垃圾焚燒處理技術(shù)由于具有減量化、無害化和資源化方面的優(yōu)勢，許多國家都大力發(fā)展焚燒技術(shù)來處理生活垃圾和醫(yī)療垃圾。然而隨之而來的二次污染問題，如煙氣中污染物的排放和焚燒殘渣的毒害性，得到越來越多的關(guān)注。垃圾焚燒飛灰作為垃圾焚燒殘渣之一，因為富集了較高濃度的重金屬物質(zhì)和二惡英類有機污染物而具有很高的毒性，并被國家列入危險廢棄物名錄需要進行特殊處理。 本文在此背景下利用我們實驗室自發(fā)研制的直流熱等離子體發(fā)生器來熔融固化處理垃圾焚燒飛灰，實驗研究了飛灰熔融處理過程中的二惡英分解特性和重金屬遷移特性，并對熔融處理得到的熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)進行實驗分析。 利用數(shù)字示波器、發(fā)射光譜儀、光強探測器對等離子體電弧的工作特性，如伏安特性、脈動特性、射流的激發(fā)溫度、射流的熱焓特性進行實驗研究。并分析了等離子體電弧的運行參數(shù)，如載氣成分、氣流量和電弧電流對電弧工作特性的影響。實驗結(jié)果表明氬氮等離子體電弧的電壓明顯高于氬等離子體，而且隨著氮氣的比例增加而增加，等離子體電弧的脈動主要是由兩部分構(gòu)成，等離子體電源固有的特征頻率和陽極斑點在陽極壁面上的往復(fù)滑動。等離子體電弧具有非常高的溫度和非常高的比焓值，電弧中心區(qū)的激發(fā)溫度超過13500K，電弧射流的比焓值在5.0 MJ／kg～8.0 MJ／kg。 實驗中選擇4種分別取自于生活垃圾焚燒廠和醫(yī)療垃圾焚燒廠的垃圾焚燒飛灰進行實驗研究，然后利用能譜儀EDS和XRD來分析它們的元素組成特性和晶相結(jié)構(gòu)特性，并利用TCLP方法和美國EPA規(guī)定的1613方法實驗研究了飛灰的重金屬浸出特性和二惡英的分布特性，TCLP實驗中各種重金屬的浸出濃度各異，Zn的浸出濃度最大，而作為毒性較大的重金屬Pb和Cd的浸出值相對毒性浸出標(biāo)準(zhǔn)而言是較大的，其中Cd的浸出濃度超出了標(biāo)準(zhǔn)值。二惡英的實驗結(jié)果表明醫(yī)療垃圾焚燒飛灰的二惡英含量和毒性當(dāng)量遠遠超過生活垃圾焚燒飛灰，各種飛灰中對二惡英毒性當(dāng)量貢獻最大的同系物都是2，3，4，7，8-PeCDF。 飛灰的等離子體熔融固化處理實驗中，發(fā)現(xiàn)飛灰經(jīng)過熔融處理后，絕大部分的二惡英得到消除分解，二惡英毒性當(dāng)量TEQ值的分解率超過98％。飛灰中重金屬的遷移特性研究結(jié)果表明，大部分重金屬都被固化在熔渣中，并且與原始飛灰的重金屬浸出特性相比較，熔渣中重金屬的浸出得到有效地限制，其浸出值遠低于國家規(guī)定的毒性浸出標(biāo)準(zhǔn)值。 飛灰的熔融固化實驗中還研究了添加劑對熔融效果的影響，結(jié)果表明添加劑SiO_2比CaO更有利于促進飛灰的熔融，SiO_2的添加不僅有助于飛灰中二惡英的分解，提高了重金屬的固化效果，而且還使得到的熔融產(chǎn)品具有更加致密的結(jié)構(gòu)特征。 最后利用掃描電鏡法、X-射線衍射法、氮氣吸附儀及阿基米德法對熔渣的形貌、晶相結(jié)構(gòu)、孔隙特性和密度進行實驗分析。結(jié)果表明熔渣的晶相結(jié)構(gòu)主要以無定形的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)為特征，熔渣的微觀結(jié)構(gòu)非常致密，熔渣的比表面積降低至飛灰的5％左右。熔渣的密度增加到飛灰的3～5倍，由密度的增加帶來的飛灰減容率達到60％～80％。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：X705
【部分圖文】：

