分析危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理
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针铁矿对垃圾焚烧飞灰中重金属离子的固化作用及机理分析佚名【摘要】垃圾焚烧飞灰是一种危险固体废弃物,必须经过固化稳定化,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》后方能填埋.针铁矿是一种表面带有丰富羟基功能基的固体表面活性剂,利用其表面羟基对金属离子的络合作用能够对垃圾焚烧飞灰进行固化.本论文探讨了工艺参数对针铁矿固化飞灰毒性浸出效果的影响;又利用酸碱滴定表征了针铁矿表面羟基化特性;用格氏图处理酸碱滴定数据,计算出针铁矿表面羟基活性位点密度.结果表明:在针铁矿添加量为15%、液固比为0.4、固化时间为3 d 的条件下,固化后的飞灰能够满足生活垃圾填埋场进场要求;金属离子能够进入针铁矿表面stern层被紧密吸附,碱性条件下则更加有利于离子在针铁矿双电层的扩散层中吸附.【期刊名称】《矿产保护与利用》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】7页(P87-93)【关键词】垃圾焚烧飞灰;重金属离子吸附;针铁矿表面活性;浸出毒性;固化【正文语种】中文【中图分类】X705前言焚烧处理因减容效果良好、消毒彻底、有利于实现城市垃圾资源化,而成为全世界垃圾处理的最主要模式。
我国的城市垃圾焚烧处理率也在逐年升高,预计到2020年,我国垃圾焚烧处理率将达到50%。
但生活垃圾焚烧后会产生大量的固体残渣,主要包括底灰和飞灰。
飞灰是指在烟气净化系统和热回收系统中收集得到的残留物,占焚烧灰渣总量的10%~20%左右。
通过焚烧,生活垃圾中33%的Pb、92%的Cd以及45%的Sb都迁移到了飞灰之中,因此垃圾焚烧飞灰中富集了大量的重金属。
垃圾焚烧飞灰若不经过妥善处理处置,而直接填埋、堆存,会浸入土壤和水体,造成重金属污染,重金属在环境中不能降解,只能迁移,无法通过土壤和水体的自身净化作用消除。
我国将固体废物焚烧飞灰列入《国家危险废物名录》(编号HW18),要求必须预处理后才能进入危险废物填埋场,不得进行简易处置及排放。
根据2008年制定的GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》,生活垃圾焚烧飞灰经处理后,按照HJ/T 300—2007制备的浸出液中危害成分质量浓度低于规定的限值,可以进入生活垃圾填埋场处置。
危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理危险废物焚烧飞灰是指在危险废物焚烧过程中产生的固体废物,其中含有大量的重金属元素。
这些重金属元素对人体和环境都具有很高的毒性和危害性,因此需要进行稳定化处理,以减少其对环境和人体的损害。
本文将介绍危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理方法。
一、重金属的稳定化处理方法1. 胶结法:将危险废物焚烧飞灰与胶结材料(如水泥、石灰等)进行混合,通过物理和化学反应,使重金属元素与胶结材料形成化合物或固体溶液,并使其变得稳定。
这种方法简便易行,成本低,处理效果较好。
2. 硫酸盐固化法:将危险废物焚烧飞灰与硫酸盐进行反应,生成稳定的硫酸盐沉淀物。
这种方法适用于重金属含量较高的飞灰,具有较好的稳定化效果。
4. 掩埋法:将危险废物焚烧飞灰直接掩埋在合适的地下场所,或与其他固体废物混合后进行掩埋。
这种方法能够有效地隔离和固化重金属,但存在着地下水和土壤污染的风险,需要严格控制和监管。
5. 电渗析法:利用电渗析技术分离和提取危险废物焚烧飞灰中的重金属元素,并将其沉积在电极上。
这种方法具有高效、环保的优点,但需要耗费较多的能源和设备。
1. 前处理:将危险废物焚烧飞灰进行分类、筛分和破碎,去除其中的杂质和有机物质,以提高后续处理的效果。
2. 稳定化处理:根据具体的处理方法选择合适的胶结材料或化学药剂,与危险废物焚烧飞灰进行混合反应,使重金属元素转化成稳定的化合物或溶液。
3. 固液分离:将稳定化处理后的危险废物焚烧飞灰与胶结材料或药剂通过离心、过滤等方法进行分离,得到稳定的固体废物和液体废物。
4. 固体处理:将稳定的固体废物进行填埋或其他合适的处理方法,以减少对环境和人体的危害。
5. 液体处理:对稳定的液体废物进行处理,例如中和、沉淀、过滤等,以达到排放标准或回收利用的要求。
1. 混合设备:用于将危险废物焚烧飞灰与胶结材料或化学药剂进行充分混合。
2. 反应器:用于进行胶结反应、硫酸盐反应或磷酸盐反应的设备。
垃圾焚烧发电厂飞灰处理与重金属分离技术垃圾焚烧发电作为一种高效的固废处理方式,不仅能够显著减少垃圾体积,还能转化产出电能,是解决城市垃圾问题的重要途径之一。
然而,这一过程中产生的副产品——飞灰,因含有大量重金属和其他有害物质而成为处理难题。
本文将围绕垃圾焚烧发电厂飞灰处理与重金属分离技术,从六个方面进行深入探讨。
一、飞灰的生成与特性垃圾焚烧过程中,燃烧不完全的残留物随烟气一同排出,经过除尘设备捕捉后形成飞灰。
飞灰成分复杂,主要包含硅、铝、铁等矿物质以及镉、铅、汞等重金属。
这些重金属具有毒性,若未经妥善处理直接排放,会对土壤、水源造成严重污染,影响生态安全和人类健康。
因此,飞灰的无害化处理与重金属的有效分离至关重要。
