以城市生活垃圾焚烧飞灰水洗液制备半水硫酸钙晶须

我国焚烧飞灰年产生量已超过1×10^(7)t,飞灰资源在利用之前需进行水洗预处理,所产生的飞灰水洗液主要含金属成分为NaCl、KCl、CaCl_(2)及其他重金属。本文将半水硫酸钙晶须的制备和飞灰水洗液的处理工艺相结合,采用飞灰水洗液为原料,先通过除杂解毒去除重金属,然后添加硫酸钠及晶型助长剂十六烷基三甲基溴化铵,利用改进常压法制备半水硫酸钙晶须。试验考察了材料配比、沸腾时间、静置时间对半水硫酸钙晶须产品的影响,结果表明,在n(钙离子)∶n(硫酸根离子)=1∶5、沸腾时间1 h、静置保持1.5 h的条件下,Ca^(2+)回收率可达到95.16%,所制备的半水硫酸钙晶须形貌均匀,长度为30~100μm,直径为2~7μm,长径比可达40,晶须密度大,能够满足硫酸钙晶须标准(DB43/T 1155—2016)中半水硫酸钙晶须的成分要求。本工艺生产成本低廉,环境友好,易于工业化生产,为飞灰水洗液的处理及资源化利用提供了一种新的解决路径。

垃圾焚烧飞灰水洗液纯化及无机盐分离

使用沉淀剂对垃圾焚烧飞灰水洗液中的重金属进行去除实验,并对去除重金属后水洗液中的无机盐进行分离回收。考察了无机、有机沉淀剂单独使用以及无机-有机沉淀剂联用对水洗液中重金属的去除效果,对纯化后的水洗液进行蒸发结晶分离,对不同沸点温度分离得到的无机盐的纯度进行分析。结果表明,无机沉淀剂碳酸钠与硫化钠相比硫化钠去除重金属的效果较好,在硫化钠与重金属物质的量比为1.5时重金属的总去除率可达89.02%;有机沉淀剂TMT-102、MT-103、RS-2568中去除重金属效果最好的是MT-103,在其添加量为400 mg/L时重金属的总去除率可达99.49%。将无机-有机沉淀剂联用,先以硫化钠与重金属物质的量比为1.5加入硫化钠,再加入40 mg/L的MT-103,飞灰水洗液中重金属的总去除率可高达99.60%。将纯化后的水洗液中的无机氯盐进行蒸发分离,蒸发沸点为114℃时一次蒸发结束,分离后的盐浆在不低于80℃条件下洗涤提纯,得到氯化钠的纯度在95%以上;将母液继续蒸发至沸点温度为126℃,然后降温结晶,粗钾按照液固质量比为1.5进行水洗,得到氯化钾的纯度在96%以上;最后的氯化钙母液蒸发至134℃,然后降温结晶,可得六水合氯化钙。

“飞灰水洗预处理+水泥窑协同处置”技术优势及主要环保措施研究

“飞灰水洗预处理+水泥窑协同处置技术”处置飞灰具有独特的技术优势,近两年更成为水泥企业转型发展的热点方向。同时这类危废处置项目在运营过程中,应高度重视污染防治,尤其是入窑协同处置过程中会产生含有酸性气体、重金属、二英的废气及水洗过程产生的废气、废水等污染,应采取有针对性的污染防治和环境风险防范措施,确保项目稳定达标、排放、环境风险可控,尽量减少环境影响。

多级水洗垃圾焚烧飞灰对水泥性能的影响

焚烧飞灰由于含有大量氯化物等可溶性有毒物质限制了其应用范围。水洗作为最有效的预处理方式之一,可有效降低飞灰中氯、钠、钾等成分含量,提高水泥原料中飞灰投加量。本文从水洗生产线上收集三种等级的水洗飞灰,从多个方面分析其作为混合材的可行性。研究结果表明:三级水洗更能有效去除氯离子。三种水洗飞灰作为混合材后在掺量较低时能够促进水泥粉磨,在相同水洗细度下可节省粉磨时间,降低能耗。在掺量小于10%时不会缩短水泥凝结时间,同时能够提升水泥在不同龄期下的抗压强度。20%掺量下重金属的浸出满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)的要求。焚烧飞灰作为混合材后会降低水泥水化放热与Friedel盐生成量。考虑水洗后焚烧飞灰中各离子的限制,其最大掺量不应超过1.58%。综上,水洗焚烧飞灰有作为水泥混合材的潜力,去除有害离子后能够增大其在水泥工业中的应用范围。

