城市污泥流化床焚燒爐飛灰重金屬遷移富集特性研究.pdf

1、污泥焚燒法與其它污泥處理方法相比，能更好地達(dá)到污泥處理減量化、資源化和無害化的目標(biāo)，且具有占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定、處理時(shí)間短、減量化顯著、無害化徹底、可回收熱能等優(yōu)點(diǎn)。但焚燒產(chǎn)生的飛灰含有一定濃度的重金屬，部分重金屬毒性大，化學(xué)穩(wěn)定性好，通過化學(xué)物理作用和食物鏈而累積，嚴(yán)重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境。飛灰重金屬元素在焚燒過程中的遷移富集特性成為飛灰無害化處理研究中的重點(diǎn)之一。
　　飛灰是污泥焚燒后的主要?dú)埩粑镏?，其富集了一定濃度的重?/p>

2、屬和二嗯英等污染物。本文以城市污泥流化床焚燒爐飛灰及飛灰重金屬為研究對(duì)象，介紹了重金屬的危害、國(guó)內(nèi)外飛灰處理現(xiàn)狀，同時(shí)分析了焚燒過程中重金屬遷移富集機(jī)理及影響因素，對(duì)污泥焚燒飛灰中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、Mn、As和Zn典型重金屬元素進(jìn)行研究。
　　研制高溫飛灰等溫、等速在線取樣系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)某熱電廠7＃污泥流化床焚燒爐上，對(duì)焚燒爐爐膛出口及對(duì)流受熱面處進(jìn)行高溫飛灰在線取樣，并同步定時(shí)采集入爐污泥及底渣樣，采用電感耦合等離子體

3、質(zhì)譜儀(ICP-MS)和X射線熒光光譜儀分別測(cè)定樣品中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、Mn、As和Zn的含量和化學(xué)成分。試驗(yàn)結(jié)果表明，飛灰、底渣及入爐污泥灰中主要化學(xué)成分為SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3和P2O5，占總量的90％以上，而其他氧化物MgO、K2O、TiO2、 ZnO、Cr2O3、Na2O、MnO、CuO、SrO的總含量不到10％?！癝iO2-CaO-Al2O3-金屬氧化物”體系構(gòu)成了重金屬吸附的載體，也為不同形態(tài)重

4、金屬的吸附提供了活性空間。爐膛出口飛灰的平均粒徑為139.7μm，粒徑小于139.7μm的飛灰約占總體積分?jǐn)?shù)的60％，粒徑小于256μm的飛灰占99.9％;飛灰的堆積密度和真密度分別為:966 kg/m3和2913 kg/m3。本論文在工業(yè)規(guī)模城市污泥流化床焚燒爐的熱態(tài)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，Cd、As為易揮發(fā)性重金屬，在爐膛內(nèi)揮發(fā)的Cd、As及其化合物蒸氣分別在503℃左右和475℃左右時(shí)幾乎全部富集于飛灰顆粒;Pb在爐膛內(nèi)的揮發(fā)量很小，在爐膛內(nèi)

5、揮發(fā)的Pb及其化合物蒸氣在503℃左右時(shí)幾乎全部富集于飛灰顆粒;Cr、Mn、Cu、Zn主要通過夾帶富集于飛灰顆粒，它們?cè)谖膊繜煹啦煌瑴囟葏^(qū)域飛灰顆粒上的富集程度相當(dāng)。飛灰基體中某些成分對(duì)Ni、As存在親和效應(yīng)，導(dǎo)致飛灰基體對(duì)Ni、As的吸附能力比其他重金屬?gòu)?qiáng)。飛灰中Cd和As在爐膛出口高溫區(qū)域（約820℃以上）的含量相對(duì)較低，在此溫度區(qū)間采取適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x污泥流化床焚燒飛灰，可在一定程度上降低對(duì)飛灰中Cd和As的處理成本，提高富含重金屬

6、飛灰無害化處理的效率和經(jīng)濟(jì)性。
　　為了進(jìn)一步研究污泥流化床焚燒飛灰中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、Mn、As和Zn在不同溫度下的揮發(fā)特性，在水平管式爐上對(duì)布袋除塵器飛灰在400℃、500℃、600℃、700℃、750℃、800℃、850℃及900℃下煅燒100min，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測(cè)定樣品中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb、Mn、As和Zn的含量。布袋除塵器飛灰的平均粒徑為13.46μm，粒徑小于13.4

7、6μm的飛灰約占總體積分?jǐn)?shù)的62.5％，99％以上的飛灰粒徑小于50μm。煅燒試驗(yàn)結(jié)果表明，400～900℃范圍內(nèi)，飛灰中Mn、Cu、Cr、Ni、Cd、As和Pb的揮發(fā)率隨溫度的升高而增加，Mn、Cu、Cr、Ni的揮發(fā)率小于9％，Cd、Zn、As和Pb的揮發(fā)率在10～70％之間。400～900℃范圍內(nèi)，飛灰中Mn、Cu、Cr和Ni主要以金屬氯化物形式微量揮發(fā);低溫時(shí)飛灰中Zn可能主要以ZnCl2(g)形式揮發(fā)，高溫下會(huì)生成硅鋅礦(Zn2

8、SiO4)和尖晶石(ZnAl2O4)等穩(wěn)定物質(zhì)阻止鋅的進(jìn)一步揮發(fā)。飛灰中Cd在500～800℃主要以CdCl2(g)形式快速揮發(fā);As在500～800℃可能主要以氣態(tài)As4O6、As2S2及少量的AsCl3形式快速揮發(fā);Pb在400～700℃主要以PbCl2(g)和少量PbCl4(g)形式揮發(fā)，700～850℃主要以PbCl2(g)和少量PbCl(g)形式揮發(fā)。
　　通過在線取樣和煅燒試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，Cr、Mn、Ni、Cu的揮發(fā)性相