垃圾焚烧飞灰水洗脱氯及重金属Zn的浸出特性研究

以生活垃圾焚烧飞灰为原材料,通过单因素实验和响应面优化实验研究了飞灰脱氯的最佳水洗条件以及飞灰中Zn的最佳浸出条件。结果表明,在最佳水洗条件(水洗温度35℃、水洗时间10 min、水洗液固比10 mL/g)下,飞灰氯离子洗脱率为73.4%,二次水洗后,氯离子洗脱率可达96.8%。酸浸实验中,不同种类酸对飞灰中Zn的浸出效果为盐酸>硝酸>单宁酸(TA)>二乙烯三胺五乙酸(DTPA)>乙二胺四乙酸二钠(EDTA)。采用响应面优化法确定飞灰中Zn的最佳盐酸浸出条件为:浸出液固比10 mL/g,盐酸摩尔浓度2.0 mol/L,浸出时间8 h,此时Zn浸出率可达到70.48%。

水泥协同垃圾焚烧飞灰固化渗滤液污泥试验研究

采用硫铝酸盐水泥协同生活垃圾焚烧飞灰作为胶凝材料对渗滤液污泥进行固化,通过无侧限抗压强度试验、浸出毒性分析和微观测试,探索水泥与飞灰的复合固化效果和固化机理.结果表明:当水泥掺量不小于20%时,固化试样的28 d无侧限抗压强度满足填埋强度要求;飞灰是水泥固化渗滤液污泥的优良辅助固化剂,其对水泥固化试样无侧限抗压强度的增强效应存在最优掺量;10%的飞灰可替代10%的水泥而使固化试样达到更好的固化效果;复掺30%或40%水泥+15%飞灰的试样可同时满足填埋强度和浸出毒性的要求.

改性淀粉对垃圾焚烧飞灰中Pb和Cd稳定化研究

垃圾焚烧飞灰中Pb和Cd对人体及环境危害极大且浸出质量浓度严重超标。为稳定飞灰中的Pb和Cd,合成了一种以玉米淀粉为主体的有机螯合剂,用于处理飞灰中的Pb和Cd。通过改变螯合剂投加质量分数、养护时间、液固比(mL∶g)和pH值来研究螯合剂稳定效果并进行表征。X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)结果显示,改性处理未改变玉米淀粉的结晶结构类型。通过对结晶度计算,表明改性过程发生在淀粉结晶区。扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)结果显示,处理前飞灰比表面积较大,飞灰经过改性玉米淀粉处理后粒径明显增大,降低了飞灰比表面积。通过傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared,FT-IR)光谱表征,显示飞灰处理前后主要存在碳酸盐、硫酸盐和硅铝酸盐。采用单因素试验确定改性淀粉螯合飞灰Pb和Cd的最佳条件为:改性淀粉投加质量分数为3%、养护时间为24 h、液固比(mL∶g)为2∶5、pH值为7~9。该条件下,Pb和Cd浸出质量浓度最低分别为0.162 mg/L、0.087 mg/L,对Pb和Cd稳定化率均大于93%,浸出质量浓度远低于《生活垃圾填埋场控制标准》限值。淋溶试验显示,淋溶速率较慢及酸雨条件下,螯合体中Pb和Cd的溶解程度较高。

利用热等离子体熔融垃圾焚烧飞灰

为了评价垃圾焚烧飞灰的热等离子体熔融处理效果,研究SiO2和CaO对重金属固化效果和重金属毒性浸出特性的影响.在飞灰中添加一定比例的SiO2和CaO,配置成不同的配灰样品,利用纯氩热等离子体在1 400～1 500℃下,对飞灰及配灰进行熔融玻璃化的实验研究,分别利用X射线能量色散谱仪(EDX)、场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)和毒性浸出方法(TCLP)分析飞灰和熔渣的化学组成、微观结构、晶相组成和重金属毒性浸出特性.结果表明,热等离子体熔融所得熔渣为无定形的玻璃体,重金属浸出质量浓度均远低于毒性标准.SiO2和CaO的添加都可以改善重金属固化效果,CaO比SiO2对Cu、Zn、Cd和Pb挥发的抑制效果更好.SiO2的添加可以改善熔渣中重金属的浸出特性,而CaO的作用与之相反.