利用水洗飞灰制备瓷砖胶的实验研究

在分析水洗飞灰的化学组分的基础上,分别研究了水洗飞灰和未水洗飞灰制备瓷砖胶的可行性。研究结果表明:水洗飞灰制备瓷砖胶是可行的,将水洗飞灰、砂石、水泥、纤维素、甲酸钙、聚乙烯醇、胶粉和消泡剂加入适量的水能研制出瓷砖胶;最佳配方(wt%)为:水洗飞灰3.61%、砂石46.88%、纤维素0.18%、甲酸钙0.18%、聚乙烯醇0.07%、胶粉1.44%、水泥21.64%、消泡剂0.03%、水25.97%;最佳配方制成的瓷砖胶经养护箱养护28 d后其粘结强度能达到0.75 MPa,远大于JC/T 547-2017《陶瓷砖胶粘剂》标准中规定C1级的0.5 MPa;浸出毒性检测结果表明瓷砖胶中重金属Cr、Cu、Ni和Zn的浸出浓度远低于GB 18598-2019、GB 16889-2008规定的浸出阈值,能够安全地应用于现代建筑的装修。为垃圾焚烧飞灰无害化资源化利用提供了重要的依据。

生活垃圾焚烧飞灰水洗盐产生量预测及其对资源可持续利用的影响分析

针对水泥窑协同处置飞灰水洗预处理过程中水洗盐产生量不清,资源化利用潜力不明晰的问题,采用情景分析方法预测水洗盐产生量,评估其资源利用潜力。首先采用改进的灰色马尔科夫模型和产废系数法预测2021-2030年京津冀地区飞灰产生量;然后选择水泥窑协同处置比、厨余垃圾分拣率和塑料垃圾分拣率3个参数,利用组合情景预测协同处置和生活垃圾分类对水洗盐产生的影响。结果显示,到2030年,水洗盐产生量为9.2×10^(4)~16.5×10^(4)t;在实现“十四五”时期飞灰资源化和生活垃圾分类发展要求的情景下,水洗盐产生量为12.7×10^(4)t,比低发展水平情景提高28.7%。提高垃圾分拣率,推进高效、低耗能分盐技术发展,可以降低水洗盐处理压力并提高氯化钾自给率,支持水洗盐资源可持续利用。

生活垃圾焚烧飞灰水洗液中氯离子的去除研究

开展了生活垃圾焚烧飞灰水洗液处理的实验研究,先通过加入氢氧化钙(Ca(OH)_2)、偏铝酸钠(NaAlO_2)初步去除水洗液中的Cl^-,再利用反渗透膜分离技术,探究了浓淡比、操作压力、pH、Cl^-浓度对Cl^-去除效果的影响.结果表明,化学沉淀法初步处理能去除水洗液中约50%的Cl^-,膜分离对经初步处理水洗液中Cl^-的去除率高达93.5%.经过两级处理后,飞灰水洗液中Cl^-的去除率高达96.74%,Cl^-的含量满足排放标准的要求.

水洗焚烧飞灰作混合材所制备的水泥性能及重金属固化能力

焚烧飞灰是一种有重金属浸出风险的危险固体废弃物,将之无害化与资源化是理想的处置方式。本文研究焚烧飞灰水洗灰后作混合材对所制备水泥性能及重金属固化能力的影响。结果表明:水洗灰中依旧含有较高的氯,但是合适掺量下的水洗灰加入水泥后会促进水泥的粉磨,延长水泥的凝结时间,提升水泥的力学性能,5%掺量下3d和28d抗压强度分别提升了26.01%和4.52%。大部分重金属的浸出量低于设备检测下限未被检测到,少部分重金属浸出浓度远低于相关规范给出的限值。证明水洗焚烧飞灰有作混合材的潜力,在将其氯进一步处置后能增大在水泥中的添加量。