二、飞灰稳定化/固化技术稳定化/固化技术是将飞灰与特定化学药剂混合,通过物理或化学反应,使飞灰中的有害物质转化为不易溶解或迁移的形态,从而减少其对环境的潜在危害。
常见的稳定化方法包括水泥固化、石灰稳定、熔融固化等。
水泥固化是最广泛应用的一种,通过水泥的碱性环境与重金属反应生成不溶性沉淀,增加飞灰的稳定性,便于安全填埋。
三、热处理技术热处理技术,如高温烧结和熔融,可有效破坏飞灰中的有机污染物,并促使重金属固化或挥发去除。
高温烧结通过加热飞灰,使其部分熔融形成玻璃态物质,包裹住重金属,减少其生物可利用性。
熔融技术则是在更高温度下将飞灰完全熔化,金属与其他物质彻底分离,之后通过冷却回收得到的金属和无害化的玻璃体。
这些技术虽然处理效果好,但能耗高,成本相对较大。
四、化学淋洗技术化学淋洗技术利用特定化学溶液与飞灰中的重金属发生反应,将其溶解出来,再通过后续处理步骤回收或固化。
该技术的关键在于选择合适的淋洗剂和优化淋洗条件,以提高重金属的提取效率并减少化学试剂的使用量。
常见的淋洗剂有酸性溶液、碱性溶液及螯合剂等,选择时需考虑经济性、安全性及对环境的影响。
五、吸附/解吸技术吸附技术利用吸附剂(如活性炭、沸石、改性粘土等)表面的物理化学性质,捕获飞灰溶液中的重金属离子。
第38卷第1期2007年1月 锅 炉 技 术BOIL ER TECHNOLO GYVol.38,No.1Jan.,2007收稿日期:20060903基金项目:教育部高等学校博士点基金资助项目(20030286005);江苏省建设系统科技计划资助项目(J S200311)作者简介:王学涛(1976),男,博士,主要从事洁净煤燃烧及固体废弃物资源化利用等方面的研究。
文章编号: CN311508(2007)01006404城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属污染与控制王学涛1,徐 斌1,金保升2,李延兵2(1.河南科技大学车辆与动力工程学院,河南洛阳471003;2.东南大学洁净煤发电及燃烧技术教育部重点实验室,江苏南京210096)关键词: 焚烧飞灰;重金属污染;污染控制摘 要: 针对城市生活垃圾焚烧飞灰中的重金属污染问题,介绍了焚烧飞灰中重金属生成机理及来源,并重点阐述了国内外对焚烧飞灰中重金属的稳定化处理方法及控制措施,为垃圾焚烧飞灰的无害化、资源化处理提供了必要的理论参考,并提出了未来垃圾焚烧飞灰中重金属污染物处理的发展方向。
中图分类号: X 705 文献标识码: A1 前 言 随着城市经济建设的持续发展和人们生活水平的不断提高,每天源源不断地产生大量的城市生活垃圾,已成为一个污染环境、影响生活的社会问题,各地都在积极寻找有效的解决方法。
垃圾焚烧方法与其它处理方法相比,能更好地达到垃圾处理的减容化、资源化和无害化的治理目标,且具有占地面积小、运行稳定、处理时间短、减量化显著、无害化彻底、可回收热能等优点,在许多国家和地区把建设生活垃圾焚烧发电厂作为城市生活垃圾处理的首选方案[1]。
目前,瑞士、丹麦、日本等很多国家都将焚烧作为城市生活垃圾的主要处理途径。
新加坡、瑞士、卢森堡、丹麦、日本、瑞典和比利时等国家的生活垃圾焚烧处理比例约占总处理量50%以上[2]。
据统计,目前我国城市生活垃圾焚烧总容量已达1418吨/天。
有机螯合剂对城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定化试验研究罗伟;李颖【摘要】选取乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和亚硫基二乙酸(TDGA)两种有机稳定剂药剂,研究其对焚烧飞灰重金属的稳定化效果.实验表明,焚烧飞灰浸取液中重金属浓度依次为:Zn (124.2mg/L) >Pb (27.98mg/L)>Cu(15.29mg/L) >Cd (7.68mg/L) >TCr (1.16mg/L),重金属Pb、Cd、Cu超出标准;在用EDTA和TDGA处理的稳定化样品浸出液中Pb、Cd、Cu、TCr的浓度随着有机螯合剂投加量的增加而减小,并且TDGA的处理效果优于EDTA;在TDGA投加量相同,且浸取剂pH在3到9的范围内时,随着pH的升高,Pb、Zn、Cu、TCr的浸出浓度逐渐减小,其中pH升高对Cd的浸出浓度影响较小;若有机螯合剂溶液与飞灰搅拌均匀,液固比的增加对螯合反应没有产生影响.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2018(037)005【总页数】6页(P19-24)【关键词】飞灰;重金属;有机螯合剂;稳定化【作者】罗伟;李颖【作者单位】四川省环境保护科学研究院,成都610041;四川省环境保护科学研究院,成都610041;四川省科院科技咨询有限责任公司,成都610041【正文语种】中文【中图分类】X7051 前言城市生活垃圾焚烧飞灰(MSWI fly ash)是在生活垃圾焚烧后,被烟气净化系统和热回收系统(如锅炉、节热器等)收集到的颗粒物[1]。
产生的飞灰约占原焚烧垃圾总量的3%~5%[2]。
2014年我国各类危险废物产生总量为3 634万t,其中焚烧飞灰产量为400万t,占比达到了11%。
飞灰中可能含有大量的重金属、二噁英等有毒有害物质,这些物质可能会从飞灰中浸出,在环境中迁移转化,即使浓度较低也会对环境造成严重污染[3]。
由于重金属难以在自然条件下降解,且可通过生物放大转移至生物体内,对人体及其他生物造成伤害[4]。