热等离子体喷枪在垃圾焚烧飞灰处理中的应用

采用了一种自行设计的具有二路进气双阳极特殊结构的热等离子体喷枪作为等离子体发生装置,通过等离子体电弧电压电流诊断系统测量直流氩等离子体射流的工作情况,对其工作特性进行了分析,并探讨了电弧电压在不同工作模式下随工作气体流量变化的趋势及机制。对二路进气下电弧电压信号进行傅里叶变换,发现高频脉动基本消失,而给阳极Ⅱ供电的电源Ⅱ可能存在150 Hz的固有波动。采用热等离子体喷枪对当地垃圾电厂的飞灰进行处理,其熔渣的微观结构紧密光滑且无空隙,这与熔融前的飞灰区别明显。该熔渣对重金属有很好的固定效果,经熔融处理后,Cd、Cr、Ni、Pb浸出浓度已无法检出。Cu、Zn在熔渣中浸出质量浓度为0.13、0.30 mg/L,其重金属浸出浓度远远低于熔融前。结果显示,该热等离子技术是一种处理垃圾焚烧飞灰的有效手段。

等离子体技术在处理垃圾焚烧飞灰中的应用研究

对飞灰进行TCLP重金属浸出试验,发现重金属Cd的浸出浓度达到0.322 5 mg/L,高出国家规定的毒性浸出标准(Cd:0.3 mg/L),采用美国EPA规定的1613方法分析飞灰中的二英含量,其毒性当量I-TEQ为0.45 ng/g.利用直流双阳极等离子体电弧对飞灰进行熔融处理,对得到的熔渣进行分析,结果表明,飞灰经过熔融处理后,重金属的浸出浓度得到很好的控制,远低于毒性浸出标准,飞灰中的二英毒性当量I-TEQ接近91.6%被降解消除,得到的熔渣呈非结晶质的玻璃质结构,具有非常致密的微观结构.

等离子体熔融生活垃圾焚烧飞灰中试试验

等离子体熔融飞灰是安全处置飞灰的方法之一。为了获取具有工程应用价值的数据,采用中试规模的等离子体炉在连续进料、出料状态下大批量地熔融飞灰,研究了熔渣、二次飞灰和尾气等产物的特性,测算熔融处理单位质量飞灰的能耗。结果表明:得到的水淬熔渣和自然冷却熔渣的密度分别为3.01和2.90 g/cm3;重金属浸出毒性远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的标准限值;所采用的等离子体装置在处理280 kg飞灰的连续试验中,飞灰处置能耗为1.12k W·h/kg;二次飞灰的产率为7.1%,其主要成分为NaCl和KCl。

超高温等离子体气化熔融对垃圾焚烧飞灰的影响

近年来我国垃圾焚烧无害化处理量逐年递增,伴随垃圾焚烧后产生的飞灰量日益增长,而飞灰中的重金属等有害物质会污染环境。以太原市某垃圾发电厂产生的垃圾焚烧飞灰为研究对象,在中试现场利用超高温等离子体气化熔融炉在1700℃下分别对灰/焦(6∶1)和灰/焦(9∶1)的样品进行熔融处理,利用XRF、XRD和SEM-EDS对垃圾焚烧飞灰和熔融后的玻璃熔渣进行物质组成、微观结构和元素分布的表征与分析。研究表明,垃圾焚烧飞灰中的金属氯化物多以NaCl、KCl等形式存在,占飞灰组分的5%左右,高温熔融有助于垃圾焚烧飞灰中氯盐的气化,降低垃圾焚烧飞灰中氯盐含量。飞灰多以絮状和球状为主,表面富集了众多金属元素,高温熔融可以对飞灰中酸性氧化物SiO_(2)进行重组,实现对重金属的包裹。熔融后的玻璃熔渣浸出量低于各国浸出毒性标准。在1700℃下高温熔融会使炉体内部的耐高温材料ZrO_(2)发生脱落,缩短使用周期。碱度系数是影响熔融温度的主要原因,适当减小碱度系数可以降低熔融温度,需要进一步调整碱度系数从而降低炉内熔融温度,延长ZrO_(2)的使用寿命。因此,熔融处理前,可测定样品的灰熔点特征温度,据此设定熔融炉的熔融温度,避免因温度过高导致隔热材料的脱落。

