垃圾焚烧飞灰重金属含量与渗滤特性分析_李建新
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第一作者:张海英,女,1975年生,博士,讲师,主要从事环境工程的教学和科研工作。
3上海市科委2005年重大专项资助项目(No.05DZ12181)。
生活垃圾焚烧飞灰重金属的受热特性3张海英1,2赵由才2祁景玉3(1.上海应用技术学院环境与能源工程系,上海200235;2.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092;3.同济大学海洋学院,上海200092) 摘要研究了飞灰重金属在不同煅烧温度下的挥发情况及其存在形态。
结果表明:重金属挥发能力由强到弱依次为Hg >Pb >As 、Cd >Zn >Cr 、Ni 、Cu ;其中Hg 、Pb 、As 和Cd 属易挥发重金属,在1150℃时几乎全部挥发;Zn 属较易挥发重金属,1150℃时的挥发率在40%~50%;Cr 、Ni 和Cu 属难挥发重金属,在1150℃的挥发率不超过10%;在400~1150℃,随温度的升高,部分Zn 、Hg 、Cu 、Pb 、Cd 、Ni 和As 由可溶态向残渣态、铁锰氧化态转化;在400~900℃,随温度的升高Cr 可溶态比例减少,而在900~1150℃,随温度的升高其可溶态比例增加。
关键词 生活垃圾焚烧飞灰受热特性重金属形态分析Therm al property of heavy metals in MSWI fly ash Zhang H ai y ing 1,2,Zhao Youcai 2,Qi J ing y u 3.(1.De partment of Envi ronmental and Energ y Engineering ,S hanghai I nstitute of Technolog y ,S hanghai 200235;2.T he S tate Key L aboratory of Poll ution Cont rol and Resource Reuse ,Tong j i Universit y ,S hanghai 200092;3.College of M arine ,Tong j i Universit y ,S hanghai 200092)Abstract : Volatility and specification of heavy metals from MSWI fly ash were analyzed in this work.It is concluded that the volatility of heavy metals decreases by the following sequences of Hg >Pb >Cd ,As >Zn >Cr ,Ni ,Cu.It is found that Hg ,Pb ,As and Cd can volatilize completely at 1150℃,Zn to volatilize around 40%~50%volatilization at 1150℃,and Cr ,Ni and Cu to volatilize of below 10%.Between 400℃and 1150℃,increase of temperature is conducive to stabili 2zation of Zn ,Cu ,Pb ,Cd ,Ni ,As and Hg.As temperature increases from 400℃to 900℃,partial soluble Cr is conversed into oxideas residual forms andthe proportion of soluble Cr decreasesfrom 900℃to 1150℃.K eyw ords : MSWI fly ashThermal propertyHeavy metals Specification analysis 生活垃圾焚烧飞灰是一种公认的危险废物,其中浓缩了大量的重金属以及一些二噁英类有机化合物[1]。
生活垃圾焚烧飞灰主要处置技术及其发展趋势济南市生活废弃物处理中心251400[2]摘要:随着我国垃圾焚烧产业的快速发展,其排放的废气、渗滤液、飞灰等污染问题也日趋严重,飞灰含铅、汞、铬等多种重金属,同时还含二噁英、多环芳烃等有毒物质,已被我国列为危险废物。
