發(fā)布時(shí)間：2018-07-13 16:31

【摘要】：近年來(lái),我國(guó)城市生活垃圾焚燒量和焚燒比例不斷提高。到2013年底,中國(guó)共建垃圾焚燒廠166座,焚燒處理量達(dá)5785萬(wàn)噸/年,如果垃圾焚燒爐渣產(chǎn)生率以20%計(jì),則該年度爐渣產(chǎn)生量為1157萬(wàn)噸。垃圾焚燒爐渣一般被看作一種可再生利用的資源物質(zhì)。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)外利用垃圾焚燒爐渣開(kāi)展再生利用的研究很多,但是爐渣的高堿性,高含量的重金屬溶出等問(wèn)題,使其再生利用過(guò)程中存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),常需對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定化預(yù)處理。此外,隨著我國(guó)污水處理率的提高,污泥的產(chǎn)生量也迅速增加。到2013年底,全國(guó)污水處理廠濕污泥(含水率80%)年產(chǎn)量達(dá)3000萬(wàn)噸。城市污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物,一般具有高含水率和高有機(jī)質(zhì)含量的特點(diǎn)。城市污泥的經(jīng)濟(jì)高效的穩(wěn)定化技術(shù)一直是環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本研究提出垃圾焚燒爐渣與污泥協(xié)同穩(wěn)定的處理處置技術(shù)。一方面,垃圾焚燒爐渣利用污泥有機(jī)質(zhì)生物降解產(chǎn)生的CO2進(jìn)行碳酸化反應(yīng),使p H降低得以穩(wěn)定化;另一方面,由于爐渣較為疏松多孔的結(jié)構(gòu),可以對(duì)污泥進(jìn)行改性,使污泥能夠和空氣充分接觸,在好氧狀態(tài)下使污泥有機(jī)質(zhì)充分降解,進(jìn)而使污泥得以同步穩(wěn)定化,然而,爐渣中一般含有較高含量的重金屬,在協(xié)同穩(wěn)定化過(guò)程中有可能對(duì)周圍環(huán)境具有潛在的危害。因此需要對(duì)協(xié)同穩(wěn)定過(guò)程中重金屬的環(huán)境行為進(jìn)行研究。本研究旨在探索一種爐渣與污泥的協(xié)同穩(wěn)定處理處置技術(shù),通過(guò)以廢治廢的方式,實(shí)現(xiàn)二者的經(jīng)濟(jì)、安全、高效的穩(wěn)定化。主要研究如下:本研究首先考察了垃圾焚燒爐渣和污泥基本理化性質(zhì)及重金屬(Cu、Zn、Mn、Ni、Pb、Cr、Cd)總量、形態(tài)分布、毒性浸出等。結(jié)果表明焚燒爐渣中Ca O的含量高達(dá)37.51%,爐渣p H為12.3,高含鈣量是爐渣高堿度的重要原因。污泥有機(jī)質(zhì)含量為40.57%,利用價(jià)值較高。除污泥重金屬Cr外,爐渣和污泥重金屬含量遠(yuǎn)高于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。TCLP毒性浸出看出:浸出結(jié)果都未超標(biāo),相比較而言,污泥重金屬以不穩(wěn)定的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)存在比例較大,是污泥重金屬Cu、Mn、Ni浸出濃度和浸出率高于爐渣的主要原因。為探索爐渣與污泥協(xié)同穩(wěn)定的可行性,本研究共設(shè)置1#、2#、3#、4#共4個(gè)反應(yīng)柱,反應(yīng)柱內(nèi)依次填充混合比例0:10、1:9、2:8、3:7的污泥與爐渣。反應(yīng)柱中心和底部透氣使柱體保持好氧狀態(tài),且定期布水保證柱內(nèi)適宜的含水率。對(duì)反應(yīng)柱內(nèi)物料定期取樣,從礦物學(xué)角度分析各反應(yīng)柱物料隨時(shí)間碳酸化進(jìn)程,并通過(guò)測(cè)定浸出液p H進(jìn)一步驗(yàn)證其物理穩(wěn)定化過(guò)程。結(jié)果表明,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,四個(gè)柱子的p H分別由反應(yīng)初期的12.37、10.44、10.21、9.74下降至10.80、9.67、8.43、8.25。其碳酸化程度由大到小依次為4#3#2#1#;2#、3#、4#反應(yīng)物料中污泥有機(jī)質(zhì)降解率分別達(dá)11.38%、14.99%、35.57%,其DOC降解率分別達(dá)22.77%、38.13%、44.94%。污泥有機(jī)質(zhì)和DOC的不斷減少表明污泥趨于穩(wěn)定化。柱體氣相監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中污泥比例較高的3#、4#反應(yīng)柱內(nèi)CO2濃度有明顯的先升高后逐步降低的變化規(guī)律,說(shuō)明污泥好氧降解產(chǎn)生了大量的CO2,有利于促進(jìn)爐渣碳酸化,加速爐渣的穩(wěn)定化。以上指標(biāo)說(shuō)明,污泥與爐渣的混合比例為2:8和3:7時(shí),兩者協(xié)同穩(wěn)定化程度較好。在爐渣與污泥共穩(wěn)定過(guò)程中重金屬環(huán)境行為研究結(jié)果表明:污泥的添加使反應(yīng)物料重金屬Cu、Mn、Ni的遷移性增強(qiáng),但是隨著穩(wěn)定化的進(jìn)行,污泥添加比例最高的反應(yīng)柱物料除Zn外,其他6種重金屬浸出濃度均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì),且重金屬的最終浸出濃度均低于標(biāo)準(zhǔn)限值;反應(yīng)柱初始物料Cu和Mn的可交換態(tài)隨污泥添加比例的增加而增多,隨穩(wěn)定化進(jìn)程,其可交換態(tài)比例呈下降趨勢(shì)。反應(yīng)柱物料Pb、Cr殘?jiān)鼞B(tài)在整個(gè)穩(wěn)定化過(guò)程中均高于50%,其重金屬穩(wěn)定性較強(qiáng)。反應(yīng)柱物料Ni、Cd可交換態(tài)在整個(gè)穩(wěn)定化過(guò)程中分別維持在10%、20%左右,但沒(méi)有明顯增加趨勢(shì);本研究通過(guò)重金屬生物可利用性系數(shù)綜合表征混合物料的環(huán)境影響,從計(jì)算結(jié)果可知,穩(wěn)定化進(jìn)程中重金屬Zn和Cd生物可利用性系數(shù)呈上升趨勢(shì),其他重金屬的生物可利用性基本沒(méi)有增加的趨勢(shì)。綜上可知,爐渣和污泥按一定比例混合堆置能夠?qū)崿F(xiàn)好氧協(xié)同穩(wěn)定化,且在穩(wěn)定化過(guò)程中大多數(shù)重金屬的環(huán)境行為較安全,說(shuō)明該“以廢治廢”的方法可以作為爐渣和污泥的綜合處理處置的一種新途徑。在應(yīng)用該方式進(jìn)行廢物預(yù)處理過(guò)程中,應(yīng)對(duì)Cu、Zn和Cd的環(huán)境行為給予特別關(guān)注。
[Abstract]:In recent years , the amount of municipal solid waste incineration and the proportion of incineration in China have been increasing . By the end of 2013 , the amount of sludge produced in China ' s municipal sewage treatment plant increased rapidly . The results showed that the content of organic matter and DOC in the reaction column increased by 11.38 % , 38.13 % and 8.43 , 8.25 respectively .
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X705;X703

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本文編號(hào)：2120045