垃圾焚燒爐渣是一種活性材料,在其儲存、預(yù)處理及應(yīng)用等過程與雨水頻繁接觸時,爐渣中重金屬隨著水域環(huán)境發(fā)生遷移和浸出現(xiàn)象。本研究采用連續(xù)柱淋濾試驗裝置模擬自然降雨,開展了0～5mm和5～10mm焚燒爐渣的動態(tài)淋濾毒性浸出分析,重點研究了p H和降雨強度對Cu²⁺和Zn²⁺的浸出影響。結(jié)果表明,動態(tài)淋濾過程中,淋濾液p H變化對Cu²⁺和Zn²⁺的浸出水平影響顯著,且在酸性較強淋濾液作用下Cu²⁺浸出水平比Zn²⁺更強,與Ⅴ類地表水環(huán)境濃度限值對比,在整個淋濾時間內(nèi)Cu²⁺浸出濃度嚴(yán)重超標(biāo),在爐渣工程應(yīng)用時需預(yù)防相關(guān)的環(huán)境風(fēng)險;原生爐渣粒徑大小與重金屬浸出水平無直接相關(guān)性,但是0～5mm細爐渣中可浸出Zn²⁺含量更高,這與細顆粒物中Zn賦存形態(tài)和可溶出態(tài)含量較高有關(guān);淋濾強度對重金屬浸出水平影響主要反應(yīng)了動態(tài)淋濾過程液固比和水分運移速率情況,當(dāng)較低淋濾強度時具有低液固比,溶出液中重金屬含量較高。 

【文章來源】：化工進展. 2020,39(S2)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

模擬雨水淋濾試驗裝置

圖2是不同p H下粒徑0～5mm原生爐渣中Cu2+和Zn2+浸出濃度隨時間變化。淋濾液pH=1時爐渣中兩種金屬離子的浸出水平均高于p H=3和p H=5，在動態(tài)淋濾過程，淋濾液初始酸堿度是固定的，但固液比是動態(tài)波動的，隨著固液接觸時間變化，強酸性淋溶情況下爐渣中Cu2+和Zn2+仍呈現(xiàn)出較高的浸出水平。這與靜態(tài)毒性浸出p H對重金屬浸出的影響規(guī)律相似[19]�？梢钥闯�，隨著注液時間推移，動態(tài)淋濾過程浸出液中Cu2+和Zn2+浸出濃度變化規(guī)律相似，大致可分為三個階段：第一階段即淋濾前期（第1～7月）為持續(xù)快速下降階段，第二階段即淋濾中期（第7～13月）為緩慢下降階段，第三階段即淋濾后期（第13～48月）為穩(wěn)定階段。東南大學(xué)劉兆鵬[20]在研究降雨作用下固化穩(wěn)定化重金屬污染土柱淋濾試驗時，土柱底部滲出液中重金屬隨時間的變化規(guī)律與之一致。淋濾前期，Cu2+的釋放污染強度最高，浸出濃度顯著持續(xù)下降，從淋濾第13個月開始Cu2+浸出濃度趨于平緩、變化幅度不大，但仍保持較高的水平。對比Ⅴ類地表水濃度限值（該標(biāo)準(zhǔn)主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域，Cu濃度限值為1mg/L），在實驗時間段內(nèi)（轉(zhuǎn)化為自然降雨后約為兩年時間），不同p H淋濾液浸出試驗中Cu2+的浸出濃度都超過了Ⅴ類地表水濃度限值，即超標(biāo)率為100%。尤其在淋濾液pH=1時Cu2+在浸出液中最高含量超過了限值20倍；在p H=5淋濾過程中Cu2+最低含量也是限值的1.36倍。該試驗結(jié)果與余磊等[13]在研究不同p H (p H=3、7、10）時焚燒爐渣中重金屬浸出情況的結(jié)論一致，重金屬浸出量隨著p H的降低而升高，在p H=3的酸性條件下重金屬浸出量最大�？梢姞t渣雖不是危險廢棄物，但在實際應(yīng)用過程，尤其發(fā)生酸性污染時重金屬浸出量也需要引起關(guān)注。在整個淋濾周期內(nèi)，在酸性較強淋濾液環(huán)境下Zn2+浸出水平比Cu2+更低。在三種酸堿度淋濾液作用下，一致性表現(xiàn)出前7個月Zn2+浸出濃度下降較快，最顯著表現(xiàn)是淋濾液p H=3時Zn2+浸出濃度由3.6mg/L下降到0.5mg/L；從第13個月開始趨于穩(wěn)定，變化幾乎不明顯，但還沒有達到淋濾的極限，隨著時間的變化爐渣還會持續(xù)不斷的向外釋放污染物。三組p H淋濾土柱在初始淋濾期內(nèi)（2個月），淋濾液中Zn2+濃度已低于Ⅴ類地表水濃度限值�？偟膩砜�，Zn2+浸出水平較Cu2+弱，主要與爐渣中這兩種元素的含量與其賦存狀態(tài)有關(guān)。