垃圾焚烧飞灰水洗-酸浸稳定化技术研究于昕;薛军【摘要】垃圾焚烧飞灰中富集了浓度较高的重金属,对环境存在潜在威胁,但同时具有一定的回收价值.对水洗-酸浸稳定化技术处理城市垃圾焚烧飞灰的效果进行了实验室研究,分析了垃圾焚烧飞灰的主要化学组成,考察了水洗过程对于飞灰中主要元素和重金属去除的影响、水洗过程中的化学组成变化和飞灰重金属酸浸的效果,评价了水洗飞灰酸浸残渣的稳定性.结果表明:L/S =20时,水洗过程可以浸出60%以上的Cl,47%以上的Na、K、Ca,18%以上的Pb.水洗后,重金属Zn、Pb、Cu含量分别增加76.37%、21.91%和46.16%.与原灰相比,水洗飞灰酸浸过程中的Zn浸出量也有很大提高,而Pb浸出量的增加很小.当HCl 浓度<1M时, Pb和Zn的浸出量随着HCl浓度增加迅速增大,这主要是因为重金属的可交换态和碳酸盐结合态对溶液中离子强度和pH变化敏感.对水洗飞灰酸浸残渣进行的连续提取实验表明,重金属以残留态存在为主,其稳定性显著提高.本文的结果表明,水洗-酸浸工艺能够通过增加飞灰的稳定性和减少重金属的浸出性来提高飞灰的环境安全.%Fly ash from municipal waste incinerators form a major environmental problem as they are polluted with heavy metals. But the metal value can be partly removed and recovered by extracting with acid solution. Experiments have been performed to investigate the effect of water washingacid extraction process (WWAF process) for treatment of MSWI fly ash. The chemical composition of fly ash has been analyzed. The effects of waterwashing process on the removal of the major elements and on heavy metals, their speci ation in the washing process, the effects of acid extraction have been elucidated and heavy metals stability in the extracted washed ash residualshave been evaluated. The results indicate that more than 60% of the C1, and more than 47% of the major elements of Na, K, and Ca, as well as more than 18% of the Pb, were found to be leached at L/S=20. The washing process resulted in more concentrated heavy metal content in the washed fly ash. A comparison of the results of acid extraction of raw ash and washed fly ash demonstra ted that increment of extracted amount of Zn improved evidently after washing, while Pb improved indistinctively. Leaching with more concentrated acid yielded greater heavy metal content from washed fly ash. The removal of most of the exchangeable and carbonate fractions from the ash, which were sensitive to the change of ion intensity and pH, was thought to be contributing to the rapid extraction of Pb and Zn as the L/S increased within 1M. The results of sequential extraction procedure reveal that the zinc and lead fractions in the extracted washed ash shifted from being mostly bound to the Fe-Mn oxides and carbonate, to being mostly bound to residual form, which is stable in the environment. Results from this work showed WWAF process can increase the environmental safety of fly ash by increasing its stability and decreasing heavy metal leachability.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2011(020)002【总页数】6页(P118-123)【关键词】垃圾焚烧;飞灰;重金属;连续提取【作者】于昕;薛军【作者单位】北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;环境保护部固体废物管理中心,北京,100029【正文语种】中文【中图分类】X705近年来,随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快,城市垃圾焚烧处理技术得到迅速普及。