垃圾焚烧飞灰粒径较小,在环境中极不稳定,如果处置不当,会对生态环境和人体健康造成极大危害,因此,对其进行有效处置是目前国际上的一个热点问题。
本文在分析我国生活垃圾焚烧飞灰特点的基础上,总结生活垃圾焚烧飞尘的主要处理技术,并分析了其发展趋势。
关键词:生活垃圾焚烧飞灰;处置技术;发展趋势;1.生活垃圾焚烧飞灰特点1.1飞灰性质《国家危险废物目录(2021)》(HW18)中的“垃圾焚烧”是指在燃烧过程中产生的垃圾及烟道、烟囱底部产生的灰烬,其特征为灰白或深灰,其微粒大小(通常为1-150微米),比表面积大(3-18m2/g),其成分以CaO、SiO2、Al2O3、Na2O、K2O等氧化物为主,其中CaO含量在17.99-23.7%之间,同时还存在二噁英类持久性有机污染物。
1.2氯元素含量高城市生活垃圾中含有氯气的塑料等物料在燃烧过程中,会生成一种酸度较高的氯气,这种酸度会与烟尘中的碱液发生反应,从而形成飞灰。
另外,厨余废物中的盐等,也会在飞灰中累积。
以北京的生活垃圾焚烧飞灰为例,飞灰中的氯离子含量超过20%,且主要是氯化钠、氯化钾和氯化钙等可溶性氯化物。
1.3产生量大目前,国内已有的两种垃圾焚烧炉,一种是机械式的,另一种是流化床,两者垃圾处理量分别为我国生活垃圾处理量的三分之二和三分之一,其中,机械炉排焚烧炉只产生了约3-5%的少量飞灰,而流化床焚烧炉则产生了约10-15%的飞灰,根据我国水泥行业协会的测算,在“十三五”结束前,全国每年可生产一千万吨的飞灰。
1.4成分复杂、波动大生活垃圾焚烧飞灰中,除了含有重金属和二噁英等有毒和危险物质,还含有钙,硅,铝,铁,氯,碳,硫,磷等元素,由于垃圾组分、季节、焚烧条件等因素的影响,飞灰中各组分(元)的含量波动很大,且烟气的净化程度也不高,因此,飞灰的资源化利用难度很大。
城市生活垃圾焚烧飞灰的处理与综合利用
城市生活垃圾焚烧飞灰的处理与综合利用
城市生活垃圾焚烧飞灰中可溶性重金属和溶解盐含量较高,并含有二(口恶)(口英)等剧毒有机污染物,一般可认为是危险废物.目前飞灰处置的主要模式是对飞灰进行单独收集,经适当处理后,送入填埋场进行填埋.固化/稳定化和重金属提取是目前飞灰处理的主要方法.介绍了飞灰的4类共9种再利用途径:建筑材料制作(水泥、混凝土、陶瓷、玻璃和玻璃陶瓷),岩土工程应用(道路、筑堤),农业利用(土壤改良剂)和其它(吸附剂、污泥调理剂).
作者:倪静赵由才 Ni Jing Zhao Youcai 作者单位:同济大学,污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092 刊名:环境卫生工程ISTIC 英文刊名:ENVIRONMENTAL SANITATION ENGINEERING 年,卷(期): 2006 14(6) 分类号: X705 关键词:城市生活垃圾焚烧飞灰危险废物处理资源化利用。
污泥焚烧飞灰的特性与控制技术Li Haixia;Liao Chuanhua【摘要】污泥是污水处理的副产物,含有大量的有害物质.焚烧可使污泥中的有机物在高温条件下彻底分解为无机物、二氧化碳和水,同时实现能量回收利用,能实现污泥的无害化治理与资源化利用,是当前最主要的污泥热处理利用方法.但污泥在焚烧过程中会产生大量的无机物会形成飞灰并随烟气排放,如不经处理直接排放,将会对环境造成二次污染.本文介绍了污泥焚烧飞灰的特性及产生量,阐述了污泥焚烧飞灰的控制技术,并提出了污泥焚烧飞灰的处理与资源化技术.【期刊名称】《塑料助剂》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P7-10,52)【关键词】污泥焚烧;飞灰;特性;控制【作者】Li Haixia;Liao Chuanhua【作者单位】;【正文语种】中文城市污泥中含有大量的有机物和一定量的纤维素、木质素,污泥焚烧是在高温条件下,将其中所含有的有机物氧化分解成为无机物残渣、二氧化碳和水,同时放出大量的热量。
由于焚烧能实现有机污泥的无害化处理与能源化利用,因此是当前最主要的污泥热处理方法。
然而,污泥焚烧产生的无机物残渣,由于其粒径和质量较小,极易随烟气的排放而飞扬,从而形成飞灰,如果不对其进行处理,极易对焚烧厂周边的大气环境造成二次污染,因此在烟气排入大气前,必须对其中的颗粒物,即飞灰含量进行控制。
1 飞灰的特性与产生量污泥的种类不同,所产飞灰的特性和飞灰量也不同,并与污泥的化学性质及污泥焚烧方式紧密相关。
不同污泥焚烧过程所产飞灰中各组分的含量如表1所示。
