垃圾焚燒飛灰重金屬脫毒及高值化利用.pdf

1、由于垃圾焚燒技術具有減容減量和回收熱量等優(yōu)點，促使我國垃圾焚燒產業(yè)迅速發(fā)展。2015垃圾焚燒量達到6175.5萬噸，占垃圾無害化量的34.3％，同時發(fā)電量達到了252億kWh。但垃圾焚燒產生的飛灰富集重金屬、二噁英等污染物，對環(huán)境存在危害性，飛灰的安全處置和綜合利用已成為城市可持續(xù)化發(fā)展的新挑戰(zhàn)。飛灰的高效脫毒無害化處置和高值化利用日漸受到重視。
　　本文以“水熱法耦合化學添加劑技術實現重金屬的深度穩(wěn)定化”為核心，重點針對飛灰重金

2、屬的穩(wěn)定化處置，設計正交實驗研究各參數對重金屬浸出毒性的影響，并嘗試在水熱條件下合成聚合物來固化飛灰中重金屬。其次，本文將土壤重金屬安全評估方法運用于飛灰處理中，評估穩(wěn)定化后的飛灰的環(huán)境威脅性，分析水熱法處理飛灰的可行性。最后，闡述飛灰的幾種高值化利用途徑，為后期飛灰綜合利用提供數據支持。本文工作的主要內容及結論如下:
　　(1)選取六種典型飛灰，研究其元素組成、粒度、微觀結構等物化特性和重金屬含量、腐蝕性等危害特性及浸出毒性來分

3、析典型飛灰特性。結果表明:焚燒廠類型、地區(qū)、焚燒爐型都會影響飛灰特性及毒性;飛灰粒徑普遍集中在0.1～100μm，PM10至少占70％，如果無序管理將對環(huán)境和居民健康造成危害;醋酸浸提法浸出毒性更大，衛(wèi)生填埋標準相對更為嚴格;飛灰中Pb含量較易超標，需重點開展穩(wěn)定化處理。
　　(2)以正交實驗為核心開展垃圾焚燒飛灰水熱條件下的重金屬穩(wěn)定實驗研究，探索水熱溫度、維持時間、添加劑種類和水熱氣氛等對重金屬固化效果的影響，提出優(yōu)化的工況參

4、數;分析水熱實驗前后飛灰物化特性、重金屬形態(tài)等變化，研究其固化機理;創(chuàng)新性的利用水熱合成地聚物固化飛灰，比較分析浸出毒性改善效果。結果表明:在液固比(L/S)=10∶1，添加飛灰量10％的Na2CO3，在300℃水熱中保持1h，重金屬固化效果最優(yōu)。水熱法同時實現了脫氯，反應后重金屬交換態(tài)比例大幅下降，利于降低飛灰的遷移性，增加惰性來實現重金屬的穩(wěn)定，降低風險，并以一種穩(wěn)定的、難以離子交換的形式存在。還發(fā)現水熱合成地聚合物固化效果更佳，各

5、重金屬離子參與地聚物結構的形成，能更有效地固定體系中的重金屬。
　　(3)開展了飛灰作為廢水處理吸附劑的吸附性能實驗并研究吸附動力學規(guī)律，闡述飛灰的幾種高值化利用新途徑，為飛灰綜合利用提供基礎數據支持。結果表明:飛灰吸附亞甲基藍與比表面積、灰種類有關，其吸附值主要用來表征中大孔孔容積，吸附過程中吸附速率呈先快后慢的趨勢。飛灰對亞甲基藍的室溫吸附更接近Langmuir吸附模型，擬二級動力學模型能準確描述此吸附機理。水熱后合成了類沸石