【摘要】：隨著我國生活垃圾焚燒技術(shù)的廣泛應(yīng)用,垃圾經(jīng)焚燒處理后飛灰產(chǎn)生量逐年遞增。因飛灰中含有高浸出濃度的重金屬以及高毒性難降解的多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)、二VA英類物質(zhì)(PCDD/Fs),飛灰被列入我國《國家危險廢物名錄》(HW18)。如何安全有效地?zé)o害化處理垃圾焚燒飛灰已成為當(dāng)前亟須解決的環(huán)境及社會問題。本實驗依托重慶市基礎(chǔ)科學(xué)與前沿技術(shù)研究專項(CSTC2017jcyjAX0035)開展了亞臨界水熱條件下對生活垃圾焚燒飛灰中重金屬和持久性有機物(PAHs、PCBs)的無害化綜合實驗研究,本研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)針對飛灰中玻璃相含量高且具有較強活性,但爐排爐+半干法煙氣處理技術(shù)得到的飛灰中硅和鋁含量低、鈣含量高的特點,本文通過混合添加10%和30%的1:1(質(zhì)量比)的粉煤灰和硅藻土和晶種作為硅鋁調(diào)理劑調(diào)節(jié)體系鈣硅鋁比,并結(jié)合堿性亞臨界水熱條件探究飛灰中重金屬的穩(wěn)定和PCBs的降解規(guī)律。結(jié)果表明,混合添加硅鋁調(diào)理劑后合成了雪硅鈣石、加藤石等對重金屬和有機物具有吸附穩(wěn)定效果的硅鋁酸鹽類沸石晶體物質(zhì)。水熱反應(yīng)后固相水熱產(chǎn)物的Pb、Zn、Cu、Cr、Cd等五種重金屬浸出毒性均顯著降低至危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)值以下,通過反應(yīng)后液相中重金屬的濃度測試發(fā)現(xiàn)混合添加硅鋁調(diào)理劑和晶種能有效抑制重金屬在水熱過程中向液相中的遷移。反應(yīng)后固相水熱產(chǎn)物中PCBs的含量及毒性當(dāng)量均呈現(xiàn)大幅度下降。對水熱工藝實驗參數(shù)研究發(fā)現(xiàn),混合硅鋁添加劑量為30%、溫度為200℃和添加3%晶種時,重金屬浸出濃度和PCBs的毒性均降至最低,Cu、Pb、Zn、Cr、Cd等5種重金屬分別降低至0.08mg/L、0.27 mg/L、0.25 mg/L、0.35 mg/L和0.03mg/L,較原始飛灰降低了76.2%~98%,PCBs毒性當(dāng)量降低至4.33×10~(-6)μg-TEQ/Kg,較原始飛灰降低99.9%。(2)對堿性亞臨界水熱條件下通過混合添加純的硅源和鋁源來調(diào)節(jié)體系中的元素比例的研究結(jié)果表明,體系中Ca/(Si+Al)和Al/(Si+Al)比值均影響著體系中沸石的合成種類,并間接影響重金屬的穩(wěn)定和PAHs的吸附降解。在高鈣比值下水熱產(chǎn)物中的晶體相以加藤石為主;高鋁比值下水熱殘渣中的晶體相則以方沸石和加藤石為主。經(jīng)水熱反應(yīng)后,固相反應(yīng)產(chǎn)物中的重金屬浸出濃度均降低至危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)以下,同時能有效抑制重金屬向水熱液相中的轉(zhuǎn)移。固相水熱產(chǎn)物中PAHs的含量均出現(xiàn)不同程度的降低。結(jié)合固相中重金屬浸出濃度和向液相中轉(zhuǎn)移的重金屬濃度可知,在Ca/(Si+Al)和Al/(Si+Al)比值分別為1.10和0.17時重金屬穩(wěn)定效果達到最佳,這可能與與在此比值下合成的雪硅鈣石具有較強的出峰強度和較高純度有關(guān)。此時PAHs的含量及毒性當(dāng)量也分別降低了77%和67%,這表明較好的雪硅鈣石合成條件有助于PAHs的降解,這可能是由于雪硅鈣石具有相對較好的吸附效果,將少部分PAHs吸附在雪硅鈣石晶格中;同時雪硅鈣石合成效果的加強增加了重金屬負(fù)載型雪硅鈣石催化劑量從而體系中的PAHs降解量增加。(3)通過研究亞臨界水熱氧化技術(shù)對飛灰中PAHs的氧化降解規(guī)律及重金屬穩(wěn)定遷移特性的結(jié)果發(fā)現(xiàn):經(jīng)過采用30%H_2O_2為氧化劑氧化反應(yīng)后固相水熱產(chǎn)物中的PAHs含量及毒性當(dāng)量均有效降低。由于在水熱過程中隨著氧化反應(yīng)的進行體系中剩余PAHs與飛灰結(jié)合緊密,較難反應(yīng),因此隨著氧化劑濃度增加PAHs的總量及毒性當(dāng)量的降解幅度放緩。水熱溫度的上升促進PAHs降解反應(yīng)的進行。在反應(yīng)溫度為200℃和氧化劑濃度為1mol/L時PAHs的總量及毒性當(dāng)量均降至最低,分別降低86.5%和93%。另外,水熱產(chǎn)物中重金屬浸出濃度均有所降低,且低于危險廢物浸出標(biāo)準(zhǔn),同時能在一定程度上抑制重金屬向液相中的轉(zhuǎn)移。在經(jīng)氧化反應(yīng)后固相水熱產(chǎn)物中并未出現(xiàn)明顯的硅鋁酸鹽晶相的合成,因此對重金屬的吸附穩(wěn)定效果相對較弱,這與體系中Ca、Si和Al比例的失調(diào)有關(guān)。本研究探討了多種亞臨界水熱工藝下重金屬的穩(wěn)定與有機物的降解效果,水熱反應(yīng)均可降低水熱產(chǎn)物重金屬浸出濃度,并抑制重金屬向液相中的轉(zhuǎn)移,同時可有效降解飛灰中的PCBs或PAHs物質(zhì)降低其含量及毒性。本研究可為亞臨界水熱穩(wěn)定飛灰中的重金屬和降解持久性有機物提供技術(shù)參考和理論支持。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X701
【圖文】：