表1 不同污泥产生的焚烧飞灰的组分Tab.1 Compositions of fly ashes from the incineration of different sluge types?由表1可以看出,不同污泥焚烧飞灰的主要成分是不溶性的硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐、金属氧化物和不熔性金属。
一些焚烧飞灰中的金属含量见表2。
贵州城市生活垃圾焚烧过程中重金属分布和迁移特征唐贵才;刘明;袁廷香【摘要】Garbage, leachate, flyash, slag and flue gas from three garbage incinerators in Guizhou city were collected and analyzed, and research on the distribution and migration rule of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Ni, Cd, Cr and Hg) in waste incineration by ICP-AES in 2014. The results showed that, (1) The content of Zn, Ni, Cu and Pb was higher in leachate which showed wasteyard two > wasteyard one > wasteyard three, in term of the heavy metal contents in the samples, the order was Zn > Cu > Ni > Pb > Cr > Cd > Hg with local fluctuated. (2) The content of Cu, Zn and Cr was higher and Cd, Hg was lower in slag, while in gas, Cu, Zn, Pb and Cr was higher and Hg was lower. (3) Extract of heavy metals of slag and flyash were not overweight, Pb and Cu content were higher, which belong to the potential of heavy metal pollutants, while Ni, Cd and Hg content were not detectedin slag and flyash, also Cr, Cu, Ni and Zn were not detected in flue gas. (4) Heavy metals migration to the leachate was relatively weak (less than 1%), slag, flyash, gas and burning related products were the main migration pathway of heavy metals, Cu, Ni, Cr and Zn mainly migrated to slag, Pband Cd mainly migrated to slag and flyash, Hg mainly migrated to flyash and flue gas, which about 27.1% to 34.6% gas discharge, that was the governance of Hg level still need to be further improved.%为了探明城市生活垃圾焚烧过程中重金属分布和迁移特征,采集贵州遵义市3个城市生活垃圾焚烧场的进场垃圾、渗滤液、飞灰、底渣和烟气样品,采用ICP-AES分析了城市生活垃圾各组分中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr和Hg重金属含量,研究其重金属的分布和迁移特征,为实现生活垃圾焚烧无害化处理提供基础数据。
飞灰分析报告1. 引言飞灰是燃烧煤炭、木材或其他可燃物时产生的固体颗粒物的总称。
它由非可燃的煤灰和可燃的煤炭组成,通常在燃烧过程中被释放到大气中。
飞灰分析是通过对飞灰样品的物理、化学分析,来研究其组成、性质和对环境的影响。
本报告将对飞灰进行综合分析,以便更好地了解飞灰的特性及其环境影响。
