城市垃圾焚烧飞灰的污染特性分析

城市垃圾焚烧处理以其具有明显的减量化、无菌化、资源化等优点,近年来得到了较广泛的应用.然而,垃圾焚烧后产生的飞灰中含有大量的水溶性盐分和重金属,如果处理处置不慎就会对环境产生二次污染.为合理有效的处理城市垃圾焚烧飞灰,并为其资源化利用提供科学依据,需对其中污染物的特性进行分析,本文研究了城市垃圾焚烧飞灰的粒径分布,pH值,水溶性盐分含量,不同粒径上重金属的含量及不同粒径上的重金属对总量的贡献率.结果表明:飞灰的粒径分布近似正态分布,80%以上颗粒集中在54～280 μm之间,粒径小于54μm和大于280μm的颗粒所占的质量分数都很少,还不足3%和15%;飞灰呈强碱性,pH值高达12以上;飞灰样品中水溶性盐分的含量较高,可达2%以上;易挥发性的重金属在飞灰不同粒径上的分布与粒径有一定的相关性,而半挥发和难挥发性重金属的分布与粒径的相关性不大;中等大小的颗粒对重金属总量的贡献率最大.     

生活垃圾焚烧飞灰中Zn、Pb、Cu的浸出特性

测定了飞灰中Zn、Pb、Cu的浸出毒性及浸出率与pH值的关系,并利用MINTEQA2模型对它们的浸出率以及不同pH值下的主要存在形态进行了模拟。结果表明:Pb、Cu、Zn的模拟浸出值与实测浸出值基本相符,模拟浸出值可反映实际浸出情况;pH值在8~12之间时Zn、Cu、Pb的浸出率接近0;pH<7.5时,Zn的浸出率高达70%~80%,pH值>12时,随着pH值的增加,Pb与Zn的浸出能力逐渐增强;pH<2时,Zn、Cu、Pb的浸出率较大,表明三种重金属在强酸条件下容易浸出。了解重金属在不同pH值下的浸出情况可以帮助预测各种环境中重金属的潜在危害性,并可通过改变环境pH值控制重金属的浸出。     

静态浸出测试评价飞灰及其处理产物的局限性

采用我国(GB)和美国(TCLP)静态浸出测试方法,评价生活垃圾焚烧飞灰及其稳定化产物的浸出毒性,并借助有效浸出测试、连续提取程序和动态(柱浸出)浸出测试方法,以两性重金属Pb为对象,探讨了静态浸出测试方法鉴别飞灰重金属浸出风险的局限性.结果表明:飞灰浸出液pH值对重金属浸出浓度有显著影响,使GB和TCLP评价结果不能有效预期飞灰稳定化产物随浸出环境而变化的长期浸出风险;由于静态浸出测试有较长的反应平衡时间,磷酸盐稳定化飞灰中的Pb在GB和TCLP测试中均达标,但在柱浸出测试初期却会因未达到足够的反应平衡而大量浸出,因而静态浸出测试会低估废物瞬时浸出风险.     

水洗及酸洗过程对焚烧飞灰中Cu,Zn和Pb洗脱率影响的试验研究

以垃圾焚烧的一次飞灰为研究对象,比较了水洗,酸洗以及水洗结合酸洗工艺对飞灰中重金属元素Cu,Zn和Pb的洗脱率的影响,并应用XRD,SEM/EDS等研究了飞灰在水洗和酸洗过程中颗粒形态和矿物相组成的变化。结果表明:单独水洗和单独酸洗均不能实现Cu,Zn和Pb的分离;酸洗结合水洗时,Cu和Zn洗脱率均较单独水洗和单独酸洗大幅提高,Pb基本沉淀在酸洗后的残渣中。经水洗后酸洗阶段的酸灰比是影响金属洗脱效果的主要因素。分离Cu和Zn和Pb的最佳工艺参数为:水洗(水灰比为3∶1) 10%H2SO4酸洗(酸灰比为6∶1)。XRD结果表明,水洗过程易溶于水的物质其峰形基本消失;酸洗过程中,生成了含Pb的矿物质和Zn的结晶化合物。SEM/EDS分析结果表征了飞灰在水洗、酸洗过程中主要晶相的生成以及主要元素Ca,Si,O和Al的变化规律。     

