無(wú)機(jī)添加物穩(wěn)固垃圾飛灰重金屬實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、與其他生活垃圾處理技術(shù)相比，焚燒法占地面積小，消毒徹底，減容效果顯著，還能回收一部分熱能，因此在我國(guó)發(fā)展迅速。但焚燒產(chǎn)生的垃圾焚燒飛灰富含大量有毒重金屬，被列為危險(xiǎn)廢棄物，必須經(jīng)有效處理后方可填埋。水泥固化、化學(xué)藥劑穩(wěn)定化及熱處理是目前垃圾焚燒飛灰處理的主要方式。水泥固化技術(shù)工藝成熟、操作方便、成本低，但飛灰增容增重比大，加之飛灰中的鹽分高，固化體易破裂;化學(xué)藥劑穩(wěn)定化技術(shù)穩(wěn)定化程度高、增容增重小，但多種重金屬的同步固化實(shí)現(xiàn)困難，藥劑生

2、產(chǎn)成本高;熱處理技術(shù)重金屬浸出濃度低，處理后的飛灰化學(xué)性能和機(jī)械性能好，但高溫?zé)崽幚硐拇?。尋找一種重金屬穩(wěn)固化效果好、成本低、能耗少、可實(shí)現(xiàn)飛灰的資源化利用的方法是目前亟需解決的問(wèn)題。
　　本文提出一種使用少量硅灰或硅膠等無(wú)定形納米級(jí)SiO2材料進(jìn)行中溫?zé)崽幚矸€(wěn)固垃圾飛灰重金屬的方法，并與NaH2PO4處理法和硅灰/硅膠養(yǎng)護(hù)法進(jìn)行對(duì)比，采用國(guó)標(biāo)醋酸溶液緩沖法和歐盟去離子水法兩種浸出標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)三種處理后的飛灰固化體進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)，研究

3、相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)重金屬浸出濃度的影響規(guī)律，通過(guò)BCR連續(xù)浸提實(shí)驗(yàn)考察反應(yīng)前后重金屬形態(tài)的變化，并結(jié)合XRD、SEM、BET等測(cè)試手段觀察反應(yīng)前后飛灰物相、微觀形貌、孔隙分布的變化，分析重金屬的穩(wěn)固化機(jī)理。本文得到的主要結(jié)論如下:
　　NaH2PO4處理垃圾飛灰可有效降低浸出液中Pb的濃度。隨著NaH2PO4的添加量的增加，國(guó)標(biāo)和歐標(biāo)浸出液中重金屬的濃度均呈下降趨勢(shì)。當(dāng)NaH2PO4添加量達(dá)到4％后，重金屬濃度下降趨勢(shì)變緩。反應(yīng)溫度越

4、高，國(guó)標(biāo)和歐標(biāo)浸出液中重金屬濃度越高，當(dāng)反應(yīng)溫度為20℃時(shí)，重金屬穩(wěn)固化效果最好。固化時(shí)間越長(zhǎng)，國(guó)標(biāo)和歐標(biāo)浸出液中重金屬濃度越低，對(duì)于NaH2PO4處理后的飛灰而言，3天的固化時(shí)間已經(jīng)足夠。隨著初始液固比的升高，國(guó)標(biāo)法浸出液中Pb、Cd、Cu、Zn濃度大致呈下降趨勢(shì)，而在歐標(biāo)法浸出液中其濃度趨勢(shì)相反。XRD分析結(jié)果顯示，NaH2PO4與CaClOH等物質(zhì)反應(yīng)生成Ca5(PO4)3Cl和Ca5(PO4)3OH等物質(zhì)，轉(zhuǎn)變了重金屬的化學(xué)形態(tài)

5、，將重金屬穩(wěn)固在磷酸鹽晶格中，降低了飛灰的浸出毒性。
　　硅灰和硅膠處理垃圾飛灰，若采用空氣養(yǎng)護(hù)，歐標(biāo)法浸出液中Pb、Cd、Zn、Cu的濃度稍有下降;若采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，歐標(biāo)法浸出液中重金屬的濃度均顯著降低。當(dāng)硅灰添加量為10％或JN-40硅膠添加量25％，蒸汽養(yǎng)護(hù)30天時(shí)，歐標(biāo)法浸出液中Pb的濃度下降到0.04mg/L和0.05mg/L，Cd的濃度可下降到0.049mg/L和0.045mg/L，Cr的濃度可下降到0.58mg/L和0

6、.48mg/L，Cu的濃度可下降到0.03mg/L和0.01mg/L，Zn的濃度可下降到0.04mg/L和0.05mg/L，選擇合適的參數(shù)適當(dāng)調(diào)節(jié)Cr的浸出濃度，硅灰/硅膠蒸汽養(yǎng)護(hù)樣可滿足歐盟填埋場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。XRD分析結(jié)果顯示，在蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下，硅灰和硅膠與飛灰中的含鈣物質(zhì)和重金屬物質(zhì)反應(yīng)生成CSH膠體或硅酸鹽如CaSiO3、PbSiO3等;此外，飛灰中的堿性物質(zhì)CaClOH與重金屬物質(zhì)、空氣中的CO2反應(yīng)生成CaCO3、Cu2(OH)2C

7、O3、ZnCO3、Zn(OH)2等物質(zhì)。在高pH值如歐盟去離子水浸出標(biāo)準(zhǔn)下，CSH膠體、硅酸鹽、重金屬堿類和碳酸鹽比較穩(wěn)定，可有效抑制重金屬的浸出;而在低pH值如國(guó)標(biāo)醋酸法浸出標(biāo)準(zhǔn)下，CSH膠體遭酸蝕破壞，重金屬堿類和碳酸鹽完全溶解，導(dǎo)致重金屬穩(wěn)固效果不佳。
　　硅灰和硅膠中溫?zé)崽幚盹w灰過(guò)程中，硅灰和硅膠與飛灰中的鈣基物質(zhì)反應(yīng)生成CaSiO3、Ca2SiO4、Ca3SiO4Cl2、Ca3Fe2(SiO4)3以及氫氧硅磷灰石等硅酸鹽

8、相，轉(zhuǎn)變了重金屬的化學(xué)形態(tài)，將重金屬穩(wěn)固在硅酸鹽晶格中，降低了飛灰的浸出毒性;在硅灰添加量為10％或JN-40硅膠添加量25％，熱處理溫度600℃條件下，熱處理1h后，飛灰國(guó)標(biāo)法浸出液中Pb的濃度由11.91mg/L分別降至0.79mg/L和0.78mg/L，Cd的濃度由3.18mg/L分別降至0.09mg/L和0.10mg/L，Zn的濃度由9.48mg/L分別降至0.28mg/L和0.74mg/L，Cu的濃度由7.45mg/L分別降至