垃圾焚燒灰渣穩(wěn)定化處理及浸出特性的研究.pdf

1、焚燒法是垃圾熱處理技術(shù)之一,它能夠大大減少和減小垃圾的重量和體積,節(jié)省填埋空間,同時(shí)還能夠從垃圾中回收熱能用于發(fā)電和供熱,因而在我國(guó)得到迅速的發(fā)展,根據(jù)我國(guó)固體廢棄物管理政策思路,焚燒在垃圾處理中的比例還將逐年增加。在歐洲,根據(jù)歐盟填埋委員會(huì)的要求,為減少有機(jī)垃圾的填埋,被焚燒的垃圾量在未來(lái)的幾十年中仍將增長(zhǎng)。然而焚燒產(chǎn)生仍會(huì)產(chǎn)生大量的固體灰渣,若管理不當(dāng),將會(huì)造成環(huán)境污染問(wèn)題。 焚燒飛灰由于含有大量的有毒重金屬和可溶性鹽類,被

2、公認(rèn)為危險(xiǎn)廢棄物,因?yàn)檫@兩者在與水接觸后將從飛灰中浸出,增加了飛灰的處置的難度和費(fèi)用。目前關(guān)于焚燒飛灰處理方面的研究是環(huán)境領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。盡管與飛灰相比,底渣對(duì)環(huán)境的污染較小,但由于其產(chǎn)量大,若全部采用填埋處理,仍將對(duì)日漸縮小的填埋能力造成負(fù)擔(dān),因而各焚燒廠都迫切地希望能夠找到最合適的處置方法,最優(yōu)化的解決方案就是回收底渣做建材,但在回用過(guò)程中,其重金屬和鹽類的浸出行為不得對(duì)環(huán)境造成不可接受的影響,因而對(duì)底渣的浸出特性的研究也是廢棄物管理

3、領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。 本文就以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：1)飛灰與水或穩(wěn)定劑溶液的接觸過(guò)程中Cr的溶出隨時(shí)間的變化；2)CO2作為穩(wěn)定劑和輔助穩(wěn)定劑的處理效果；3)化學(xué)穩(wěn)定化或分離法處理的飛灰在浸出實(shí)驗(yàn)前的干燥過(guò)程對(duì)浸出效果的影響；4)飛灰的水熱穩(wěn)定化工藝參數(shù)的確定；5)底渣的浸出特性；6)底渣的人工陳化對(duì)其浸出特性的影響。 研究結(jié)果表明,處理過(guò)程中Cr的溶出隨時(shí)間的增加而逐漸下降,說(shuō)明處理過(guò)程中含Cr礦物的溶解速度低于Cr(VI

4、)被還原的速度。當(dāng)飛灰懸浮液中未加入還原劑時(shí),Cr的溶出由其本身具有的單質(zhì)Al控制；當(dāng)加入Fe(II)后,Cr的溶出主要由Fe(II)控制。由于Cr(VI)的還原反應(yīng)與還原劑空氣/氧氣氧化反應(yīng)相互競(jìng)爭(zhēng),因而厭氧條件的存在有利于Cr(VI)的還原、穩(wěn)定。 采用CO2處理垃圾焚燒飛灰,對(duì)飛灰中的Cd和Pb具有一定的穩(wěn)定效果,對(duì)以陰離子狀態(tài)存在的鉻,具有促進(jìn)其溶出以利于其它穩(wěn)定藥劑處理的效果。延長(zhǎng)CO2對(duì)飛灰的作用時(shí)間,需要加入堿來(lái)調(diào)

