【摘要】：隨著城市生活垃圾焚燒技術(shù)的推廣,對焚燒產(chǎn)生的危險廢物飛灰的資源化利用也逐漸成為研究熱點。飛灰水泥窯共處置是目前國內(nèi)資源化主要途徑之一。通常,共處置前會選取水洗方式對飛灰進行預(yù)處理,但該過程產(chǎn)生的廢水具有高p H、高重金屬濃度、高鈣鉀鈉復(fù)鹽的特點,其直接排放不僅污染環(huán)境,也會造成大量富氯鈣鹽資源的浪費。如何實現(xiàn)預(yù)處理廢水的規(guī)�；幚�,回收工業(yè)用鹽原料成為垃圾焚燒飛灰水泥窯共處置技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化推廣亟需解決的瓶頸問題。此外,研究飛灰毒性快速判斷方法能有效提高飛灰資源化效率,目前國內(nèi)該方面研究依然處于空白。本文以上海市固體廢物處置中心為研究基地,對垃圾焚燒飛灰中重金屬毒性浸出行為與游離Ca O含量的關(guān)系進行了深入分析,討論分析了酸化、醫(yī)療廢物焚燒煙氣碳酸化、混凝絮凝和碳酸鈉強化去除等處理方法對水洗廢水中重金屬的解毒去除效果,并基于確立的最佳工藝參數(shù)對水洗廢水資源化處理過程進行中試工程示范試驗。主要取得了如下成果:一、垃圾焚燒飛灰毒性浸出規(guī)律與毒性浸出行為的快速評估(1)飛灰中Pb毒性浸出合格率與f-Ca O含量存在較強關(guān)聯(lián)。當f-Ca O含量小于6%時為酸浸出階段,飛灰的酸中和容量由于中和作用被耗盡,Pb呈現(xiàn)出較高的浸出毒性。隨著f-Ca O含量不斷降低,浸出液p H隨之降低,Pb浸出濃度急劇升高,毒性浸出合格率在0%-75%范圍內(nèi)波動。當f-Ca O含量在6%-12%之間時,浸出液處于中性或堿性,Pb浸出能力因吸附和沉淀而減弱,常表現(xiàn)Pb的浸出毒性不超標;當f-Ca O含量大于12%時,使平衡時的p H值上升到11以上,兩性金屬Pb在強堿性環(huán)境下溶解度升高,形成可溶性的氫氧根陰離子配合物而浸出,浸出合格率在0%-33%范圍內(nèi)。在判定Pb毒性浸出的閾值為0.5 ppm的條件下,當f-Ca O含量在0%-4%時,所有的樣品全部超標。f-Ca O含量在4%-9%范圍時,合格率從11%逐漸上升到62%。f-Ca O含量在9%-12%范圍時,所有樣品的浸出均低于0.5 ppm,合格率為100%。f-Ca O含量在12%-15%范圍時,合格率逐漸從33%降低到0%。飛灰中Zn毒性浸出合格率與f-Ca O含量存在較強關(guān)聯(lián)。當f-Ca O含量小于6%時為酸浸出階段,此時浸出液p H8,飛灰的酸中和容量由于中和作用被耗盡,Zn呈現(xiàn)出較高的浸出毒性。隨著f-Ca O含量不斷降低,浸出液p H隨之降低,Zn浸出濃度急劇升高,合格率在0%-94%范圍內(nèi)波動。當f-Ca O含量大于6%時,浸出液處于中性或堿性,此時Zn浸出能力因吸附和沉淀而減弱,常表現(xiàn)Zn的浸出毒性不超標。在判定Zn毒性浸出是否合格的閾值調(diào)整為1 ppm的條件下,當f-Ca O含量在0%-3%時,所有的樣品全部超標,合格率為0%。f-Ca O含量在3%-9%范圍時,合格率在5.26%和53.85%之間波動。f-Ca O含量在9%-10%范圍時,合格率上升至80%。f-Ca O含量在10%-15%范圍時,所有樣品Zn的浸出均低于1 ppm,合格率為100%。Cr浸出率較低,全部低于毒性浸出5 ppm的限值。這是由于Cr與飛灰中主要礦物相的結(jié)合緊密,不易浸出,主要以Cr O42-和Cr2O72-結(jié)合其它金屬元素共存。游離Ca O含量和浸出液p H與Cr的毒性浸出之間并不存在明顯的線性關(guān)系。這與Cr在浸出液中以陰離子形態(tài)存在有關(guān)。主成分因子分析表明,Pb,Zn的TCLP浸出毒性與f-Ca O含量和浸出液p H之間具有較強的相關(guān)性,而與重金屬總量和氧化鈣總量無關(guān)。