2. 飞灰的组成飞灰的组成主要由以下几个成分构成:2.1 煤灰煤灰是煤炭在燃烧过程中残留下来的无机物质。
它通常分为两种类型:灰渣和炉渣。
灰渣主要由非可燃的矿物质组成,如硅酸盐、氧化物和硫酸盐等。
炉渣则是燃烧过程中形成的高熔点杂质,如铁、铝等金属氧化物。
煤灰的成分对于飞灰的性质和环境影响具有重要作用。
2.2 碳煤炭是含碳的可燃物质,因此飞灰中也含有一定量的碳。
碳的含量对于飞灰的燃烧性能和能源利用具有重要影响。
2.3 其他元素除了碳和煤灰,飞灰中还含有一些其他元素,如氮、氧、硫、钠、铝等。
这些元素对于飞灰的特性和环境影响也有一定的影响。
3. 飞灰的性质飞灰具有以下几种主要性质:3.1 粒径分布飞灰的粒径分布是其物理性质的重要指标之一。
粒径分布的范围和比例直接影响到飞灰的扩散性、沉降速度和悬浮性。
3.2 密度飞灰的密度也是其物理性质的重要指标之一。
密度的大小决定了飞灰的沉降速度和传输特性。
3.3 吸湿性飞灰具有一定的吸湿性,特别是在高湿度环境下。
吸湿性的大小对于飞灰的悬浮性和迁移能力有一定的影响。
3.4 化学性质飞灰的化学性质主要包括pH值、酸碱性和元素组成等。
这些化学性质对于飞灰对环境和生物的影响具有重要作用。
4. 飞灰的环境影响飞灰对环境的影响主要包括以下几个方面:4.1 大气污染飞灰在燃烧过程中被释放到大气中,其中含有大量的微小颗粒物。
这些颗粒物会对空气质量产生影响,特别是在高浓度和长时间的暴露下,可能对人体健康产生不良影响。
4.2 土壤污染飞灰在降落到土壤上后,其中的有害物质可以渗入土壤中,使土壤酸化、含铝量增加,并可能对土壤中的植物生长产生影响。
危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理随着工业化和城市化的快速发展,大量的危险废物产生并对环境造成了严重的污染。
危险废物中含有大量有害物质,其中重金属是其中一种主要的有害成分。
重金属在燃烧过程中会被释放到大气中,并在形成飞灰的过程中进一步富集,从而对环境和人类健康造成潜在危害。
对危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理具有重要的意义。
一、危险废物焚烧飞灰中重金属的来源1. 危险废物焚烧过程中释放危险废物中的重金属在焚烧过程中会被释放到大气中。
这些重金属主要来自于废物中的化学品、金属与垃圾中的有机物质等。
在焚烧过程中,这些重金属会随着燃烧产生的烟尘一起排放到大气中。
2. 燃烧后形成的飞灰在危险废物焚烧过程中,废物中的有机物质和其他成分在高温下会完全燃烧,形成烟气和飞灰。
这些飞灰中会富集大量的重金属,因为重金属在燃烧过程中并不会被完全破坏,而是在形成飞灰的过程中进一步富集。
二、危险废物焚烧飞灰中重金属的危害1. 对环境的影响危险废物焚烧飞灰中的重金属会通过大气中的排放途径传播到环境中,对土壤和水质造成污染。
重金属在土壤中的富集会影响土壤的肥力和微生物的生存,对植物生长产生负面影响。
重金属还会通过水体和地下水层对水质造成污染,影响水资源的安全。
重金属还会通过生物链逐渐富集到食物中,对人类健康产生潜在风险。
2. 对人体健康的影响重金属对人体健康的影响主要表现在长期接触和吸入后对呼吸系统、肝肾功能、中枢神经系统和生殖系统的损害等方面。
不同的重金属对人体健康的影响程度不同,但长期接触和吸入都会对健康产生累积的危害。
三、危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理方法在危险废物焚烧飞灰中稳定化处理重金属的方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法等。
1. 物理方法物理方法主要包括筛分、沉淀和吸附等。
通过筛分可以分离出飞灰中的大颗粒重金属物质,从而减少其对环境的污染。
沉淀方法可以将重金属离子沉淀出来形成固体废物,减少其在飞灰中的含量。
垃圾焚烧飞灰熔融过程中重金属固化特性为探索垃圾焚烧飞灰中重金属在熔融过程中的迁移特性,采用燃油式表面熔融炉,对杭州某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰连续进行了6个多月日处理规模为500kg每d的熔融固化中试实验。
采用X射线衍射仪、电感耦合等离子体质谱仪、X射线荧光光谱仪研究不同工艺参数(温度、添加剂、冷却方式)对飞灰中重金属固化率的影响。
结果表明:随着温度的升高和添加剂比例的增大,重金属Cu、Zn的固化率显著提高,Pb、Cd和Cr则变化不明显,水冷却方式下,重金属固化率要略大于空气自然冷却。
