城市生活垃圾焚燒飛灰性質(zhì)及其重金屬穩(wěn)定化技術(shù)研究.pdf

1、本文以上海2座大型城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠為依托，對飛灰性質(zhì)進(jìn)行長期、系統(tǒng)分析研究，據(jù)此確定飛灰的主要污染特性和關(guān)鍵影響因素，并結(jié)合焚燒廠爐前垃圾組分中重金屬源特征，探討操作條件對飛灰毒害性的影響，最后在此基礎(chǔ)上確定了飛灰的重金屬化學(xué)藥劑穩(wěn)定化處理工藝。研究主要結(jié)論如下：1)飛灰具有含水率低(0.08％～1.15％)、質(zhì)輕(0.646×103～0.776×103kg/m3)、滲透系數(shù)大(8.71×10-5～1.16×10-4cm

2、/s)、吸水性強(qiáng)的特點(diǎn)，粒徑呈正態(tài)分布趨勢。含水率20％時(shí)，飛灰的壓縮系數(shù)達(dá)到最小值，承載力最大，干密度亦最大。飛灰加水后(20％)孔隙率減小，出現(xiàn)大量中孔，放熱比較強(qiáng)烈，在加水后第6分鐘達(dá)到最大放熱速率，累積放熱量可達(dá)到51J/g(24h)。2)飛灰的主要組成元素(含量大于1％，干重)為Si、Al、Ca、Cl、Na、K、Mg、Fe、C、S和O。與國外飛灰相比，Na的含量高，而重金屬元素中Hg含量高，As、Cd、Ni、Pb和

3、Zn總量較低。飛灰中的全鹽量高達(dá)11.6％～26.7％，主要為Ca、Na和K氯的化物。飛灰的二惡英毒性當(dāng)量濃度為0.73～4.46 ng TEQ/g，二惡英類化合物具有相似的分布規(guī)律，對毒性當(dāng)量濃度貢獻(xiàn)率最大的是2,3,4,7,8-PeCDF(29％～33％)，其次是1,2,3,7,8-PeCDD(21％～26％)。3)飛灰中重金屬Pb、Hg、Cd和Zn是主要污染元素，Pb和Hg浸出濃度超過危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)限值，屬危險(xiǎn)廢物，其

4、中Pb是重點(diǎn)污染元素?？山龅腜b和Zn主要以酸溶態(tài)形式存在，而Cd主要以酸溶態(tài)和離子交換態(tài)形式存在，水溶態(tài)的重金屬含量較小。除Ni和Cr外，重金屬含量隨飛灰粒徑減小呈增大趨勢，Cr、Ni、Zn、Hg和Pb浸出量呈逐漸增大趨勢。浸出柱實(shí)驗(yàn)浸出液中各種重金屬的濃度均隨浸取劑與飛灰比值(L/S)增大而減小，并在L/S＞2后趨于穩(wěn)定，釋放能力由強(qiáng)到弱為：Cd＞Ni＞Cu＞Pb＞Zn＞Cr。4)受飛灰自身性質(zhì)影響，混合方式(翻轉(zhuǎn)和水

5、平振蕩)、靜置時(shí)間和浸取劑離子強(qiáng)度對飛灰重金屬的浸出影響不明顯；加大L/S對飛灰中Pb、Ni和Cd的浸出僅起稀釋作用，而Cu、Zn、Cr和Hg在L/S＜10時(shí)浸出濃度變化不大，L/S＞10時(shí)被稀釋；浸取劑H+對各元素的浸出性影響程度為Pb≈Zn＞Cu＞Cd＞Ni＞Cr＞As＞Hg；在中低酸濃度時(shí)，乙酸浸出液中重金屬濃度高于硝酸浸出液，而在＞0.2 mol/L的酸浸取液中，硝酸浸出液中重金屬(除Hg外)濃度大于乙酸浸出液。浸出實(shí)

6、驗(yàn)表明，pH值在飛灰重金屬浸出過程中起關(guān)鍵作用。5)爐前垃圾組分含量最高的是廚余和塑料。重金屬源分析表明：As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn來源于廚余的量超過50％，來源于塑料的量超過13％，Cd、Ni、Pb和Zn來源于渣石的量超過6％，As來源于玻璃的量超過14％，Hg來源于紙類的量超過7％。As、Ni、Cr、Cu和Zn主要分布在爐渣中，Cd和Hg主要分布在飛灰中，Pb則介于兩者之間。避免廚余垃圾在收集、轉(zhuǎn)運(yùn)過

7、程中的交叉污染，同時(shí)在處理處置前，提高垃圾組分中塑料、渣石以及金屬的分揀率，有利于控制飛灰中的重金屬污染。通過調(diào)節(jié)垃圾在貯坑中的停留時(shí)間控制垃圾的含水率，維持垃圾在一定的溫度(850℃～1000℃)下穩(wěn)定燃燒，優(yōu)化石灰等藥劑的投加量是改善飛灰污染特性的主要可行措施。6)研究所確定的“兩元藥劑穩(wěn)定化技術(shù)”參數(shù)為：先投加藥劑A，投加量為8％，投加方式為A+水+飛灰；然后投加藥劑B，投加量為2％，投加方式為直接加入后固固混合；最

8、后投加藥劑C，投加量為0.2％，投加方式為C+水+飛灰混合物，各次加藥后混合時(shí)間均為8 min左右。穩(wěn)定化后飛灰養(yǎng)護(hù)8 h。穩(wěn)定化后產(chǎn)物增容比低于1.15。中試實(shí)驗(yàn)表明，兩元藥劑穩(wěn)定化技術(shù)可以充分滿足重金屬穩(wěn)定化要求，每噸飛灰所需穩(wěn)定化藥劑費(fèi)用約為225元。pH-Stat浸出測試和MINTEQA2計(jì)算表明，磷酸鹽穩(wěn)定化可使Pb在很大的pH值(3～12)范圍內(nèi)保持很低的浸出濃度。關(guān)鍵詞：城市生活垃圾焚燒；飛灰；性質(zhì)；重金屬；源