(2)毒性浸出的快速評估。由于垃圾焚燒飛灰TCLP毒性浸出中主要關(guān)注的Pb,Zn兩種重金屬與游離Ca O含量具有較強的關(guān)聯(lián)。針對美國環(huán)保部TCLP毒性浸出測試耗時多于18小時、效率低和操作不便的弊端,通過化學滴定法測定f-Ca O含量,可以在三十分鐘內(nèi)快速評估飛灰毒性浸出風險。當f-Ca O含量在6%-12%之間時,可以保證Pb、Zn的毒性浸出達標。為了保證飛灰中Pb,Zn在極端條件下浸出仍達標,將判別Pb,Zn毒性浸出的閾值降低為0.5 ppm,1 ppm后,f-Ca O含量應(yīng)控制在10%到12%之間。二、飛灰水洗廢水重金屬碳化解毒及資源化關(guān)鍵技術(shù)研究(1)通過酸化,混凝絮凝,醫(yī)療廢物焚燒煙氣碳酸化,碳酸鈉強化去除等手段可以有效降低Pb和Zn的濃度,使其達到DB31/199-2009排放標準。綜合比較分析各個處理手段的處理效果,得出飛灰水洗廢水解毒工藝適合的工藝參數(shù):焚燒煙氣碳化水洗廢水至p H=8,然后按照4 g/L投加絮凝劑混合攪拌,后期按照0.25 mol/L碳酸鈉強化去除效果。水洗廢水中Pb和Zn的去除率可以分別達到100%和91%,兩者的濃度均可達到DB31/199-2009排放標準。另外,由于飛灰來源和成分極其復(fù)雜,水洗廢水中重金屬濃度波動較大。當水洗廢水中Pb和Zn的濃度相對增加時,可以通過延長醫(yī)廢焚燒煙氣碳化反應(yīng)時間,增加混凝絮凝劑和工業(yè)碳酸鈉投加量來達到相同的處理效果。(2)中試工程示范試驗結(jié)果表明:以碳酸化和絮凝沉淀作為手段,對飛灰解毒處理過程中產(chǎn)生的實際重金屬廢水進行酸化、醫(yī)療廢物焚燒煙氣碳酸化和多效蒸發(fā)等無害化、資源化處理,可以實現(xiàn)處理后排放廢水的p H和重金屬濃度均滿足國家排放標準。同時,針對處理后的水洗廢水中含有高濃度的富氯鈣鹽的特點,采用多效蒸發(fā)法從處理后的水洗廢水中回收到純度為315 g/kg的氯化鈣蒸發(fā)出料。蒸發(fā)出料經(jīng)過進一步提純后,可以作為工業(yè)用鹽原料。(3)解毒預(yù)處理過程產(chǎn)生的水洗廢水中二VA英含量為0.00023-0.0039 ng/kg。由于我國目前尚未有相應(yīng)的固體廢物中二VA英的限制標準,參照日本的相關(guān)標準,整個廢水凈化過程和蒸發(fā)回收過程中的排水,全部滿足日本對工業(yè)廢水中二VA英的排放標準,其中煙氣碳化蒸發(fā)出水,碳酸鈉碳化后高溫,低溫蒸發(fā)出水的最大值分別為0.0025 ng/kg,0.0027 ng/kg,0.0021 ng/kg;冷凝出水的二VA英含量低于0.0020 ng/kg。在煙氣碳化處理的技術(shù)路線中,煙氣沉淀和蒸發(fā)出料中二VA英的含量分別為29和22 ng/kg。在碳酸鈉碳化技術(shù)路線中,碳酸鈉沉淀產(chǎn)物的二VA英含量低于2.3 ng/kg,蒸發(fā)出料中二VA英含量低于2.1 ng/kg。
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【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X799.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 申麗芬;孫寶盛;張燕;;PAC和PAM復(fù)合混凝劑對垃圾滲濾液預(yù)處理的研究[J];工業(yè)水處理;2014年02期

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1 曹向東;水泥粉磨及綜合利用的優(yōu)化改造[D];北京工業(yè)大學;2012年

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本文編號：2463237