本文關鍵詞：生活垃圾焚燒飛灰的水洗及資源化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,垃圾焚燒以其減量化、無害化、資源化的優(yōu)勢,逐步成為我國生活垃圾處理的主流趨勢。但是焚燒過程產(chǎn)生的大量飛灰富含高濃度的氯鹽、高含量且極易浸出的重金屬和痕量的持久性有機污染物(二惡英、呋喃),被世界各國列為危險廢棄物。因此,飛灰在填埋和資源化前必須經(jīng)過嚴格的處置。為使飛灰實現(xiàn)安全、經(jīng)濟的處置及利用,本文依托國家重點基礎支持計劃(973課題,2011CB201500),開展了生活垃圾焚燒飛灰的水洗及資源化的研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論為：1)根據(jù)國內(nèi)主流的兩種焚燒技術和煙氣凈化工藝,選取機械爐排爐和循環(huán)流化床焚燒過程中的布袋除塵器飛灰為典型的垃圾焚燒飛灰,開展了飛灰特性分析。結(jié)果表明：飛灰中重金屬以Zn、Cu和Pb居多,流化床爐飛灰中Cd、Cu、Pb、Ni的浸出毒性遠超生活垃圾填埋標準值,而爐排爐飛灰中僅有Pb和Cd略超出標準值,二惡英毒性當量以PCDF的貢獻率最高。浸出液pH對飛灰中金屬浸出行為影響顯著,總體在酸性條件下(pH3)浸出量達到最大水平,在pH7時,浸出濃度隨著滲濾液pH的升高而減少,在pH為7-11時,除Cr有所回升外,其他重金屬的浸出濃度微乎其微,pH11后,重金屬金屬Pb和Zn的浸出量急劇增加。MINTEQ模型化研究pH對飛灰中重金屬浸出機制表明,pH主要通過改變重金屬在浸出體系中的化學形態(tài)影響其浸出行為。2)針對兩種爐型飛灰系統(tǒng)地開展了水洗過程對飛灰氯鹽及重金屬析出行為的研究,并針對高鹽廢水提出了“趨零”排放的構(gòu)想。結(jié)果表明：飛灰中氯鹽主要以NaCl、KCl、CaCl2、 CaClOH的形式存在,單次水洗氯的去除率可以達到92%(爐排爐飛灰)、73%(流化床爐飛灰),其中97%以上溶出物為氯化物,而Mg、Al、Fe及重金屬的析出量極少。爐排爐飛灰水洗的最優(yōu)條件是液固比為6,水洗時間為10min、振蕩頻率200rpm,無需二次水洗；而流化床爐飛灰最優(yōu)條件為：一次水洗(液固比為4,水洗時間為30min,振蕩頻率200rpm)、二次水洗(液固比為4,水洗時間為30min,振蕩頻率250rpm)。pH是控制飛灰水洗過程中重金屬(Pb、Cu、Zn、Cd)分布形態(tài)的重要因素,而Cl-對重金屬Cd的形態(tài)分布也有著重要影響。水洗過程對飛灰中二惡英濃度及I-TEQ的指紋特征分布影響不大。水洗液的電導率與溶液cr的濃度也具有極好的線性相關性,電導率為實現(xiàn)水洗過程的在線監(jiān)測及過程參數(shù)優(yōu)化提供了可能。3)以流化床爐焚燒飛灰為例,開展了利用水泥和螯合劑制備免燒磚的資源化探索,分析了產(chǎn)品關鍵性能。同時利用改進的BCR多級連續(xù)提取法分析了資源化前后重金屬的形態(tài)分布,通過風險評估準則和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)對重金屬的環(huán)境風險和生物有效性分別進行了單因素和綜合性評估。結(jié)果表明：水泥基材對飛灰中Cu、Zn、Pb的固化效果最好,對Cr幾乎無控制效果。水泥比例為30%時,重金屬的浸出毒性在養(yǎng)護時間內(nèi)均低于GB16889-2008的規(guī)定。隨著水泥添加量的提高,免燒磚的抗壓強度呈上升趨勢,且養(yǎng)護時間的促進作用愈加明顯,添加比例為30%時,28 d后免燒磚的強度可達到12.8MPa,35%時可達到混凝土用磚強度等級的MU15級。與原始飛灰相比,免燒磚中重金屬在不同滲濾液pH下的浸出趨勢并未改變,但浸出量顯著下降,酸中和能力增加,安全范圍變寬。原始飛灰中重金屬Cd、Zn、 Cu的酸可交換態(tài)比例很高,分別48.0%、21.3%、20.7%,綜合污染指數(shù)高達38.2,而免燒磚中Cd、Zn、Cu的酸可交換態(tài)部分降低兩個數(shù)量級,均遠低于1%,單一重金屬污染指數(shù)下降了2個數(shù)量級以上,綜合污染指數(shù)降為0.02,原因是重金屬的形態(tài)由酸可交換態(tài)向可還原態(tài)和可氧化態(tài)的轉(zhuǎn)變。螯合劑對于重金屬的穩(wěn)定具有強烈的選擇性,其中TMT對Cu、Pb、Cd的穩(wěn)定效果最好,DTC R以Cu、Pb最佳,水泥和螯合劑復合穩(wěn)定時,水泥和螯合劑二者用量之間的關系并非線性,螯合劑在實現(xiàn)減容化和高穩(wěn)定化的同時,也帶來成本提高的問題。