圖 1.4 多氯聯(lián)苯的分子結(jié)構(gòu)[61]Figure 1.4 The molecule structure of PCBs可以被 1～10 個氯原子所取代，根據(jù)目的不同，理論上共有 209 種性質(zhì)各異代位置為 2,2’,6,6’時稱為鄰位；3,3’,連接鍵旋轉(zhuǎn)，當(dāng)夾角為 0°時，稱為共面同族體[60]，其相對分子質(zhì)量在 188~357℃。在 209 種 PCBs 中，有 12 質(zhì)與二VA英（PCDD/Fs）較為相近，hlorinated biphenyls, dl-PCBs)或共平。毒性當(dāng)量計算方法可按照式（1-1）學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，在自然條件很難分辛醇水分配系數(shù)高、脂溶性好，容易

【參考文獻】

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1 劉楷;楊常亮;李世玉;余洋洋;劉彬;陳桂明;王艷丹;;火電廠粉煤灰中重金屬元素的分布和富集特性[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2015年12期

2 戚聿妍;王榮春;;亞臨界水中化學(xué)反應(yīng)的研究進展[J];化工進展;2015年10期

3 鄧慧;郭暢;姜虎生;;粉煤灰沸石堿性活化方法研究[J];無機鹽工業(yè);2014年11期

4 駱其金;諶建宇;王振興;羅雋;龐志華;林方敏;;酸堿回收對粉煤灰合成沸石性能的影響[J];中國環(huán)境科學(xué);2014年09期

5 鄧慧;張啟凱;白英芝;;堿性活化法合成粉煤灰沸石的研究進展[J];硅酸鹽通報;2014年07期

6 天嬌;郭清海;;水鋁鈣石類陰離子黏土在水污染處理領(lǐng)域應(yīng)用的研究現(xiàn)狀[J];環(huán)境化學(xué);2013年08期

7 徐穎;陳玉;馮岳陽;;重金屬螯合劑處理垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化技術(shù)[J];化工學(xué)報;2013年05期

8 柴曉利;王冬揚;高橋史武;島岡隆行;;我國典型垃圾焚燒飛灰物化特性對比[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年12期

9 崔紅梅;柯靈非;李芳;齊晗兵;康Z

本文編號：2763482