粒徑0～5mm和5～10mm粒徑原生爐渣中Cu2+和Zn2+浸出水平具有差異性，從圖4可以看出，淋濾前期（第1～7個月），在柱淋濾條件下兩種粒徑爐渣中Cu2+浸出濃度基本一致；在淋濾中后期，0～5mm小粒徑爐渣中Cu2+浸出濃度略大于5～10mm爐渣；在p H=3和p H=5的淋濾條件下，整個淋濾期內(nèi)兩種粒徑爐渣中Cu2+隨時間變化也較一致，淋濾前期粒徑5～10mm爐渣中Cu2+浸出濃度略大于粒徑0～5mm爐渣，淋濾中后期兩者基本一致�？偟膩碚f，不同酸度淋濾環(huán)境中，粒徑范圍對于爐渣中Cu2+浸出水平影響不大。從圖5兩個粒徑范圍爐渣的Zn2+浸出水平可以發(fā)現(xiàn)，0～5mm小粒徑爐渣土柱淋濾液中Zn2+浸出濃度高于5～10mm大粒徑爐渣土柱，可見粒徑范圍對于爐渣中Zn2+的浸出水平有很大的影響。究其原因可能是在0～5mm粒徑范圍爐渣中可溶出態(tài)Zn含量較高。Zhao等[21]通過研究粒徑與爐渣中重金屬浸出的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)對于Cr和Zn而言爐渣粒徑越小，其浸出濃度越高。該結(jié)論與本文試驗結(jié)果有著相似的規(guī)律。因而，圍繞爐渣應(yīng)用過程中重金屬浸出水平分析爐渣的環(huán)境影響，還應(yīng)全面考慮不同化學(xué)特性的重金屬浸出規(guī)律。2.4 不同降雨強度對爐渣中Cu2+和Zn2+浸出影響

【參考文獻】：
期刊論文
[1]生活垃圾焚燒爐渣瀝青混合料的耐久性能[J]. 劉棟,李立寒,楊昆.  同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(01)
[2]不同pH浸提條件對生活垃圾焚燒爐渣重金屬浸出影響研究[J]. 余磊,謝益東,季海冰,龐曉露,劉勁松.  環(huán)境科學(xué)與管理. 2016(01)
[3]對生活垃圾焚燒產(chǎn)物中重金屬的探討[J]. 杜鋒,程溫瑩,程艷茹,石友香.  環(huán)境科學(xué)與管理. 2011(09)
[4]初始pH值、液固比對某焚燒爐灰重金屬滲濾的影響[J]. 陸勝勇,池涌,嚴(yán)建華,李曉東,倪明江,岑可法.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2003(01)

碩士論文
[1]降雨作用下固化穩(wěn)定化重金屬污染土浸出特性的模型試驗與數(shù)值模擬研究[D]. 劉兆鵬.東南大學(xué) 2015



本文編號：3577021