微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法分析垃圾焚烧飞灰中重金属元素

应用微波消解和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定垃圾焚烧飞灰中的Cd,Cr,Cu,Mn,Ni,Pb,Zn等7种重金属元素。考察了飞灰的最佳微波消解条件,样品用HNO3-HCl-HF-H3BO3混合酸经微波消解后,溶解时间由原来的3～5h缩短到20min。选择合适的分析谱线,试液直接用ICP-AES同时测定上述7种重金属元素,所得各元素的线性关系良好,相关系数均大于0.9990,方法的检出限在0.0005～0.008μg/mL之间。所建立的方法应用于垃圾焚烧飞灰中痕量重金属元素的测定,回收率为94.8%～102.0%,相对标准偏差均小于5.58%。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出率

采用全自动石墨消解仪进行消解、采用模拟宁波地区的酸雨溶液作为浸提剂,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定垃圾焚烧飞灰中Cu,Zn,Ni,Cr,Pb,Cd 6种重金属浸出率的前处理方法、分析方法和计算方法。研究了仪器工作条件、重金属的分析波长以及方法的干扰和消除因素。在选定的条件下,线性相关系数均大于0.999,检出限在0.002~0.01 mg/L之间,相对标准偏差小于5%,质控溶液均在允许的相对误差范围内。对实际样品的测定结果表明宁波地区酸雨对垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出率具有显著的影响。方法灵敏度高、检出限低、干扰较少,浸出率计算简便快捷、准确可靠,可用于垃圾焚烧飞灰中重金属浸出率的测定,对危险废物的管理具有实际的参考意义。

典型炉排炉和流化床垃圾焚烧飞灰及螯合产物的重金属浸出毒性

垃圾焚烧飞灰富含重金属、二噁英等污染物,属于危险废物,需进行无害化处理。目前国内生活垃圾焚烧厂广泛采用固化/稳定化+填埋的方式处置飞灰。对国内的炉排炉飞灰和流化床飞灰,以及两者的螯合产物进行取样,对比分析两种飞灰的特性、螯合前后的重金属浸出特性,利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、场发射扫描电子显微镜(SEM)等方法分析飞灰螯合前后差异对重金属稳定化的影响。研究发现,螯合可使流化床飞灰的重金属问题得到控制,而炉排炉螯合后飞灰中Cd重金属的浸出浓度仍存在超标问题,指出当前固化/稳定化方法处理飞灰存在不足,这种方法可通过水泥包裹使飞灰表面致密,一定程度上降低重金属的浸出,但化学药剂稳定重金属的效果不明显,不易于实现重金属的长期稳定,没有可持续发展潜力,为进一步有针对性地开展新型垃圾焚烧飞灰处置技术研究提供借鉴参考。

城市生活垃圾焚烧飞灰协同底渣制备轻质低硅铝型陶粒实验研究

以城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)协同城市生活垃圾焚烧底渣(简称底渣)制备轻质低硅铝型陶粒,研究飞灰/底渣掺量、焙烧条件对陶粒性能的影响,分析热处理后矿物相转变、微观形貌,并从重金属浸出角度评估成品陶粒的质量。结果表明:(1)在最佳原料掺量(质量分数)为飞灰20.0%、底渣40.0%、凝灰岩40.0%,最佳焙烧参数为预热温度500℃、焙烧温度1100℃、焙烧时间10 min的条件下,陶粒的颗粒强度为2014 N,堆积密度为890 kg/m^(3),1 h吸水率为8.60%。(2)焙烧过程中生成了新物相(透辉石、钙铁辉石和硅灰石),并且陶粒内部形成了丰富的多孔结构。(3)陶粒中Cr、Ni、Zn、As、Cd、Pd浸出毒性远低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)。

