaSiO3、Ca2SiO4、Ca3SiO4Cl2、Ca3Fe2(SiO4)3以及氫氧硅磷灰石等硅酸鹽

8、相，轉(zhuǎn)變了重金屬的化學形態(tài)，將重金屬穩(wěn)固在硅酸鹽晶格中，降低了飛灰的浸出毒性;在硅灰添加量為10％或JN-40硅膠添加量25％，熱處理溫度600℃條件下，熱處理1h后，飛灰國標法浸出液中Pb的濃度由11.91mg/L分別降至0.79mg/L和0.78mg/L，Cd的濃度由3.18mg/L分別降至0.09mg/L和0.10mg/L，Zn的濃度由9.48mg/L分別降至0.28mg/L和0.74mg/L，Cu的濃度由7.45mg/L分別降至