熔融过程中,烟气中常规污染物浓度和二嗯英等污染物总毒性浓度均小于标准限值。
垃圾焚烧飞灰特性及资源化利用研究摘要:生活垃圾焚烧飞灰含有重金属等有毒物质属于危险废物,且其产生量约为垃圾焚烧量的3%~5%,因此焚烧飞灰的资源化妥善处置利用成为亟待解决的问题。
本文针对垃圾焚烧飞灰的组成特性进行归纳总结,同时综述了生活垃圾焚烧飞灰在道路工程中资源化利用的现状。
引言城市生活垃圾焚烧法具有最大限度的减量化、无害化、资源化等优势,在我国城市中的应用日益递增,并逐渐成为优先推荐的生活垃圾处理方式,同时由于垃圾焚烧技术兴起所带来的焚烧残留物的分量也逐渐增大,焚烧后产生的灰渣约占原生垃圾质量的20%~30 %[1]。
而垃圾焚烧的残留物根据在垃圾焚烧系统中收集的位置不同分为底灰与飞灰,其中底灰主要是垃圾经焚烧之后在炉床上收集到的残留物;飞灰主要是在垃圾焚烧炉中烟气净化系统中收集到的细颗粒粉末物质,约占垃圾焚烧残留物总量的10%~20%,同时焚烧飞灰中含有可浸出重金属以及二噁英类等难以自然降解的有毒物质,属于危险废物。
因此,焚烧飞灰的资源化妥善处置利用成为亟待解决的问题。
1 生活垃圾焚烧飞灰特性研究城市生活垃圾焚烧飞灰是在烟气净化装置收集的细颗粒物质,一般呈灰色或深灰色,飞灰颗粒分布较均匀,粒径小于300μm,主要范围在54μm-74μm之间。
焚烧飞灰的表面粗糙,且多以不规则颗粒物形态存在,有球形状、针状、片状以及一些不规则凝聚状,同时飞灰凝聚力较大,大颗粒上吸附了粒径更小的颗粒物,大小颗粒物附着结合较为紧密,堆积成团,颗粒性并不明显[2]。
科研人员利用XRF和XRD分析检测飞灰的主要化学成分,结果表明,飞灰主要由CaO、MgO、SiO2、Fe2O3和Al2O3等重金属氧化物组成,属于SiO2-Al2O3-金属氧化物体系。
为进一步分析飞灰中的元素成分,研究人员通过研究均发现,飞灰的主要组成元素为Si、Ca、Al、Mg,此外还含有少量Zn、 Pb、Cu、Cr、Ni 等重金属元素。
而飞灰中各重金属含量差异很大,其中Zn、Pb、Cu、Cr 和 Cd 等含量较高。
垃圾焚烧发电厂飞灰处理工艺浅析摘要:随着社会的不断发展与进步,生活垃圾的处置问题日趋严峻。
垃圾焚烧发电,是当下较为常见也较为行之有效的生活垃圾处理方法。
但由于工艺流程及技术限制等原因,垃圾焚烧发电常伴随着一些有害物质的生成。
本文将从主要污染物之一----飞灰的构成成分、性质特点等方面入手,分析当前垃圾焚烧发电厂的飞灰处理工艺,结合目前生产实际,做出比较与优缺点的判断。
关键词:垃圾焚烧;飞灰;二噁英;重金属引言随着我国进入改革开放新时期,可持续发展与环境保护成为了各级政府持续关注的焦点问题,对于生活垃圾的无害化与资源化处理就是其中一项重点工作。
据研究显示,中国每年的垃圾增长量超过10%,就目前国情来看,处理基数与增长量如此巨大的垃圾的最好方式就是垃圾焚烧发电。
如何解决焚烧过程中所产生的污染物,防止二次污染,是人们当前面对的又一大问题。
1.垃圾焚烧发电厂的主要污染物1、飞灰飞灰主要指在垃圾焚烧发电过程中,热回用系统(如节热器)与烟气净化系统(如除尘器)内收集的燃烧残余物。
飞灰实际上是由一个个细小的颗粒组成,这些小颗粒吸水性强,吸附性强,聚合度高,吸收了烟气中绝大多数的有害物质,是垃圾焚烧发电厂诸多污染物中污染性最大的。
2、炉渣严格意义上讲,炉渣并不算污染物,炉渣是沉聚在炉底不可燃烧物质的混合物。
但是,1吨生活垃圾焚烧会产生其重量20%以上的炉渣,如果不妥善处置,仍然会对环境造成破环。
3、渗滤液渗滤液主要是在垃圾储存过程中产生的液体,其成分复杂,酸性较高,是仅次于飞灰的第二大污染物。
4、有害气体有害气体的释放主要包含三个过程,一是在产生渗滤液的同时,一些酸性气体同样会散发至大气当中;二是在焚烧过程中,氯化氢气体与硫化物也会排放到空气中;三是在垃圾的运输与装卸过程,含氮物质与含硫物质散发的恶臭一样会对环境造成污染。
二、飞灰的污染与危害飞灰中的主要污染成份包含两种:二噁英和重金属。
1、二噁英二噁英是二噁英类化合物的总称,无色无味,难溶于水,易溶于有机溶剂。
生活垃圾焚烧飞灰微观表征分析摘要:针对城市生活垃圾日渐增多问题,焚烧法因效率高、占地小、可回收能源等优点成为垃圾处理的主要方式,焚烧产物之一的焚烧飞灰成分复杂多样且含有重金属,因此分析和确定焚烧飞灰的组成成分和结构,探究焚烧飞灰资源化利用可行性具有重要的现实意义。
关键词:焚烧飞灰扫描电镜 XRD 差示扫描量热资源化利用传统垃圾填埋技术因大量占用土地、污染环境等缺陷,已不能适应目前发展需要。
