垃圾焚燒飛灰重金屬脫毒及高值化利用.pdf

1、由于垃圾焚燒技術(shù)具有減容減量和回收熱量等優(yōu)點(diǎn)，促使我國(guó)垃圾焚燒產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。2015垃圾焚燒量達(dá)到6175.5萬(wàn)噸，占垃圾無(wú)害化量的34.3％，同時(shí)發(fā)電量達(dá)到了252億kWh。但垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰富集重金屬、二噁英等污染物，對(duì)環(huán)境存在危害性，飛灰的安全處置和綜合利用已成為城市可持續(xù)化發(fā)展的新挑戰(zhàn)。飛灰的高效脫毒無(wú)害化處置和高值化利用日漸受到重視。
　　本文以“水熱法耦合化學(xué)添加劑技術(shù)實(shí)現(xiàn)重金屬的深度穩(wěn)定化”為核心，重點(diǎn)針對(duì)飛灰重金

2、屬的穩(wěn)定化處置，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)研究各參數(shù)對(duì)重金屬浸出毒性的影響，并嘗試在水熱條件下合成聚合物來(lái)固化飛灰中重金屬。其次，本文將土壤重金屬安全評(píng)估方法運(yùn)用于飛灰處理中，評(píng)估穩(wěn)定化后的飛灰的環(huán)境威脅性，分析水熱法處理飛灰的可行性。最后，闡述飛灰的幾種高值化利用途徑，為后期飛灰綜合利用提供數(shù)據(jù)支持。本文工作的主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)選取六種典型飛灰，研究其元素組成、粒度、微觀結(jié)構(gòu)等物化特性和重金屬含量、腐蝕性等危害特性及浸出毒性來(lái)分

3、析典型飛灰特性。結(jié)果表明:焚燒廠類型、地區(qū)、焚燒爐型都會(huì)影響飛灰特性及毒性;飛灰粒徑普遍集中在0.1～100μm，PM10至少占70％，如果無(wú)序管理將對(duì)環(huán)境和居民健康造成危害;醋酸浸提法浸出毒性更大，衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)更為嚴(yán)格;飛灰中Pb含量較易超標(biāo)，需重點(diǎn)開(kāi)展穩(wěn)定化處理。
　　(2)以正交實(shí)驗(yàn)為核心開(kāi)展垃圾焚燒飛灰水熱條件下的重金屬穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)研究，探索水熱溫度、維持時(shí)間、添加劑種類和水熱氣氛等對(duì)重金屬固化效果的影響，提出優(yōu)化的工況參

4、數(shù);分析水熱實(shí)驗(yàn)前后飛灰物化特性、重金屬形態(tài)等變化，研究其固化機(jī)理;創(chuàng)新性的利用水熱合成地聚物固化飛灰，比較分析浸出毒性改善效果。結(jié)果表明:在液固比(L/S)=10∶1，添加飛灰量10％的Na2CO3，在300℃水熱中保持1h，重金屬固化效果最優(yōu)。水熱法同時(shí)實(shí)現(xiàn)了脫氯，反應(yīng)后重金屬交換態(tài)比例大幅下降，利于降低飛灰的遷移性，增加惰性來(lái)實(shí)現(xiàn)重金屬的穩(wěn)定，降低風(fēng)險(xiǎn)，并以一種穩(wěn)定的、難以離子交換的形式存在。還發(fā)現(xiàn)水熱合成地聚合物固化效果更佳，各

5、重金屬離子參與地聚物結(jié)構(gòu)的形成，能更有效地固定體系中的重金屬。
　　(3)開(kāi)展了飛灰作為廢水處理吸附劑的吸附性能實(shí)驗(yàn)并研究吸附動(dòng)力學(xué)規(guī)律，闡述飛灰的幾種高值化利用新途徑，為飛灰綜合利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。結(jié)果表明:飛灰吸附亞甲基藍(lán)與比表面積、灰種類有關(guān)，其吸附值主要用來(lái)表征中大孔孔容積，吸附過(guò)程中吸附速率呈先快后慢的趨勢(shì)。飛灰對(duì)亞甲基藍(lán)的室溫吸附更接近Langmuir吸附模型，擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能準(zhǔn)確描述此吸附機(jī)理。水熱后合成了類沸石