重庆市垃圾焚烧飞灰中重金属含量及浸出毒性分析

采用筛分法研究了重庆市春、秋季生活垃圾焚烧飞灰的粒径分布,分析了各粒径颗粒中Cu,Zn,Mn,Pb,Cd,Ni,Cr和Hg的总量.并研究了在GB5085.3-2007和USEPA-TCLP浸出条件下不同粒径范围内的重金属浸出量的差异.结果表明,秋季飞灰粒径相对春季较小,春秋两季90%以上的飞灰粒径小于250μm,其中春季飞灰粒径为83～105μm的最多,约占总量的40%,而秋季飞灰粒径为105～149μm的最多,约占总量的45%.飞灰中除Ni以外,其他重金属总量随粒径减小呈先减小后增大的趋势,其中秋季飞灰重金属总量除Fe和Zn外均比春季含量高.国标GB5085.3-2007体系下飞灰的浸出毒性鉴别显示重庆市春秋两季垃圾焚烧飞灰中Cu,Zn和Ni以及春季Cr未超出浸出毒性限值,Pb,Cd和秋季Cr分别超出国家标准.TCLP浸出体系下春秋浸出毒性鉴别结果Pb,Cr和Cd均超出标准限值,表明不同浸出方法对重金属的浸出量影响很大.     

重庆垃圾焚烧飞灰中重金属浸出特征研究

研究了重庆垃圾焚烧飞灰四季的腐蚀性和浸出毒性,并以秋季的焚烧飞灰为代表研究了Pb,Zn,Ni,Cr,Cu,Cd,Mn等7种重金属在不同液固比、浸出时间和初始pH值下的浸出特性．结果表明：春夏两季飞灰的浸出液pH值在10．30左右,而秋冬两季的浸出液pH值在12．00左右,四季飞灰都不具腐蚀性;所研究的7种重金属都没有浸出毒性,秋冬两季的Pb,Cr,Cu浸出量较高,夏季的Mn,Ni,Cr浸出量较高,而重金属浸出总量秋冬两季高于春夏两季;重金属的浸出量通常随液固比的增加而增加．重金属的浸出量随浸出时间的增加也呈增大的趋势．重金属的浸出量随pH值的增大呈减小趋势,各重金属在pH=1时浸出量最大,表明在酸性环境下较易浸出．     

燃烧调整对炉内温度分布及NOx排放的影响

采用具有三维温度场可视化监控系统的300 MW四角切圆燃煤锅炉,研究燃烧调整对炉内温度分布和NOx排放规律的影响.结果表明,总风量调整、总燃料量扰动、燃烧器摆角调整、层间燃料量调整、燃烧器不同组合以及单层燃烧器燃料调整直接影响炉内沿高度方向的温度场分布、NOx的排放量、飞灰含碳量和辐射能.NOx排放量与实时炉内温度分布密切相关,这与已逐渐成熟的NOx生成机理的研究结果一致.     

ICP-AES法测定煤飞灰中的主要与微量元素

应用ＩＣＰ－ＡＥＳ法,选取了适宜的仪器工作条件,考察了煤飞灰中的主要元素对测定的影响,对煤飞灰中的主要与微量元素进行了直接测定,通过对国际樯品及实际样品的测定,加标回收实验,建立了简便,快速,准确,理现性较好的ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定煤飞灰中主要与微量元素的分析方法。     

声波团聚煤飞灰微粒的新数学模型

目的　为了更精确地模拟煤飞灰微粒在声场中的团聚机理,建立一种新的数学模型。方法　结合前人的研究成果,利用分形几何学理论建立新的团聚模型,并用实验结果加以验证。结果　从煤飞灰声波团聚的实验中发现,团聚后的煤飞灰微粒具有自相似特征。利用分形模型预测的团聚结果与实验值相吻合。结论　把分形理论应用于微粒团聚的数学模型中,可使煤飞灰微粒在声场中团聚的数学模拟有较高的精度。     

生活垃圾焚烧飞灰重金属固化特性

针对生活垃圾焚烧飞灰中重金属元素(Cr、Cd、Cu、Pb、Zn)含量过高导致的飞灰资源化利用难及其环境污染风险问题,结合连续萃取实验(BCR)及超声波辅助水洗,探究重金属赋存形态对飞灰重金属元素固化特性的影响。研究结果表明：超声波辅助水洗对飞灰中重金属元素固化效果较好,其中Cd固化效果最佳(98.87%),Cu固化效果最差(80.14%)。水洗使飞灰中的可溶性氯盐(NaCl、KCl、CaClOH)发生重组,生成新的化合物(CuCl、硫酸钙水合物、CaSO₄)。水洗后飞灰中重金属元素的赋存形态发生改变,Cr的可移动态占比可达93%,Cd赋存形态总体变化不大,Cu的赋存状态由残渣态向可还原态转变,Pb酸溶态占比下降,Zn残渣态和可还原态占比明显上升。