垃圾焚烧技术速度快、占地面积小、减量化和无害化、可回收能源等优点凸显出来[1~2]。
但垃圾焚烧后会产生焚烧飞灰等固体废弃物。
焚烧飞灰主要由颗粒细小的尘粒构成,化学组分复杂,后期处理困难,含有重金属元素、二噁英类(PCDDs)和呋喃类(PCDFs)污染物(简称“二噁英”)等有毒有害物质,必须进行特殊处理,避免造成焚烧飞灰对环境的二次污染。
另外,焚烧飞灰还含有CaO、SiO2等活性组分,具有资源转化与利用的潜质[3~5]。
庞大的道路工程为焚烧飞灰资源化处理和转化提供了巨大的容器,可以对焚烧飞灰在道路工程中的应用进行更广泛的研究。
因此,本文采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热法(DSC)对焚烧飞灰的热性能和结构进行表征,以探讨焚烧飞灰的主要矿物组成、表观形貌、化学成分,为后续资源化利用提供基础。
1原材料与实验方法1.1 原材料焚烧飞灰,重庆同兴垃圾焚烧发电厂;1∶5水洗灰,1份焚烧飞灰与5份自来水混合搅拌后烘干磨细。
1.2 表征方法(1)SEM利用扫描电子显微镜(SEM)分析焚烧飞灰和1∶5水洗灰的表观形貌。
(2)XRD采用X射线衍射仪(XRD)分析焚烧飞灰的主要矿物组成以及各成分的含量(3)DSC差示扫描量热法(DSC)测定焚烧飞灰在不同温度下吸放热变化情况,分析其大致含量。
2结果与分析2.1 SEM分析图1和图2分别为焚烧飞灰与1:5洗水洗灰的SEM图。
图1 焚烧飞灰的SEM图图2 1∶5水洗灰的SEM 图从图1中可看出,焚烧飞灰为团絮状,表面疏松多孔,较小的细颗粒依附在较大颗粒表面[6]。
危险废物焚烧飞灰中重金属污染特性探索摘要: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在工业化进程的不断推进下,废物的排放量也日渐升高,阻碍了整个社会的可持续发展。
相关调查结果显示,2010年我国危险废物的排放量为1587万t左右,并且正在以很快的速度增长。
在目前的技术水平下,我国处理危险废物的方式主要有焚烧和填埋两种。
危险废物经焚烧之后形成的焚烧飞灰中含有大量污染物质,比如二恶英、重金属等,会造成二次环境污染。
在人们环保意识不断提高的形势下,如何避免危险废物焚烧所带来的二次污染问题已经成为当前的重点研究课题,而危险废物焚烧飞灰中所含重金属的污染特性则是基本研究工作,在了解重金属污染特性的基础上,二次污染问题才可以得到更好的解决。
1 危险废物焚烧飞灰中重金属污染特性的研究方法1.1 危险废物焚烧飞灰的采集过程实验所用样品来自沈阳焚烧厂焚烧后产生的飞灰,具体取样方法为:当焚烧厂运行达到稳定以后,每0.5h取一次样,每天需要取样14个,重量在5kg左右,连续取样5d。
5d取样完成以后,大约会采集到25kg的焚烧飞灰,然后将其混合均匀并于温度为50℃的条件下进行烘烤,烤干以后放置在4摄氏度温度的密封器中等待测定。
1.2 危险废物焚烧飞灰的测定过程重金属浸出毒性的测定采用的是国标硫酸硝酸法以及TCLP法,这两种方法分别通过对飞灰在酸性降水情况以及填埋场有机酸环境的模拟来研究其浸出行为。
考虑到飞灰的碱性比较高,因此使用pH 值在3.2左右、由硫酸与硝酸混合而成的浸提液进食实验,测定时试液与飞灰用量的比值为10L:1kg,将固液混合物震荡18h左右。
文章编号:0253-2468(2004)01-0168-03 中图分类号:TK229,X705 文献标识码:A垃圾焚烧飞灰重金属含量与渗滤特性分析
李建新,严建华,池 涌,倪明江,岑可法 (浙江大学热能研究所,能源洁净利用与环境工程
教育部重点实验室,杭州 310027)
摘要:对国内2种不同的垃圾焚烧炉型)))炉排炉与流化床产生的飞灰进行了特性分析.结果表明,飞灰在粒径分布上有相似的规律.炉排炉飞灰中重金属含量高于流化床飞灰中的含量.飞灰的渗滤特性表明,重金属的渗滤特性受渗滤液的pH影响很大.关键词:飞灰;重金属;渗滤
AnalysisonthecontentsandleachingcharacteristicsofheavymetalsinMSWIflyashLIJianxin,YANJianhua,CHIYong,NIMingjiang,CENKefa (ClearEnergyandEnvironmentEngineerKeyLaborutory