危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理
危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理是指采取一系列方法和措施将焚烧飞灰中的重金属离子固化并固定在固体基质中,从而减少其对环境和人体的危害。
下面将简要介绍几种常用的危险废物焚烧飞灰重金属稳定化处理方法。
首先是化学固化方法。
该方法通过与重金属离子发生化学反应,使其转化为较为稳定的化合物或沉淀,从而固化重金属。
常用的化学固化方法包括添加固化剂和稳定化剂、改变pH值、盐类固化等。
添加固化剂和稳定化剂主要通过与重金属离子形成沉淀或化合物,将其固化;改变pH值能够使重金属离子发生沉淀反应,降低其水溶性;盐类固化主要利用盐类对重金属离子具有固化作用的特性。
最后是生物固化方法。
该方法利用特定的微生物对重金属离子发生生物转化作用,将其固化。
常用的生物固化方法主要包括微生物固化、植物修复和生物堆肥等。
微生物固化主要通过微生物对重金属离子的吸附、螯合、还原等作用,将其固定在生物体内;植物修复则是利用植物对重金属的吸收、转运和积累作用,将其固定在植物体内;生物堆肥是将焚烧飞灰与堆肥底料混合,通过微生物的作用将重金属固定在有机质中,形成稳定的产物。
1999年5月ENV I RONM EN TAL SC IEN CEM ay,1999重金属螯合剂处理焚烧飞灰的稳定化技术研究蒋建国 王 伟 李国鼎 那崇铮 甑晓月 赵翔龙(清华大学环境科学与工程系,北京 100084,E 2m ail :jianguo j @ho tm ail.com )摘要 进行了垃圾焚烧飞灰的新型稳定化药剂——重金属螯合剂的实验室研究,探讨了本螯合剂处理焚烧飞灰的稳定化工艺流程及处理效果.结果表明,本螯合剂对飞灰中重金属的总捕集效率高达97%以上,其效果显著优于无机稳定化药剂N a 2S 和石灰,且处理后的飞灰能达到重金属废物的填埋控制标准,同时,其处理后的飞灰的最大浸出量远低于无机稳定化药剂处理后的飞灰,且能在较宽的pH 范围内都具有好的稳定化效果,减少了稳定化产物在环境条件变化下二次污染的风险.关键词 重金属螯合剂,稳定化技术,垃圾焚烧飞灰,重金属废物,固体废弃物处理.3 蒋建国:男,28岁,博士收稿日期:1998209214Exper i m en ta l Study on the Chem ica l Stab il iza tion Technology i nTrea ti ng w ith Fly A sh Usi ng Heavy M eta l Chela ti ng Agen tJ iang J ianguo W ang W ei L i Guoding N a Chongzheng Zeng X iaoyue Zhao X ianglong(D ep t .of Environ .Science and Engineering ,T singhua U niversity ,Beijing 100084,Ch ina E 2m ail :jianguo j @ho tm ail.com )Abstract T he syn thesizing m ethod of heavy m etal chelating agen t w as exp lo red in th is paper .T he techno logy p rocess and treatm en t efficiency of the chelating agen t in treating w ith fly ash w ere experi m en tally studied .T he resu lts indicated that the efficiency of heavy m etal chelating agen t in treating w ith fly ash w as h igher than that of u sing N a 2S and li m e ,fu thermo re ,the treated fly ash u sing th is chelating agen t can reach the landfilling stan 2dards fo r heavy m etal w aste .T he m ax i m um leach ing quan tity of heavy m etal fo r the treated fly ash u sing th is chelating agen t w as m uch low er than