5、節(jié)終止時(shí)的pH值,但不再提高穩(wěn)定效果；而當(dāng)處理溫度升高時(shí)CO2對(duì)Cr的促進(jìn)溶出效果降低；但對(duì)Cd和Pb的穩(wěn)定更有利。按照歐盟填埋標(biāo)準(zhǔn)所進(jìn)行的間歇式和柱式浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,處理(化學(xué)穩(wěn)定化或水洗)后的飛灰其浸出行為與浸出實(shí)驗(yàn)前是否進(jìn)行干燥有重要聯(lián)系。這是一個(gè)很重要的結(jié)論,因?yàn)槟壳皼](méi)有任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定,在對(duì)處理后飛灰進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)前是否應(yīng)該干燥。由于浸出實(shí)驗(yàn)的目的是反映填埋的條件,本部分研究結(jié)果建議,浸出實(shí)驗(yàn)應(yīng)該針對(duì)濕的、未經(jīng)干燥的材料,

6、盡管其可操作性不如對(duì)干燥材料所作的實(shí)驗(yàn)。對(duì)于Cr,干燥明顯降低飛灰的還原能力,從而限制了Cr的還原和穩(wěn)定,強(qiáng)烈影響其浸出行為,導(dǎo)致10-100倍的Cr浸出的增加。干燥還強(qiáng)烈影響Cd、Cu、Pb和Zn的浸出。對(duì)于Cd和Cu,干燥降低了產(chǎn)物的pH值,導(dǎo)致浸出增加。在柱式浸出實(shí)驗(yàn)中,干燥還引起很高的初始含鹽濃度,使得Cd、Cu和Pb浸出增加。這一效應(yīng)對(duì)Cd的影響尤其嚴(yán)重,Cd從干燥產(chǎn)物中的浸出是未干燥產(chǎn)物的100倍。 利用FeSO4對(duì)

7、焚燒飛灰進(jìn)行化學(xué)穩(wěn)定化時(shí),水熱條件有利于Pb,特別是Cr(VI)的穩(wěn)定。Pb在水熱條件下能轉(zhuǎn)化為不溶性氧化物；而Cr(VI)在水熱條件下容易被Al還原。水熱條件下Fe的產(chǎn)物是非常穩(wěn)定且比表面積較大的α-FeOOH,有利于綁定重金屬。在水熱條件下FeSO4的用量只需要5g/kg就能達(dá)到常溫下至少需要20g/kg才能達(dá)到的穩(wěn)定效果,因而水熱條件降低了化學(xué)藥劑成本。 磷酸鹽通過(guò)形成極為穩(wěn)定的羥基磷灰石能夠很好的穩(wěn)定住飛灰中的Cd、Cr

8、和Pb,穩(wěn)定化效果Pb>Cd>Cr。通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的研究,水熱條件下,推薦的工藝參數(shù)為磷酸根量用量6 g/kg干飛灰,液固比3 l/kg;常溫時(shí),相應(yīng)分別為10g/kg干飛灰,2 l/kg。水熱條件有助于減少磷酸根量,和提高液固比,前者可在保證穩(wěn)定效果的前提下,降低藥劑成本,后者有助于處理后飛灰可溶性鹽類的減量化。 根據(jù)對(duì)多個(gè)底渣樣品的L/S 2 l/kg間歇式浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,底渣屬于非危險(xiǎn)廢棄物,且大多數(shù)元素的浸出距標(biāo)準(zhǔn)限值

9、較遠(yuǎn),且只有部分元素(如As,Cr,Mo等)的浸出濃度超過(guò)惰性廢棄物的控制限值。 常規(guī)柱式浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,一些元素(如Na,K,Si等)的浸出特性隨液固比的變化具有一定的規(guī)律,這為以后研究間歇式和柱式浸出實(shí)驗(yàn)的相互關(guān)系打下基礎(chǔ)。流動(dòng)中斷實(shí)驗(yàn)證明在L/S 2 l/kg附近,大多數(shù)元素的控制礦物質(zhì)與溶液之間存在平衡,而L/S 10 l/kg后,平衡條件將不再存在(除少部分元素外),因而在對(duì)底渣的長(zhǎng)期浸出行為進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)時(shí),必須考慮