垃圾焚燒灰渣穩(wěn)定化處理及浸出特性的研究.pdf

1、焚燒法是垃圾熱處理技術之一,它能夠大大減少和減小垃圾的重量和體積,節(jié)省填埋空間,同時還能夠從垃圾中回收熱能用于發(fā)電和供熱,因而在我國得到迅速的發(fā)展,根據(jù)我國固體廢棄物管理政策思路,焚燒在垃圾處理中的比例還將逐年增加。在歐洲,根據(jù)歐盟填埋委員會的要求,為減少有機垃圾的填埋,被焚燒的垃圾量在未來的幾十年中仍將增長。然而焚燒產生仍會產生大量的固體灰渣,若管理不當,將會造成環(huán)境污染問題。 焚燒飛灰由于含有大量的有毒重金屬和可溶性鹽類,被

2、公認為危險廢棄物,因為這兩者在與水接觸后將從飛灰中浸出,增加了飛灰的處置的難度和費用。目前關于焚燒飛灰處理方面的研究是環(huán)境領域中的熱點。盡管與飛灰相比,底渣對環(huán)境的污染較小,但由于其產量大,若全部采用填埋處理,仍將對日漸縮小的填埋能力造成負擔,因而各焚燒廠都迫切地希望能夠找到最合適的處置方法,最優(yōu)化的解決方案就是回收底渣做建材,但在回用過程中,其重金屬和鹽類的浸出行為不得對環(huán)境造成不可接受的影響,因而對底渣的浸出特性的研究也是廢棄物管理

3、領域中的熱點。 本文就以下幾個方面進行了研究：1)飛灰與水或穩(wěn)定劑溶液的接觸過程中Cr的溶出隨時間的變化；2)CO2作為穩(wěn)定劑和輔助穩(wěn)定劑的處理效果；3)化學穩(wěn)定化或分離法處理的飛灰在浸出實驗前的干燥過程對浸出效果的影響；4)飛灰的水熱穩(wěn)定化工藝參數(shù)的確定；5)底渣的浸出特性；6)底渣的人工陳化對其浸出特性的影響。 研究結果表明,處理過程中Cr的溶出隨時間的增加而逐漸下降,說明處理過程中含Cr礦物的溶解速度低于Cr(VI

4、)被還原的速度。當飛灰懸浮液中未加入還原劑時,Cr的溶出由其本身具有的單質Al控制；當加入Fe(II)后,Cr的溶出主要由Fe(II)控制。由于Cr(VI)的還原反應與還原劑空氣/氧氣氧化反應相互競爭,因而厭氧條件的存在有利于Cr(VI)的還原、穩(wěn)定。 采用CO2處理垃圾焚燒飛灰,對飛灰中的Cd和Pb具有一定的穩(wěn)定效果,對以陰離子狀態(tài)存在的鉻,具有促進其溶出以利于其它穩(wěn)定藥劑處理的效果。延長CO2對飛灰的作用時間,需要加入堿來調

5、節(jié)終止時的pH值,但不再提高穩(wěn)定效果；而當處理溫度升高時CO2對Cr的促進溶出效果降低；但對Cd和Pb的穩(wěn)定更有利。按照歐盟填埋標準所進行的間歇式和柱式浸出實驗結果表明,處理(化學穩(wěn)定化或水洗)后的飛灰其浸出行為與浸出實驗前是否進行干燥有重要聯(lián)系。這是一個很重要的結論,因為目前沒有任何一個標準明確規(guī)定,在對處理后飛灰進行浸出實驗前是否應該干燥。由于浸出實驗的目的是反映填埋的條件,本部分研究結果建議,浸出實驗應該針對濕的、未經(jīng)干燥的材料,

6、盡管其可操作性不如對干燥材料所作的實驗。對于Cr,干燥明顯降低飛灰的還原能力,從而限制了Cr的還原和穩(wěn)定,強烈影響其浸出行為,導致10-100倍的Cr浸出的增加。干燥還強烈影響Cd、Cu、Pb和Zn的浸出。對于Cd和Cu,干燥降低了產物的pH值,導致浸出增加。在柱式浸出實驗中,干燥還引起很高的初始含鹽濃度,使得Cd、Cu和Pb浸出增加。這一效應對Cd的影響尤其嚴重,Cd從干燥產物中的浸出是未干燥產物的100倍。 利用FeSO4對

7、焚燒飛灰進行化學穩(wěn)定化時,水熱條件有利于Pb,特別是Cr(VI)的穩(wěn)定。Pb在水熱條件下能轉化為不溶性氧化物；而Cr(VI)在水熱條件下容易被Al還原。水熱條件下Fe的產物是非常穩(wěn)定且比表面積較大的α-FeOOH,有利于綁定重金屬。在水熱條件下FeSO4的用量只需要5g/kg就能達到常溫下至少需要20g/kg才能達到的穩(wěn)定效果,因而水熱條件降低了化學藥劑成本。 磷酸鹽通過形成極為穩(wěn)定的羥基磷灰石能夠很好的穩(wěn)定住飛灰中的Cd、Cr

8、和Pb,穩(wěn)定化效果Pb>Cd>Cr。通過對工藝參數(shù)的研究,水熱條件下,推薦的工藝參數(shù)為磷酸根量用量6 g/kg干飛灰,液固比3 l/kg;常溫時,相應分別為10g/kg干飛灰,2 l/kg。水熱條件有助于減少磷酸根量,和提高液固比,前者可在保證穩(wěn)定效果的前提下,降低藥劑成本,后者有助于處理后飛灰可溶性鹽類的減量化。 根據(jù)對多個底渣樣品的L/S 2 l/kg間歇式浸出實驗結果可知,底渣屬于非危險廢棄物,且大多數(shù)元素的浸出距標準限值

9、較遠,且只有部分元素(如As,Cr,Mo等)的浸出濃度超過惰性廢棄物的控制限值。 常規(guī)柱式浸出實驗結果表明,一些元素(如Na,K,Si等)的浸出特性隨液固比的變化具有一定的規(guī)律,這為以后研究間歇式和柱式浸出實驗的相互關系打下基礎。流動中斷實驗證明在L/S 2 l/kg附近,大多數(shù)元素的控制礦物質與溶液之間存在平衡,而L/S 10 l/kg后,平衡條件將不再存在(除少部分元素外),因而在對底渣的長期浸出行為進行模擬預測時,必須考慮