利用水洗飞灰掺杂复合填料制备改性沥青胶浆

为改善沥青胶浆路用性能,按照粉胶比为1.0,制备和改性沥青胶浆。通过对比分析不同的水洗飞灰掺杂百分比的复合填料改性沥青胶浆的路用性能。结果表明,随着水洗飞灰掺杂百分比不断增加,水洗飞灰对沥青胶浆高温稳定性影响较大,对低温抗裂性能影响相对较小,水洗飞灰所占含量提高,增强改性沥青胶浆高温稳定性、降低低温抗裂性能。

烧结升温方式及气氛对水洗焚烧飞灰晶体演变的影响

为使水洗焚烧飞灰的稳定化处理进一步优化,探讨了热处理的加热过程、气氛条件等对水洗焚烧飞灰晶体成分演变的影响.同时也探讨了3种飞灰:锅炉飞灰(RFA)、CaO/Ca(OH)2和NaHCO3分别作为中和剂得到的两种飞灰(CaFA和NaFA)水洗后(RFA-II#、CaFA-II#和NaFA-II#)进行热处理比较.结果发现700℃是个转折点,从这个温度点开始3种水洗飞灰中的晶体成分发生明显变化;原位连续加热模式更容易形成固体溶液因而更适合重金属的稳定;NaFA-II#较之CaFA-II#更易于稳定重金属成分.Factsage的模拟结果与XRD结果一致,而且发现飞灰中氯化物在加热过程中首先释放的是HCl.

生活垃圾焚烧飞灰废水资源化技术研究

针对生活垃圾焚烧飞灰水洗产生的高浓度含盐废水,本研究开展了水洗废水的工艺技术研究,重点对废水的高效软化技术,废水的精细除杂、提纯技术以及高盐浓液的蒸发结晶技术研究,探索了一条高效率、高质量、低成本的生活垃圾焚烧飞灰水洗废水处理的工艺路线。废水经过再生后实现全量资源化,产生的工业盐达到《工业盐》(GB/T5462―2015)、《工业氯化钾》(GB/T7118―2008)的标准,可应用于工业生产。

烧结对焚烧飞灰作混合材制备水泥性能的影响

焚烧飞灰具有一定的活性,能够替代水泥作混合材,但是其中的过量氯离子与二噁英限制了其在水泥中的加入,因此本文采用烧结预处理焚烧飞灰,研究对其在水泥中资源化的影响。结果表明:烧结后焚烧飞灰的火山灰活性有降低的趋势,在1200℃下烧结60min的活性最高,为62.25%。烧结后出现了新的活性矿物——硅酸二钙。氯离子与二噁英的分解效果超过92.44%和99.49%,可以作为混合材添加到水泥中。作混合材后,会增大水泥的需水量,缩短凝结时间,在20%掺量时初凝时间小于GB 175—2007《通用硅酸盐》中规定的45min。在掺量不小于10%时抗压强度满足规范要求。按照氯离子的最大添加量计算,焚烧飞灰可以在水泥中添加12.25%。高温烧结有助于安全处置焚烧飞灰中的潜在威胁,提高在水泥中的添加量。

水洗预处理垃圾焚烧飞灰胶凝活性化学激发的试验研究

以水洗预处理垃圾焚烧飞灰(PW-MSWI)为研究对象,采用XRF、XRD及化学分析等方法研究了PWMSWI的化学组成、重金属离子浸出量及结晶矿物组成;采用胶砂强度比指标分析了碱性激发剂(Na OH和Na2CO3)及亚硝酸盐激发剂(Na NO2)激发剂对PW-MSWI胶凝活性的影响。研究结果表明,和MSWI相比,PW-MSWI中SO3、Cl-、Na2O和K2O分别下降64.2%、95.3%、75.0%和95.0%,毒性最强的Hg、Cd、Pb和Cr重金属离子浸出量分别下降65.0%、76.6%、80.0%和66.3%;碱性激发剂与飞灰中的活性金属单质反应,造成水泥浆体开裂,应禁止与水洗预处理飞灰复合使用;亚硝酸盐激发剂对PW-MSWI胶凝活性的促进作用明显,掺量为3%时促进作用最佳,3 d、7 d和28 d抗折强度分别提高15.4%、45.7%和10.6%,3 d、7 d和28 d抗压强度分别提高28.3%、31.1%和9.0%。

