利用垃圾焚燒飛灰構建新型固化基質(zhì)共處置含鉻污泥的探索研究.pdf

1、城市垃圾焚燒(MSWI)飛灰的產(chǎn)生量正日益增加，因其富集重金屬和潛在的有機污染物而屬于危險廢物，需要進行無害化預處置后再進行安全填埋。與其他穩(wěn)定化方法相比，水泥固化法仍是當前較為經(jīng)濟、實用的方式，但這種方法具有增容比高，浪費水泥資源的缺陷。因此需要探索和設計低增容比、具有高效穩(wěn)定束縛重金屬能力的新型固化體系。 水泥基固化材料形成危險廢物固化穩(wěn)定化的基本體系，在水泥基固化體系的形成過程中，誘導其形成水化硅酸鈣(CSH)、鈣礬石(E

2、ttringit)、單硫鋁酸鈣(AFm)族等礦物相，通過包容、化學沉淀、物理和化學吸附和晶格中離子的取代等作用，實現(xiàn)對重金屬離子的穩(wěn)定束縛，是新型固化基質(zhì)設計的基礎。 本研究以實現(xiàn)MSWI飛灰的固化穩(wěn)定化和重金屬類危險廢物的安全處置為目標，利用MSWI飛灰富氯富硫的特性，探索以其為主要組分，分別與偏高嶺土、礬土水泥和堿礦渣等材料構建以AFm族-Ettringite-CSH為主相的新型的固化基質(zhì)，實現(xiàn)MSWI飛灰和重金屬污泥的共處

3、置。 通過浸出毒性實驗(TCLP)和重金屬化學形態(tài)分析考察它們對pb2+、Cd2+和Zn2+三種重金屬的束縛效果，結果表明新固化體系28天的TCLP重金屬浸出濃度低于閾值，優(yōu)于水泥參比體系。與強度高的傳統(tǒng)水泥固化體系對比，新固化體系的Pb、Zn、Cd等在化學形態(tài)中殘留態(tài)的比例相對較高，說明新基質(zhì)對重金屬的穩(wěn)定更倚重于化學束縛作用。 固化體系的抗壓強度表明，新固化體系養(yǎng)護28天后的強度可以滿足安全填埋的標準；偏高嶺土、礬土

4、水泥固化體系強度低于相應的水泥參比體系，而堿礦渣固化體系由于其致密的結構，強度大于參比體系。重金屬摻加量的增加會導致固化體系強度降低。 利用X射線衍射(XRD)、微商熱重法(DTG)和傅立葉紅外光譜(FTIR)等方法重點研究了固化體系微觀組成和結構，證實了新固化體系中AFm(Friedel)/Ettringite/CSH的共存。紅外光譜(FTIR)顯示新固化體系的SO42-、AlO6等無機基團的振動譜帶位置相對于水泥參比體系發(fā)生

5、了一定的偏移，這很可能是重金屬有進入有關礦物晶體引起的。 新型固化基質(zhì)應用于電鍍含Cr污泥的處置，是本研究的另一個探索重點。研究表明：不同污泥飛灰固化體系的強度可以滿足填埋標準，固化體系中Cr的TCLP浸出濃度低于控制閾值；化學形態(tài)分析表明，污泥固化體中Cr的殘留態(tài)比例高于傳統(tǒng)水泥固化體系；XRD和DTG分析發(fā)現(xiàn)：污泥固化體系中的主導相為同屬AFm族的單碳鋁酸鈣(CaCO3-AFm)；FTIR分析表明，新污泥固化體系的CO32-