城市垃圾焚烧飞灰中氯盐及重金属分离提取技术研究进展

城市垃圾焚烧飞灰具有高氯盐、重金属成分组成复杂等特性,将飞灰中高氯盐及重金属等高价值污染物分离提取并资源化利用不仅可以降低飞灰的危害性,还可以减少天然矿物的开采,具有显著的环境和经济效益.本文根据飞灰中氯盐及重金属分离提取的最新研究报道,结合国内外的工业化应用现状,对各类提取工艺存在的优缺点及发展方向进行综述及展望,以期彻底实现飞灰的无害化处置及资源化利用.当前飞灰中氯盐的分离提取技术已经成功得到应用,但综合处置成本仍明显高于螯合后填埋,有待进一步优化.相比之下,飞灰中重金属的分离提取技术尚处于起步阶段,主要限制因素为回收金属价值难以覆盖其提取成本,并且还面临重金属处理不彻底的问题,仍需继续开展相关技术攻关及政策引导.

煤灰对城市生活垃圾焚烧飞灰的熔融玻璃化特性影响

垃圾焚烧飞灰中因含有重金属、二噁英等有害物质需无害化处理。选取高硅铝含量的煤灰作为添加剂,开展飞灰与煤灰共熔融实验,研究煤灰对飞灰熔融特性和矿物质组成变化特性的影响,并利用FactSage模拟矿物相变化。结果表明:添加煤灰可以有效改善飞灰的熔融特性,添加质量分数为40%时,混合灰的流动温度达到最低值1 192℃。随着熔融温度升高,产物中复杂矿物成分逐渐演化为结构稳定的矿物相,并且随着煤灰质量分数的增加,产物中主要矿物相从钙铝黄长石向透辉石、蓝方石、钙长石依次转变,实验结果与热力学模拟的变化规律基本一致。当温度达到1 300℃且煤灰质量分数在20%—50%时,混合灰能够玻璃化,其中重金属Cd、Cu、Zn、Pb大部分挥发到气相中,Cr、Ni则基本被固定在玻璃体中。玻璃体浸出实验表明,玻璃体中重金属Cr、Cd、Ni、Cu、Zn、Pb的浸出质量浓度远低于国家标准,实现了飞灰的无害化处理。

基于硫化钠的垃圾焚烧飞灰EDTA提取液中重金属回收试验研究

为实现对垃圾焚烧飞灰EDTA提取液中重金属的回收,以硫化钠溶液为沉淀剂,探究了其用量对重金属回收率的影响,并评价了回收后重金属对环境的影响。理论计算结果表明,在pH为9~12的体系中,S^(2-)能与提取液中的重金属离子形成CdS、CuS、PbS、ZnS金属硫化物沉淀。回收试验结果表明,每处理1 L提取液,5%Na_(2)S的适宜用量为40 mL,Na_(2)S用量对各重金属元素的回收率总体上影响不大;提取液处理前,Cd、Cu、Zn和Cr的质量浓度较低,Cd、Pb质量浓度超标,尤其是Pb超出了标准限值的20倍;回收处理后,提取液中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的质量浓度均符合GB 8978-1996的规定;浓度较高的Pb回收效果最为显著,其回收率达95.31%,浓度较低的Cd、Cu、Zn和Cr的回收率分别为63.16%、62.71%、66.37%和54.88%;Cr^(3+)虽然不与S^(2-)反应,但通过包藏、吸附等方式被其他重金属硫化物共沉淀进入重金属回收渣,从而实现分离回收;重金属回收渣中铅质量分数高达4.24%,超过了原生铅矿Pb最低工业品位的4倍多,可以作为一种炼铅资源。本工艺简单、实用性强,为垃圾焚烧飞灰综合利用提供了一条新途径。

热处理法降解生活垃圾焚烧飞灰中二噁英的技术现状

1研究亮点*总结降解生活垃圾焚烧飞灰中二恶英的热处理技术优缺点;*基于“低碳减排”“无废城市”背景,低温热处理及窑炉协同处置是适宜技术。2背景焚烧是高效、减量、无害化处理生活垃圾的重要方法,其产生的热量还可以用于发电和资源回收,但焚烧也会给环境带来二次污染,例如飞灰。