水洗脱氯飞灰掺加制备混凝土实心砖的资源化利用研究

为探究生活垃圾焚烧飞灰制备混凝土实心砖资源化利用的可行性,以水洗脱氯飞灰为掺料,掺加量为8.3%、20.75%、33.2%、41.5%制备了混凝土实心砖,从抗压强度和重金属浸出特性评估了实心砖的工程质量和环境风险。结果表明,水洗脱氯飞灰的重金属稳定性增强,有利于后续资源化利用。掺加8.3%水洗脱氯飞灰的混凝土实心砖,其抗压强度满足《混凝土实心砖》(GB/T 21144-2007)强度等级MU 15;Pb、Zn、Cd、Cr、Cu浸出毒性远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)的标准限值。控制水洗脱氯飞灰掺加量不超过10%,在满足工程强度要求的同时可保证其环境安全。

垃圾焚烧水洗飞灰沥青混合料重金属浸出机理研究

垃圾焚烧水洗飞灰沥青混合料是实现垃圾焚烧飞灰循环利用的有效途径。为了减少焚烧飞灰应用路面对环境的影响,提高道路的安全性,以垃圾焚烧水洗飞灰沥青混凝土的化学分布形态为基础,明确了降雨p H值、降雨量、浸出时间及重金属释放速率等重金属浸出因素。利用硫酸硝酸法、水槽浸出试验法、电感耦合等离子体质谱仪检测法,进行了飞灰沥青混合料重金属浸出试验,分析了飞灰沥青混凝土的化学分布形态,进而测定了不同飞灰掺量的水洗灰沥青混合料重金属浸出总量、实际释放量,得到飞灰沥青路面中浸出重金属总量排序、重金属的释放时域图,解析出Zn,Cr,Cu,Pb,Ni,Cd,As等重金属浸出的演化机理。最后通过重金属的释放速率判别法,得到飞灰沥青混合料各重金属的释放速率值。结果表明:飞灰沥青混合料浸出重金属总量排序为Ba>Zn>Cr>Cu>Pb>Ni>As>Cd>Hg;大部分重金属的累积释放量随着水洗灰掺量的增加而增大,累计释放速率存在差异性,其中Ba,Pb,Zn,Cu,Cr和Ni等分别在4,8,16,16,36,36 d左右时累积释放量曲线达到平衡;Pb,Zn,Cu,Cr,Ni和Ba的释放速率都是低迁移率,可满足道路环境的要求。

水泥窑尾烟气CO_(2)变压吸附捕集技术的应用与实践

通过窑尾CO_(2)变压吸附捕集与利用的成套装置,将窑尾烟气CO_(2)提纯到40%后,巧妙搭载在飞灰水洗水泥窑协同处置技术系统中,用于飞灰水洗液硬度降控和pH调节,低成本利用窑尾烟气CO_(2)。同时结合前期装置运行中出现的问题,进行技术优化改进,建成变温吸附(TSA)+变压吸附(PSA)的碳捕集装置一套,该装置CO_(2)吸附速率可达到100~140 kg/h,浓度可稳定至40%~60%。相比其他技术,PSA技术无二次污染,处置成本低。

基于ABAQUS的水洗灰沥青路面力学性能研究

垃圾焚烧水洗飞灰沥青混合料可以实现垃圾焚烧飞灰资源化利用,体现道路的节能减排设计理念,而沥青路面的力学性能是衡量道路寿命的关键。以某依托工程为基础,在大量实验基础上应用有限元软件ABAQUS,建立沥青路面结构动力响应的三维有限元模型,采用有无对比法分析在移动荷载作用下路表弯沉、层底弯拉应变、层底剪应变等空间分布和位移、应变与时间的关系,得到各层底竖向位移U2时程曲线、应变LE22时程曲线、纵向剪应变LE23时程曲线和最大值。研究表明:与普通沥青相比在移动荷载作用下,水洗灰沥青路面可提高沥青路面结构强度、高温抗车辙能力;降低沥青路面的路表弯沉、低温性能,为实现垃圾焚烧飞灰资源化利用提出了一种新的思路。