堿性水熱法穩(wěn)定生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的研究.pdf

1、近年來我國的垃圾焚燒處理量迅猛增長，垃圾焚燒正成為當前比較符合實際需求的垃圾處理方式之一，但是焚燒過程中產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰因其重金屬含量高，含有“三致”有機污染物（二噁英、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等）而被國家定義為危險廢物，必須要進行無害化處理。本文利用水熱法來處理垃圾焚燒飛灰，實驗研究了外源硅鋁調(diào)理劑的添加、堿性水熱液的循環(huán)回用以及磷酸鹽的添加對垃圾焚燒飛灰中重金屬穩(wěn)定化效果的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
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2、中Si、Al元素含量低且元素比例不合適的特點，開展了外源硅鋁調(diào)理劑的篩選及對水熱穩(wěn)定飛灰中重金屬的研究。結(jié)果表明，底灰及其添加粉煤灰均水熱合成了方沸石、雪硅鈣石等沸石晶體，并且底灰和粉煤灰具有低廉高效的優(yōu)點，其作為外源硅鋁調(diào)理劑有利于飛灰水熱合成雪硅鈣石等沸石晶體。水熱條件下飛灰中單一添加30％粉煤灰，分別混合添加15%粉煤灰+15%硅藻土、20%粉煤灰+30%底灰，調(diào)控元素比例滿足Ca/(Si+Al)=0.67～1.20必要條件，可生

3、成對重金屬具有穩(wěn)定作用的雪硅鈣石。在飛灰水熱處理中分別單一和混合添加硅鋁調(diào)理劑使得飛灰水熱產(chǎn)物Pb、Zn、Cu、Cd、Cr等重金屬浸出濃度分別下降84～97%、86～97%、44～82%、52～95%、50～97%，遠低于危廢鑒別標準；采用醋酸緩沖溶液法進行重金屬浸出試驗，水熱處理后飛灰中Pb的浸出濃度下降最為明顯，下降達67～86%。此外，飛灰中單一和混合添加硅鋁調(diào)理劑下水熱反應后液相中Pb、Zn等重金屬的濃度明顯降低。
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4、對水熱液循環(huán)回用激發(fā)下水熱穩(wěn)定飛灰中重金屬的研究結(jié)果表明，單一添加粉煤灰的水熱液100%多級循環(huán)回用下，三級水熱反應將不能生成雪硅鈣石，隨著硅鋁調(diào)理劑添加量的增大，各級循環(huán)水熱產(chǎn)物的重金屬浸出濃度以及水熱液相中重金屬濃度均顯著降低。100%、75%、50%等不同循環(huán)比例的水熱液多級循環(huán)回用下，混合添加粉煤灰和底灰后飛灰多級水熱反應生成了雪硅鈣石，且在50%循環(huán)回用下飛灰多級水熱產(chǎn)物重金屬浸出濃度及其反應后液相中重金屬濃度均較低，尤其是P

5、b。飛灰混合添加粉煤灰和硅藻土在不同堿性激發(fā)劑的水熱液50%多級循環(huán)回用下，以Na2CO3激發(fā)下無法生成雪硅鈣石，而NaOH激發(fā)下四級循環(huán)均可生成雪硅鈣石，且各級水熱產(chǎn)物重金屬浸出濃度及其液相中重金屬濃度均降低，此外，各級水熱固相產(chǎn)物中Pb、Cr等重金屬總量隨著水熱液多級循環(huán)回用的次數(shù)而顯著升高富集，這表明水熱液循環(huán)回用抑制了重金屬向液相中轉(zhuǎn)移。
　?、弁ㄟ^水熱條件下磷酸鹽種類、添加量、液固比和反應溫度等因素的變化，采用正交試驗設

6、計，開展了飛灰水熱產(chǎn)物中重金屬浸出濃度相比原飛灰浸出濃度的固化速率的研究。結(jié)果表明，水熱條件下添加Na3PO4對飛灰中重金屬穩(wěn)定化的效果較好。磷酸鹽穩(wěn)定重金屬的最優(yōu)配比方案分別為：1）磷酸鹽為Na3PO4、添加量為0.1mol/kg、液固比為3mL/g、反應溫度為175℃；2）磷酸鹽為Na3PO4、添加量為0.7mol/kg、液固比為3mL/g、反應溫度為150℃。此外，經(jīng)過最優(yōu)方案穩(wěn)定處理后Pb的浸出濃度分別下降至1.61mg/L和1

7、.42mg/L，均低于正交試驗的重金屬浸出結(jié)果，并且Zn、Cu、Ni的浸出濃度也明顯降低。
　　通過本文的研究，在堿性水熱法穩(wěn)定垃圾焚燒飛灰重金屬的過程中，通過篩選出的焚燒底灰、粉煤灰等低廉高效外源硅鋁調(diào)理劑的多種添加工藝，實現(xiàn)了對水熱體系中Ca、Si、Al等關鍵元素比例的精準調(diào)控、目標硅鋁酸鹽礦物類的高效水熱合成，且實現(xiàn)了垃圾焚燒飛灰、底灰的同步處理與利用。通過元素調(diào)控下水熱液多級循環(huán)回用工藝、外加磷酸鹽輔助水熱工藝下的重金屬穩(wěn)