ofMinistryEducation,ZhejiangUniversity,Hangzhou 310027)Abstract:Thecharacteristicsofflyashfromtwokindsofincinerators)))pureMSW(municipalsolidwaste)grateincineratorandMSW-coalCFBincineratorweresanalysed.Theresultsshowthattheseflyasheshadasimilarsizedistribution.TheconcentrationsofheavymetalsintheflyashofgrateincineratorwerehigherthanthoseoftheflyashofCFB.TheleachingcharacteristicsofheavymetalsinMSWflyashwasde-pendedonthepHofleachate.Keywords:flyash;heavymetals;leaching
收稿日期:2003-01-14;修订日期:2003-04-22基金资助:国家重点自然科学基金(N59836210);国家重点基础研究发展规划项目(G1999022211)作者简介:李建新(1967)),女,博士研究生l-ijx@sohu.com
垃圾焚烧具有明显的减容、减重的优势,受到国内外的普遍关注.然而由于垃圾焚烧飞灰中富集了较高浓度的重金属,若处理不当,在自然环境下,由于酸雨等因素的作用,重金属将逐渐渗滤出来,重新进入环境,污染地下水源而危害人类,因此,必须对垃圾焚烧飞灰进行妥善处理,减少垃圾焚烧带来的二次污染.本文对国内某4个垃圾焚烧厂产生飞灰重金属Pb、Cd、Cu、Zn的含量及渗滤特性进行了分析比较,为飞灰的终处理提供了必要的依据.
1 实验部分1.1 飞灰的来源飞灰样品为国内某4个垃圾焚烧厂的布袋除尘飞灰,其中FA1、FA2为纯垃圾焚烧的炉排炉飞灰,FA3、FA4为垃圾掺煤混烧的流化床飞灰,煤与垃圾的掺合比例为1B5,4台垃圾焚烧炉的垃圾日处理量分别为365、360、300、400t,尾气处理技术均采用半干法脱硫和布袋式除尘方式,焚烧温度均在800)950e.1.2 飞灰预处理及分析测试方法飞灰在进行分析测试之前,先均匀化处理,并在105e下干燥24h,达到恒重.飞灰消解试验参照USEPA3050采用HNO3-HF-HClO4法进行消解.飞灰中重金属的渗滤特性实验参照固体废物浸出毒性标准(GB508612)1997),以去离子水中加入不同量的215molPLHNO3为作为渗滤液.飞灰消解液及渗滤液用原子吸收光谱仪测试重金属含量.
第24卷第1期2004年1月
环 境 科 学 学 报
ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.24,No.1
Jan,20042 结果及分析211 飞灰的理化特性分析
表1 飞灰颗粒尺寸分布及重金属含量Table1 Sizedistributionandheavymetalconcentraitionsofflyashes
飞灰粒径FA1FA2FA3FA4不同颗粒尺寸下飞灰重量百分比,%<43Lm 2.514.760.118.3943)74Lm28.3034.4757.2934.7574-138Lm29.1934.922.5327.74138)175Lm22.6917.018.3616.82175)295Lm9.886.110.408.72>295Lm6.173.45-3.57重金属重金属含量,mgPkgPb2462.252089.37465.19430.54Cd105.8091.927.265.18Cu1144.441342.53578.35390.16Zn8015.827450.552207.991958.49Cl,%24.0612.522.201.56
图1 不同颗粒尺寸重金属富集特性Fig.1 Heavymetalconcentrationsinparticlesofdistribution
将飞灰进行机械筛分处理,通过筛分上余量得到不同粒径范围内飞灰的重量分布特性.由表1可以看出4种飞灰颗粒尺寸分布有相似的规律,无论炉排炉飞灰还是流化床飞灰,粒径位于43)74Lm之间的含量最多.飞灰的重金属含量表明,FA1、FA2中重金属的含量均高于FA3、FA4中的含量.原因主要归结于以下2个方面:前2种飞灰中氯含量明显高于后2种飞灰,且温度在850)950e时,有机氯全部挥发,而此温度对无机氯的挥发影响已不明显,垃圾焚烧过程中,氯的存在使重金属的挥发增加,且对于分布特性介于飞灰与底渣之间的重金属(所研究的4种重金属均在此范围内),氯的存在对重金属挥发特性影响较明显[1],使重金属向飞灰中的迁移增加.另一方面由于流化床焚烧方式产生的飞灰量大于炉排炉焚烧方式,飞灰量的增大,也是流化床飞灰中重金属浓度低于炉排炉的原因之一.2.2 不同颗粒尺寸下重金属的分布特性由图1可以看出4种飞灰在不同的颗粒尺寸下重金属的含量有相似的规律,即对于所研究的重金属随着颗粒尺寸的减小,重金属的富集浓度增加,且重金属Cd随颗粒尺寸的变化而变化的趋势较明显.由于颗粒尺
