利用垃圾焚燒飛灰構(gòu)建新型固化基質(zhì)共處置含鉻污泥的探索研究.pdf

1、城市垃圾焚燒(MSWI)飛灰的產(chǎn)生量正日益增加，因其富集重金屬和潛在的有機(jī)污染物而屬于危險(xiǎn)廢物，需要進(jìn)行無害化預(yù)處置后再進(jìn)行安全填埋。與其他穩(wěn)定化方法相比，水泥固化法仍是當(dāng)前較為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方式，但這種方法具有增容比高，浪費(fèi)水泥資源的缺陷。因此需要探索和設(shè)計(jì)低增容比、具有高效穩(wěn)定束縛重金屬能力的新型固化體系。 水泥基固化材料形成危險(xiǎn)廢物固化穩(wěn)定化的基本體系，在水泥基固化體系的形成過程中，誘導(dǎo)其形成水化硅酸鈣(CSH)、鈣礬石(E

2、ttringit)、單硫鋁酸鈣(AFm)族等礦物相，通過包容、化學(xué)沉淀、物理和化學(xué)吸附和晶格中離子的取代等作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子的穩(wěn)定束縛，是新型固化基質(zhì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 本研究以實(shí)現(xiàn)MSWI飛灰的固化穩(wěn)定化和重金屬類危險(xiǎn)廢物的安全處置為目標(biāo)，利用MSWI飛灰富氯富硫的特性，探索以其為主要組分，分別與偏高嶺土、礬土水泥和堿礦渣等材料構(gòu)建以AFm族-Ettringite-CSH為主相的新型的固化基質(zhì)，實(shí)現(xiàn)MSWI飛灰和重金屬污泥的共處

3、置。 通過浸出毒性實(shí)驗(yàn)(TCLP)和重金屬化學(xué)形態(tài)分析考察它們對(duì)pb2+、Cd2+和Zn2+三種重金屬的束縛效果，結(jié)果表明新固化體系28天的TCLP重金屬浸出濃度低于閾值，優(yōu)于水泥參比體系。與強(qiáng)度高的傳統(tǒng)水泥固化體系對(duì)比，新固化體系的Pb、Zn、Cd等在化學(xué)形態(tài)中殘留態(tài)的比例相對(duì)較高，說明新基質(zhì)對(duì)重金屬的穩(wěn)定更倚重于化學(xué)束縛作用。 固化體系的抗壓強(qiáng)度表明，新固化體系養(yǎng)護(hù)28天后的強(qiáng)度可以滿足安全填埋的標(biāo)準(zhǔn)；偏高嶺土、礬土

4、水泥固化體系強(qiáng)度低于相應(yīng)的水泥參比體系，而堿礦渣固化體系由于其致密的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度大于參比體系。重金屬摻加量的增加會(huì)導(dǎo)致固化體系強(qiáng)度降低。 利用X射線衍射(XRD)、微商熱重法(DTG)和傅立葉紅外光譜(FTIR)等方法重點(diǎn)研究了固化體系微觀組成和結(jié)構(gòu)，證實(shí)了新固化體系中AFm(Friedel)/Ettringite/CSH的共存。紅外光譜(FTIR)顯示新固化體系的SO42-、AlO6等無機(jī)基團(tuán)的振動(dòng)譜帶位置相對(duì)于水泥參比體系發(fā)生

5、了一定的偏移，這很可能是重金屬有進(jìn)入有關(guān)礦物晶體引起的。 新型固化基質(zhì)應(yīng)用于電鍍含Cr污泥的處置，是本研究的另一個(gè)探索重點(diǎn)。研究表明：不同污泥飛灰固化體系的強(qiáng)度可以滿足填埋標(biāo)準(zhǔn)，固化體系中Cr的TCLP浸出濃度低于控制閾值；化學(xué)形態(tài)分析表明，污泥固化體中Cr的殘留態(tài)比例高于傳統(tǒng)水泥固化體系；XRD和DTG分析發(fā)現(xiàn)：污泥固化體系中的主導(dǎo)相為同屬AFm族的單碳鋁酸鈣(CaCO3-AFm)；FTIR分析表明，新污泥固化體系的CO32-