that fo r the treated fly ash u sing N a 2S and li m e ,and it can keep stab iliza 2ti on w ith in a b roader pH value .T hu s the risk of secondary po llu ti on fo r the treated w aste w as reduced dram ati 2cally w hen the environm en t conditi on changes.Keywords heavy m etal chelating agen t ,stab ilizati on techno logy ,fly ash ,heavy m etal w astes ,so lid w aste treat 2m en t . 垃圾焚烧技术由于可以有效降低垃圾的体积,回收能源,将会成为我国垃圾资源化和减容处理技术的重要研究和发展方向.但是,垃圾焚烧所产生的焚烧飞灰因其含有较高浸出浓度的铅和铬等重金属而属于重金属危险废物[1,2,4,6],在对其进行最终处置之前必须先经过稳定化处理.在日本,已有明确的法律要求垃圾焚烧飞灰必须经过药剂稳定化处理后才能进行填埋处置[6],同时关于飞灰的药剂稳定化处理已有一定的研究和报道[2,4,5].在我国,由于常规稳定化技术所存在的问题[3],开发新型重金属螯合剂及其在重金属废物治理中的应用将在我国及国际上具有广阔的市场和实用价值[4,5,6].本论文对重金属螯合剂的开发及其处理垃圾焚烧飞灰的效果和工艺进行系统的研究,并与常规的无机稳定化药剂石灰和N a 2S 处理焚烧飞灰的效果进行对比,得出了相应的结论.1 重金属螯合剂的合成重金属螯合剂实验室合成中使用的多胺其分子量一般在500以下,实验发现以60~250为最佳,这些多胺包括乙二胺、二乙烯三胺等聚烯烃多胺,而聚乙烯亚胺则使用30%的水溶液.以上的多胺或聚乙烯亚胺都具有含N 置换基的烷基、氨基、酰基或羟基烷基.在合成反应过程中,CS 2可在碱性条件下置换多胺或聚乙烯亚胺分子N 元素上的活性H 原子,生成重金属螯合剂即二硫代氨基甲酸或其盐[7,8].其基本反应式可表示为:多胺(聚乙烯亚胺)+二硫化碳碱性条件αCH 2N CSS -N a+CH 2χn重金属螯合剂高分子长链上的有效官能团二硫代羧基以离子键和共价键的形式与重金属离子反应,生成稳定的交联空间网状结构的重金属螯合物[7].2 焚烧飞灰稳定化处理工艺及方法211 处理工艺流程焚烧飞灰中含有的重金属以阳离子的形式(Pb 2+、Cd 2+等)存在,较易溶出,且其粒径已经很小(d m ax <1mm ),故处理前不需要机械粉碎.实验中采用的处理流程简图如图1所示.1废物储槽 21废物计量 31重金属螯合剂储槽 41重金属螯合剂稀释槽 51稀释水 61机械搅拌设备 71稳定化产物图1 焚烧飞灰稳定化处理工艺流程212 有毒物质浸出程序(Tox icity Character 2istic L each ing P rocedu re ,TCL P )实验方法TCL P 方法是一种确定废物浸出毒性的标准方法[1],是由美国EPA 在原有的危险废物提取程度(EP )基础上改进提出的.其目的是考察在填埋场环境下,处置废物中危险成分的浸出特性,判断其是否对地下水构成污染.实验中采用的TCL P 实验流程如图2所示.图2有毒物质浸出程序(TC LP )流程湿样固相固体弃去液体4℃下储存分析测试浸出液液固分离0.6~0.8Λm滤膜过滤固相TC LP浸取液相液 固分离0.6~0.8Λm 玻璃纤维滤膜过滤湿废物样品含不可过滤固体>0.5%干废物样品废物代表样3 实验结果与分析311 飞灰性能测试实验焚烧飞灰的TCL P 浸出试验结果示于表1.表1 焚烧飞灰的基本性能 m g ・L -1重金属种类PbCdZnC rH gCu 焚烧飞灰重金属含量15206517810028121113290焚烧飞灰浸出实验重金属浓度381511877120118010060111危险废物填埋控制标准31001311501005312 药剂投加量与飞灰中重金属去除率的关系实验分为投加重金属螯合剂、N a 2S 和石灰3组,药剂投加量分别为012%、014%和016%.所得结果示于图3~5,分别表示不同稳定化药剂投加量与飞灰中重金属的去除率的关系曲线.图3 药剂投加量为012%时去除率比较图3~5的投加量比较实验结果说明:在016%的投加量情况下,重金属螯合剂对飞灰中的主要污染重金属Pb 、Cd 、Zn 和C r 的捕集效41环 境 科 学20卷图4 药剂投加量为014%时去除率比较图5 药剂投加量为016%时去除率比较果都在95%以上,而同样投加量的N a 2S 特别是石灰对这4种重金属的捕集效果很难达到85%,重金属螯合剂对焚烧飞灰的处理效果明显优于N a 2S 和石灰.313 药剂投加量与稳定化产物最大浸出量的关系为了考察飞灰稳定化产物在最不利的环境条件下可能的最大的危险成分的泄露量,实验中对飞灰的稳定化产物进行了最大浸出量试验,该法是用于预测稳定化产物中危险成分在长时间、苛刻条件下可能的最大浸出量,是一种评价稳定化处理产物长期稳定性的方法[5,6].作为比较,同时进行了重金属螯合剂、N a 2S 和石灰处理后飞灰及原灰的最大浸出量实验.最大浸出量试验法工艺流程如图6.飞灰稳定化产物的最大浸出量随重金属螯合剂、N a 2S 和石灰的不同投加量变化的关系曲线绘于图7和图8.