1691期李建新等:垃圾焚烧飞灰重金属含量与渗滤特性分析寸小的飞灰中富集了更高浓度的未燃尽碳,而碳对重金属有一定的吸附效果.根据蒸发)冷凝机理,挥发的重金属在离开焚烧区域后将经历冷凝过程,当温度低于金属及其化合物的冷凝露点时,发生金属及其化合物的同类核化和异相吸附,由于微小尺寸颗粒比表面积较大更易富集高浓度的重金属.这一测试结果一定程度上证实了MooBeenChang[2]等人的究成果.2.3 不同pH下重金属的渗滤特性图2给出了4种飞灰在不同pH下重金属的渗滤特性.对于所研究的重金属,随着pH的变化渗滤特性有
图2 重金属的渗滤特性Fig.2 Leachingcharacteristicsofheavymetalsforflyashes
着相同的规律,即在碱性环境下渗滤很少,而在酸性环境下渗滤增加.对于Pb、Zn在强碱性环境下(pH>12)的渗滤特性略呈增加的趋势,而其它重金属的渗滤接近于0.4随着pH的减小,重金属的渗滤增加,当pH接近或小于3时,渗滤达到最大.上述结论T1TEighmy[3]和A.Polettini[4]等人也有类似的发现.对于所研究的4种飞灰,当滤液在同一pH时,炉排炉飞灰(FA1,FA2)渗滤液中重金属的浓度高于流化床飞灰(FA3,FA4)渗滤液中的浓度,由表1可以看出炉排炉飞灰(FA1,FA2)中重金属及氯的含量都高于流化床飞灰(FA3,FA4)中的含量,说明FA1,FA2中重金属主要以氯化物的形式存在于飞灰中,而金属氯化物是易溶解的,因而导致其重金属的渗滤高,由此可以表明,在同一pH下(酸性条件下),飞灰中重金属及氯含量越高,重金属的渗滤也就越高.由上述结果可以看出渗滤液的pH变化是影响重金属渗滤特性的主要因素,而飞灰中重金属及氯含量的多少,使不同的飞灰在某一pH下重金属的渗滤浓度不同.在碱性环境下,12>pH>8时,大多数重金属的渗滤都很少.
3 结论通过上述实验分析得出:纯垃圾焚烧的炉排炉飞灰重金属的含量高于掺煤混烧的流化床飞灰;随着飞灰颗粒尺寸的减小,其中所富集的重金属浓度增加;在酸性环境下,重金属的渗滤特性与飞灰中重金属及氯含量有关,且重金属的渗滤特性受飞灰渗滤液pH值的影响最大.
参考文献:[1] WangKuenSheng,ChiangKungYuh,CTsaiChin-Chang,etal.TheeffectsofFeCl3onthedistributionoftheheavymetasCd,Cu,Cr,andZninasimulatedmultimetalincinerationsystem[J].EnvironmentInternational,2001,26(4):257)263[2] MooBeenChang,FengYiTseng,SheunRongKu.EffectsofAshPhysicalPropertiesonLeachingBehaviorofHeavyMetalsfromMunicipalSolidWasteIncineration[A].88thAnnualMeeting&ExhibitionSanAntonio[C].Texas,June18)23,1995,95-RA132.01[3] EighmyTT,EusdenJD,JamesSK.Coprehensiveapproachtowardunderstandingelementspeciationandleachingbehaviourinmu-nicipalsolidwasteincinerationeletrostaticprecipitationash[J].EnvironSciTechnol,1995,29(3):629)646[4] PolettiniA,PomiR,SiriniP,etal.Propertiesofportlandcement)stablishedMSWIflyashes[J].JournalofHazardousMaterials,2001,88(1):123)138
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