對于重金屬離子，根據(jù)它們各自的特性，配位數(shù)的大小、所帶電荷的大小、陽離子的半徑大小等等，分別以網(wǎng)絡(luò)外體或網(wǎng)絡(luò)中間體的形式分布在玻璃體結(jié)構(gòu)中，被包圍在【Si伍』四面體之中，從而得到固化的效果。見圖2.3。

還是結(jié)晶狀固體?主要有兩個因素決定:(l)單位時間單位體積形成的結(jié)晶中心或晶核數(shù)目(KZ);(2)晶核的結(jié)晶線速度(KG)或者稱為晶體長大速度，單位是。m·s一，。這兩個因素都與熔體的過冷度有關(guān)，見圖2.5。過冷度(℃)幾-榕點溫度;KZ一成核數(shù)目;KG一晶核生長速度圖2.5冷卻程度與熔體的成核、晶核生長及粘度的關(guān)系由圖2.5可見，熔體的結(jié)晶過程是由晶核形成過程和晶粒長大過程所共同構(gòu)成的。這兩個過程都各自需要有適當(dāng)?shù)倪^冷卻程度，但又不是說過冷卻程度愈大、溫度愈低愈有利。它們受兩個相互矛盾的因素的影響，一方面過冷卻程度增大，熔體粘度贈加，使其質(zhì)點移動困難，即難于從熔體中擴散到晶核表面，不利于成核和長大;另一方面，當(dāng)過冷卻程度增大，熔體中質(zhì)點動能降低，使質(zhì)點間吸引力相對增大，因而質(zhì)點容易被聚結(jié)和吸附在晶核表面上，有利于成核和長大。由此可見，過冷卻程度對成核速率和長大速度的影響如圖所示必有一個極大值。這兩個極大值分得越開

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文重力使熔渣自然流下。按照設(shè)計結(jié)構(gòu)不同又可以分為三類(見圖2.6):①固定式表面熔融爐I，其燃燒室內(nèi)有一對熔融爐彼此相對(見圖2.6a);②固定式表面熔融爐11，由一個熔融爐和一個高溫燃燒器組成(見圖2.6b);③回轉(zhuǎn)式表面熔融爐，有固定的內(nèi)燃室和旋轉(zhuǎn)的外燃室組成。(見圖2.6c)，拐!派隊t扭峨人洲(a)固定式表面熔融爐I(b)固定式表面熔融爐11:拐r注獄TI繃幾翻口叮以翻功1仁助喇舊T以S(c)旋回式式表面熔融爐圖2.6表面熔融爐表面熔融爐的特性可概述如下:(l)每噸干灰約需200一250公升燃料油，也可混入高熱量的廢棄物(如廢輪胎、木屑、廢塑料)以節(jié)省燃料;(2)由于操作中熔渣是連續(xù)排出，可視需要隨時啟動、停止，操作上較簡單;③生成的熔渣容積約為焚燒灰渣的40%;(4)由于灰渣系由表面漸次熔燒，所以熔渣之均質(zhì)性較差
【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳明周;呂永紅;向文元;孟月東;;核電站低中放固體廢物熱等離子體處理研究進展[J];輻射防護;2012年01期

2 張璐;嚴建華;杜長明;陸勝勇;李曉東;;熱等離子體熔融固化模擬醫(yī)療廢物的研究[J];環(huán)境科學(xué);2012年06期

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1 屠宏斌;城市生活垃圾焚燒飛灰中重金屬富集特性研究[D];浙江大學(xué);2010年

2 王宇峰;醫(yī)療廢物焚燒飛(?)重金屬的遷移、浸出特性及二惡英的水熱法降解研究[D];浙江大學(xué);2011年

3 李夫振;城市生活垃圾焚燒飛灰的特性及其在染料廢水處理中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2013年

本文編號：2845716