图7和图8的结果说明在016%的药剂投加量情况下,使用重金属螯合剂后飞灰中Cd 和Pb 的最大浸出量分别为18m g kg 干废物和2滤液滤液图6稳定化产物最大浸出量实验工艺流程原灰稳定化药剂混合装置养护最大浸出量试验方法1mol L HNO 3蒸馏水L S=50 1L S=50 131mol L HNO 蒸馏水残渣废物最大浸出量测定混合搅拌3h过滤调pH=4保持3h搅拌装置搅拌3h,过滤调pH=7保持3h 搅拌装置粉碎40℃干燥11重金属螯合剂 21N a 2S 31石灰图7 Cd 的最大浸出量2药剂投加量关系曲线11重金属螯合剂 21N a 2S 31石灰图8 Pb 的最大浸出量2药剂投加量关系曲线大浸出量则分别为309m g kg 、5019m g kg 干废物和532 、55 干废物,此结果要513期 环 境 科 学 远高于重金属螯合剂处理后的飞灰.所以,在实际的填埋处理中,重金属螯合剂稳定化产物中危险成分向环境泄露的量比无机稳定化药剂处理后的飞灰低得多,减少了稳定化产物再次污染环境的风险.314 pH 值对TCL P 浸出浓度的影响pH 相关实验是用不同pH 值的浸取液做废物的浸出试验,并以此为依据,预测废物中的危险成分在不同pH 值下的浸出量,它是一种评价稳定化产物在环境条件变化的情况下能否长期稳定存在的预测方法[4,6].实验中所使用的pH 相关实验的工艺流程如图9.图9稳定化产物pH 相关实验工艺流程pH 相关实验程序养护反应槽固体渣单位重量废物浸出量液体测定浓度固液分离装置振荡6h混合成pH=1,3,5,7,9,11,13称重,7等份原灰药剂混合装置L S=10 131mol L HNO 或Na OH40℃干燥用重金属螯合剂、N a 2S 和石灰分别处理后的飞灰在不同pH 值下Cd 和Pb 的TCL P 浸出浓度分别列于图10~13.11原灰 21重金属螯合剂 31N a 2S 41石灰 51达标值图10 药剂投加量为014%时Cd 的浸出量2pH关系曲线11原灰 21重金属螯合剂 31N a 2S 41石灰 51达标值图11 药剂投加量为016%时Cd 的浸出量2pH关系曲线11原灰 21重金属螯合剂 31N a 2S 41石灰 51达标值图12 药剂投加量为014%时Pb 的浸出量2pH关系曲线11原灰 21重金属螯合剂 31N a 2S 41石灰 51达标值图13 药剂投加量为016%时Pb 的浸出量2pH 关系曲线 从图10~13的结果可看出;重金属螯合剂在014%和016%的投加量下,pH 值分别大于318和316,Cd 的浸出量值可达标;pH 值分别大于412和312,Pb 的浸出量值可达标.而61环 境 科 学20卷N a2S在014%和016%的投加量下,pH值则分别需要大于10和615,Cd的浸出量值才可达标;pH值分别大于714和5,Pb的浸出量值才可达标.而用石灰作为稳定化药剂时,pH值只有在9~11时处理废物的重金属浸出量值才有希望达到填埋标准.因此,重金属螯合剂处理飞灰的效果明显优于N a2S和石灰,其处理后飞灰在相当宽幅的pH值范围内保持稳定,降低了稳定化产物二次污染的风险.4 小结(1)实验开发成功的重金属螯合剂是利用其高分子长链上的二硫代羧基官能团以离子键和共价键的形式捕集废物中的重金属离子,生成的稳定化产物是一种空间网状结构的高分子螯合物.(2)重金属螯合剂对焚烧飞灰的处理效果明显优于N a2S和石灰;相同的投加量情况下,其对飞灰中的主要污染重金属Pb、Cd、Zn和C r的捕集效果不仅高于N a2S和石灰,并且其处理后的飞灰达到了重金属废物填埋控制标准.(3)重金属螯合剂处理后飞灰中Cd和Pb 的最大浸出量远低于N a2S和石灰处理后的飞灰,极大地降低了处理后飞灰再次污染环境的风险.(4)用重金属螯合剂处理后的飞灰能够有效拓宽飞灰中主要污染重金属Pb和Cd达到填埋标准的pH值的范围,而用N a2S和石灰处理后的飞灰,pH范围被拓宽的程度明显低于重金属螯合剂的相应值,使得稳定化产物在环境pH值改变的情况下能长期稳定存在,二次污染的潜在威胁大为降低.参考文献1 Jesse R Conner.Chem ical fixati on and so lidificati on of hazardous w aste.Chem ical W aste M anagem ent,Inc, 1990.59~752 须藤雅弘 .弃物学会第6回研究 表会讲演论文集.日本:化学工业日报社,1990.4353 蒋建国,王伟.危险废物稳定化 固化技术的现状与发展.环境科学进展,1998,6(1):55~624 井田 莰,须藤 雅弘.全国都市清扫会议第17回演讲论文集.日本:化学工业日报社,1996,2085 高月弘,酒井伸一.危险 弃物—— —— 、 、 —— の视点 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垃圾焚烧飞灰固化处理:技术要点及实用建议生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化处理是垃圾焚烧处理过程中非常重要的一环,其技术知识点包括以下几个方面:1.了解飞灰性质:飞灰是一种高污染废弃物,含有大量的重金属和有机污染物。
在进行固化稳定化处理前,需要了解飞灰的化学成分、物理性质以及重金属的含量等,以便选择合适的处理方法和材料。
2.选择固化材料:根据飞灰的性质,选择合适的固化材料。
常用的固化材料包括水泥、石灰、沥青等。