【關鍵詞】：生活垃圾焚燒飛灰 水洗 重金屬 氯鹽 免燒磚 浸出特性
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X799.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-31
• 1.1 本文的研究背景及意義13
• 1.2 國內(nèi)外的處置慣例13-15
• 1.3 飛灰的理化特性15
• 1.4 飛灰的處理技術15-23
• 1.4.1 分離萃取16-19
• 1.4.2 固化與穩(wěn)定化19-21
• 1.4.3 熱處理方法21-22
• 1.4.4 其他方法22-23
• 1.5 資源化利用途徑23-28
• 1.5.1 水泥、混凝土及輕骨料24-25
• 1.5.2 路基和堤壩25
• 1.5.3 玻璃、微晶玻璃、燒結(jié)磚和陶瓷25
• 1.5.4 農(nóng)業(yè)應用25-26
• 1.5.5 污泥調(diào)節(jié)劑26
• 1.5.6 吸附劑26
• 1.5.7 沸石26-28
• 1.6 處置系統(tǒng)的評價體系28-29
• 1.7 本文研究內(nèi)容及技術路線29-31
• 2 實驗材料與方法31-37
• 2.0 試驗試劑31
• 2.1 原料采集31-32
• 2.2 理化特性分析32
• 2.3 重金屬預處理及檢測分析方法32-35
• 2.3.1 全量消解32
• 2.3.2 浸出毒性32-33
• 2.3.3 pH相關性33
• 2.3.4 重金屬在不同滲濾液pH下的浸出機制及形態(tài)分析33
• 2.3.5 形態(tài)分布33-35
• 2.4 灰的水洗實驗35
• 2.5 資源化利用實驗35-37
• 2.5.1 免燒磚的制備過程35-36
• 2.5.2 抗壓強度36-37
• 3 生活垃圾焚燒飛灰的特性37-44
• 3.1 飛灰基礎特性37-39
• 3.2 二惡英39
• 3.3 重金屬形態(tài)分布39-40
• 3.4 pH相關性及模型化40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 兩種飛灰在水洗過程中浸出行為及脫鹽特性的研究44-58
• 4.1 引言44
• 4.2 水洗時間44-46
• 4.3 水洗液固比46-50
• 4.4. 次水洗及三次水洗50-54
• 4.5 相關性分析54-55
• 4.6 廢水處理問題55-57
• 4.7 本章小結(jié)57-58
• 5 飛灰資源化利用途徑初探58-70
• 5.1 前言58
• 5.2 單一水泥制備免燒磚的性能研究58-65
• 5.2.1 抗壓強度58-59
• 5.2.2 浸出毒性59-60
• 5.2.3 不同pH下重金屬的滲濾特性60-62
• 5.2.4 重金屬形態(tài)分析62-63
• 5.2.5 重金屬的環(huán)境風險評估63-65
• 5.3 水泥和螯合劑制備免燒磚的性能研究65-68
• 5.3.1 單一螯合劑穩(wěn)定66-67
• 5.3.2 水泥與螯合劑協(xié)同穩(wěn)定67-68
• 5.4 經(jīng)濟性分析68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 6 全文總結(jié)與展望70-73
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 創(chuàng)新性71
• 6.3 不足與展望71-73
• 參考文獻73-80
• 在讀期間科研成果80

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本文編號：432039