某生活垃圾焚烧厂排放废气、飞灰、环境空气和土壤中各二噁英类单体分布特征

以某生活垃圾焚烧企业为研究对象,研究其烟道气废气、焚烧飞灰、企业周边环境空气和土壤中二噁英的水平和各二噁英类单体指纹分布特征,研究结果表明,废气中的二噁英呈现出冬季稍高于夏季的排放特征,呋喃对总∑TEQ的贡献率范围为72%-90%.飞灰作为垃圾焚烧中二噁英的主要捕集途径,TEQ浓度季度变化比废气更加明显,呋喃对总∑TEQ的贡献率范围为74%-81%.环境空气和土壤中二噁英的季度分布特征与废气、飞灰的分布特征一致,且主导风向土壤中二噁英的TEQ浓度明显高于次主导风向.环境空气单体指标中呋喃对总∑TEQ的贡献率与废气和飞灰规律一致,说明该区域环境空气中的二噁英与企业排放废气中的二噁英具有同源性.与废气、飞灰和环境空气相比,土壤中呋喃与二噁英的比值和呋喃对总∑TEQ的贡献率存在差异,说明土壤中的二噁英并非单一来源于企业排放废气.废气、飞灰、企业周边环境空气和土壤中的17种PCDD/Fs单体中含量最丰富的是O8CDD,PCDDs的浓度随着取代氯原子个数的增加而增大.17种PCDD/Fs单体中对毒性当量贡献最大的单体是2,3,4,7,8-P5CDF.2,3,7,8-T4CDD是引起废气中二噁英排放呈现出冬季稍高于夏季的特征污染因子,需要重点关注.

关于水热技术处理垃圾焚烧飞灰的研究探讨

生活垃圾焚烧飞灰含有重金属和有毒有机物,对环境危害十分严重。水热法被认为是一种有效的无害化处理技术,能将飞灰改性,降低飞灰毒性,还可以合成沸石类物质,提高产物的应用价值。本文基于垃圾焚烧飞灰理化特性,对现有的水热处理技术进行了较为全面的总结。根据水热法的机理,系统地介绍了传统水热法、微波水热法、熔融预处理的微波水热法和超声波水热法,并通过对比分析指出各方法在处理效率、处理效果等方面存在的问题。此外,还简要介绍了水热处理后飞灰的主要应用领域。最后结合近几年水热技术的研究现状,提出了新型水热技术在工业化应用上存在的大型化的局限性以及未来发展方向。

危险废物焚烧飞灰等离子体熔融试验

在额定处理投料量80 kg/h的等离子体熔融炉实验平台上对危险废物焚烧飞灰进行熔融玻璃化试验,研究飞灰熔融前后、 2次飞灰的微观形貌、玻璃体渣中重金属的固化特性和浸出特性。结果表明:经等离子体熔融后得到的玻璃体渣质地结实,光泽鲜亮,呈典型的玻璃质结构,主要成分为Si—Al—Ca化合物。玻璃体含量为98.2%,酸溶蚀率为0.2%,热酌减率为0.5%,重金属酸浸出和水浸出远低于国标规定的毒性浸出含量。所采用的等离子体熔融工艺对焚烧飞灰中重金属有很好的固化效果,2次飞灰产率为8.15%,主要成分为KCl和NaCl;冲渣水水质成分和重金属含量满足污水综合排放标准1级。证明等离子体熔融是1种危险废物焚烧飞灰处置的有效方法。

垃圾焚烧飞灰熔融制保温纤维试验研究

生活垃圾焚烧飞灰中含有Ca、Si、Al、Na等金属氧化物成分,本文提出垃圾焚烧飞灰与垃圾焚烧炉渣、废玻璃配伍熔融制备保温纤维的方法,并进行中试研究。结果表明,辅料的加入降低混合物料的熔点并提高了熔浆的粘度。单独飞灰或飞灰比例过高时无法成纤,随着四辊离心机转速的提高,纤维平均直径会变细,使用80%飞灰+20%炉渣的配方,四辊转速分别为3960 r/min、3960 r/min、4290 r/min、4620 r/min时,纤维平均直径降至6.04μm。熔融得到的保温纤维中重金属得到有效固定,Cr、As、Pb的去除率分别达到了87.6%、96.7%、99.9%。