这些材料可以与飞灰中的重金属发生化学反应,将其固定在固化体中,减少重金属的溶出和迁移。
3.确定固化配方:根据飞灰和固化材料的性质,确定合适的固化配方。
通常,固化配方应考虑以下几个方面:固化体的强度、稳定性、耐久性;重金属的固定效果;材料的成本和可获得性等。
4.进行固化处理:将飞灰和固化材料按照固化配方混合,经过搅拌、成型、养护等过程,制得固化体。
在此过程中,应严格控制混合比例、搅拌时间、成型压力等参数,确保固化体的质量。
5.进行稳定化处理:固化处理后,为了进一步提高固化体的性能,可以进行稳定化处理。
常用的稳定化方法包括化学稳定化和物理稳定化。
化学稳定化是通过向固化体中添加化学药剂,与重金属发生化学反应,降低重金属的溶出和迁移。
物理稳定化是通过改变固化体的物理性质,如孔隙率、比表面积等,提高固化体的稳定性和耐久性。
6.检测与评估:完成固化稳定化处理后,应对固化体进行检测和评估。
常用的检测方法包括重金属浸出实验、抗压强度测试、耐久性评估等。
通过这些检测方法,可以评估固化体的性能和安全性。
7.安全处置与利用:经过检测和评估合格的固化体,可以进行安全处置或利用。
常用的处置方式包括填埋、资源化利用等。
其中,填埋应选择合适的填埋场,严格控制填埋条件和环境;资源化利用应考虑其再利用价值和环境安全性。
实用建议:(1.在选择固化材料和配方时,应考虑实际情况和成本效益,选择易于获取、价格低廉的材料;(2.在进行固化处理时,应严格控制混合比例、搅拌时间等参数,确保固化体的质量;(3.在进行稳定化处理时,应根据实际情况选择合适的稳定化方法,并严格控制添加的药剂量和操作条件;(4.在进行检测和评估时,应选择合适的检测方法和评估标准,确保检测结果的准确性和可靠性;在进行安全处置和利用时,应遵守相关法律法规和标准要求,确保处置和利用过程的安全性和环境友好性。
分析危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理
摘要:危险废物焚烧后形成的焚烧飞灰中含有会造成环境污染的重金属,因此
出于环保的需要,我们需要对焚烧飞灰中的重金属污染特性进行研究,寻找降低
环境污染的焚烧方式,让危险废物的焚烧实现资源化与无害化。
文章首先介绍了
测定焚烧飞灰中重金属污染特性的实验步骤,然后根据实验结果对飞灰中所含的
重金属进行了污染特性分析。
关键词:危险废物;焚烧;重金属;实验;污染特性
危险废物焚烧处理所产生的飞灰由于含有较多的重金属使其被作为危险废物。
目前,针对危险废物焚烧飞灰稳定化处理的研究较多,主要是通过添加硫化物、
磷酸盐、螯合剂等将重金属离子固定。
本文通过对危险废物焚烧飞灰成分的分析
及其浸出毒性的研究,选用解毒药剂对其进行稳定化处理,检测并对比其处理效果,从而为危险废物焚烧飞灰的稳定化处理药剂选用提供一定的理论及实验指导。
1.材料与方法
供试飞灰取自上海市某危险废物焚烧厂正常运行期间的布袋除尘器。
该厂焚
烧炉为回转窑,处理规模为6万t/a,采用布袋除尘器净化焚烧烟气。
采集的样
品表观呈淡灰色细微粉末,实验测得含水率约为0.6%,粒径分布主要集中在
200μm以下。
pH值为(12.51±0.05)。
其化学成分以Na2O和CaO为主,分别占27.3%和25.2%。
1.1飞灰的重金属含量和浸出毒性实验
本实验中参照《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》
(GB/T17138-l997)方法消解焚烧飞灰。
采用新国标方法《固体废物浸出毒性浸
出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)和美国TCLP浸出方法对垃圾焚烧飞灰进行
浸出毒性实验,并采用火焰原子吸收光谱仪(FAAS,novAA400)测定消解液和浸
出液中重金属含量。
测定结果与《危险废物毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007)和《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)对比。
1.2飞灰的药剂稳定化处理
分别取200g飞灰置于烧杯中,选取无水Na2S、FeSO4•7H2O、无水Na3PO4、和Na3C3N3S3•9H2O4种不同类型药剂进行实验研究,不同药剂投加比例(w/w)分别为0.3%、0.6%、1.2%和2.4%。
将药剂与飞灰样品混合并加入200mL去离子水,用玻璃棒搅拌呈泥浆状,然后用搅拌机搅拌2h,室温下静置12h后放入烘箱内干燥。
处理后样品用于重金属浸出毒性检测。
样品的重金属浸出浓度测定方法
采用1.1中新国标方法(HJ/T299-2007)。
其中,浸出液中六价铬含量采用《固
体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》(GB/T15555.4-1995)进行测定。
下文中未经药剂处理的飞灰简称原灰,经药剂Na3C3N3S3稳定后的飞灰简称处理灰。
1.3飞灰处理前后物化性质比较
(1)本实验采用转靶X射线多晶衍射仪(型号D/MAX2550)测定原灰和处
理灰稳定处理前后的XRD图谱,分析供试样品中主要的结晶相物质。
利用粉末压
片将原灰和处理灰压制成试片置于X射线衍射仪中扫描,根据所测得的X射线衍
射峰来判定飞灰中的主要结晶相物质。
(2)红外光谱法是研究有机化合物结构
的最主要方法之一,其谱图有很强的结构特征性。
将样品制成粉末,用溴化钾压
片后送入红外光谱仪(型号Nicolet6700)进行红外光谱分析。
(3)实验采用环
境扫描电子显微镜(型号FEIQuanta250)对样品颗粒的表面形貌进行观察。
1.4
飞灰处理前后的重金属形态分布
飞灰中重金属的浸出毒性不仅与重金属的总量有关,还与其在飞灰中存在化
学形态密切相关[18]。
在连续提取法中BCR三步萃取法是欧共体标准局在Tessier
分析方法的基础上提出的,该方法按步骤定义为弱酸提取态(HAc提取)、可还
原态(NH2OH•HCl提取)、可氧化态(H2O2提取)。
有研究表明BCR法重现性
显著好于Tessier法。
实验中按BCR连续分级提取法进行分级提取。
分别称取过100目原灰和处理灰0.500g样品置于塑料具塞离心管中,按步骤分级提取:(1)
醋酸可提取态:加入0.11mol/LHAc溶液20.0mL,室温下30r/min振荡16h,离心分离,取上清液稀释到50.0mL,作为待测液,残渣用蒸馏水清洗,3000r/min离心
分离,残渣留作下一步分级提取物。
(2)可还原提取态:在(1)残渣中,加入
0.1mol/LNH2OH•HCl20mL(HNO3调pH=3.0),室温下30rpm振荡16h,不溶物
洗涤步骤同(1),残渣留作下一分级提取物。
(3)可氧化提取态:将(2)的残
渣中滴加5mL30%H2O2溶液,间歇式摇动,室温下放置1h,(85±2)℃水浴加热,蒸发至剩余溶液小于2mL。
补加H2O25mL,重复上述操作,至剩余溶液小于
1mL。
冷却后加入1mol/LNH4OAc溶液25mL室温下30r/min振荡16h,离心分离
取其上清液至50.0mL作待测液,残渣留作下一步消解用。
(4)残渣态:残渣消解
方法同飞灰总量消解方法。
用蒸馏水稀释定容于25.0mL容量瓶中,待测。
将原
灰与处理灰分别进行形态分级提取,分析重金属形态的变化。
2.结论及分析
2.1飞灰浸出毒性
经检测,该批次飞灰浸出液污染物质浓度检测结果及GB18598-2001《危险
废物污染填埋标准》所规定的浓度限值如表1所示。
表1飞灰浸出毒性检测结果
从表1可以看出,作为正常工况运行所产生的飞灰,除铜、镍外,其余各项
检测指标均高于国家所规定的控制限值,特别是铅含量是国标的7.31倍。
因此,
该批次飞灰必须经稳定化处理后方可进入安全填埋场。
2.2稳定化处理
通过添加不同类型的螯合剂对其进行固化/稳定化处理,实验结果如表2所示。
表2不同药剂稳定化飞灰浸出毒性检测结果
从表2可以看出,当添加0.8%不同类型解毒剂时,原灰中的各项重金属离子都呈现出一
定程度的降低。
从药剂处理效果来看,螯合剂>Na2S>FeSO4•7H2O,原因可能是由于螯合剂
中的胺基硫属于极性分子,带负电荷,能够在其周围形成负电场,从而吸纳飞灰中的各种带
正电的重金属离子,形成难溶性沉淀,而Na2S和FeSO4•7H2O在对重金属离子进行氧化还原
反应时具有选择性,处理效果相对单一,很难保证所有重金属离子都发生沉淀反应。
再者,
螯合剂性能较无机螯合剂稳定,应用性广,检测结果显示,螯合剂处理后飞灰的各项检测指
标均低于国家规定的控制限值。
3.危险废物焚烧飞灰中重金属含量及其浸出特性的测定结果
3.1焚烧飞灰中重金属的含量以及影响重金属含量的因素分析
在危险废物焚烧产生的焚烧飞灰中,重金属是对环境伤害比较大的一种物质,在本次重
金属含量及浸出特性的研究中,共测定出锌、铜、砷、铅、镉、铬、镍和汞等八种重金属,
其具体含量信息如表1所示:由以上数据我们可以知道,在Hz、TZ、NB、WZ、HUZ以及LS
等六种不同类型的焚烧飞灰中,重金属的含量均比较高,其中锌是所有重金属中含量最高的
一种,六种飞灰中含量的平均值达到9458.5mg/kg。
我们通过额外的实验得到了土壤中重金
属含量的平均值,在实验数据的对比下我们发现,除汞外,其它七种重金属在六种焚烧飞灰中含量的平均值均超过了其在土壤含量平均值的两倍。
此外,当地的土壤中并未检测到重金属汞的存在,但是在模拟环境下的土壤中却检测到了微量的重金属汞。
由此我们可以知道,在处理和利用危险废物焚烧飞灰过程中,其会造成周边土壤中重金属汞含量的增加,导致土壤污染问题。
3.2焚烧飞灰的浸出毒性及成因分析
在评价重金属的污染特性时,浸出毒性是最为主要的一项指标,同时其也是危险废物处理或进行资源化利用的一项重要依据。
本次研究采用TCLP法和国标硫酸硝酸法来测定重金属的浸出毒性,在以100最为标准限值的基础上,八种重金属在六种不同类型飞灰中的浸出毒性均不明显,除了NB飞灰中锌的浸出毒性达到40左右以外,其余重金属的浸出值均较低。
但我们同时也可以发现,两种不同方法测得的重金属浸出毒性存在一定差异,TCLP方法下测得的重金属浸出毒性更高,原因可能是其PH值与国标硫酸硝酸法法相比更低。
此外,飞灰中氯元素的含量也会影响重金属的浸出毒性,其含量越高,重金属的浸出毒性就越大。
结论
(1)危险废物焚烧飞灰为高浸出毒性危险废物。
原灰中Cr、Pb的浸出浓度均超过危险废物允许进入填埋区的控制限值,必须对焚烧飞灰进行稳定化、无害化处理。
(2)不同类
型药剂Na2S、FeSO4、Na3PO4、和Na3C3N3S3对危险废物焚烧飞灰稳定处理时,对不同的重金属具有选择性。
投加Na3C3N3S3使得Cr的浸出浓度随着药剂投加量的增加而呈现明显的减小趋势,而Na3PO4对Cr的稳定效果最不明显。
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