焚烧飞灰理化性质及重金属稳定化研究

摘要

垃圾焚烧因其减容量大，占地少，热能可资源回收，因此是一种较为适合我国国情的垃圾处理处置技术，目前已成为大中城市主流的垃圾处理技术。但该技术产生焚烧飞灰，含有大量的重金属污染物，属于危险废物，需进行无害化处理。在飞灰处理方法中，固化/稳定化是目前国内外主要的处理方法。
　　本文在对某垃圾焚烧厂飞灰进行理化性质和重金属含量及形态分析的基础上，采用水泥-磷酸、水泥-螯合剂复合稳定化方法对焚烧飞灰进行了稳定化处理试验研究，得出的主要研究结果如下：
　　1、实验所用飞灰样品粒径均较小，且大部分粒径小于38μm;飞灰颗粒体积相对较小，表面粗糙，为疏松多孔结构，比表面积较大，颗粒形态不规则;焚烧飞灰的主要元素组成为Ca、Cl、K、S、Si、Fe，物相组成主要为KCl、NaCl、CaClOH、CaSO4、CaCO3、 Ca(OH)2;取灰季节的不同、焚烧条件的不同会导致晶体相的组成有一定差别，但其元素组成基本相同，且与主要元素组成结果吻合。
　　2、不同季节的飞灰中重金属的含量分布规律较为相似，各重金属含量顺序为Zn＞Pb＞Cu＞Cd＞Cr＞Hg＞Ni; Cd、Pb、Zn、Cu随飞灰粒径的减小其含量逐渐增加，且主要富集于小粒径飞灰中;Cr、Hg、Ni其含量随飞灰粒径变化的规律不明显。根据重金属形态分析，Ni主要以残渣态存在，Cd、Cu、Pb可还原态含量较高;不同粒径飞灰中Cd、Pb均以可还原态为主，Cu的还原态、残渣态含量则随着粒径的较小而减小，可氧化态则呈升高趋势，Ni的主要形态为残渣态，且主要集中于较大的颗粒。
　　3、在水泥-磷酸稳定化处理过程中，磷酸投加量为1.5％时，对重金属Cd、Zn、Pb的处理效果较为明显，其中对Pb的处理效果最为显著，且Cu、Pb的存在形态向更稳定的形态转化。
　　4、水泥-螯合剂稳定化处理对Cu、Cd、Zn、Pb、Ni五种重金属均有较好的稳定化效果，且各重金属的存在形式均向稳定态转化，对Cu、Cd、Pb的的处理效果尤为显著。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 城市垃圾焚烧处理研究现状

1．1．1 垃圾焚烧处理技术

1．1．2 生活垃圾组分

1．1．3 国内部分焚烧厂工艺参数

1．2 生活垃圾焚烧飞灰概述

1．2．1 焚烧飞灰的来源及其特性

1．2．2 重金属污染物的危害

1．2．3 焚烧飞灰中重金属污染物形成及迁移机制

1．2．4 不同焚烧工艺对焚烧飞灰重金属污染释放的影响

1．3 焚烧飞灰处理技术现状

1．3．1 飞灰的稳定化／固化技术

1．3．2 填埋技术

1．4 选题背景及意义

第2章 研究内容及方法

2．1 研究内容及技术路线

2．1．1 研究内容

2．1．2 研究思路及技术路线

2．2 实验材料

2．3 主要分析项目及分析方法

第3章 焚烧飞灰物理化学性质及重金属含量

3．1 焚烧飞灰含水率

3．2 微观性质研究

3．3 粒径分布

3．4 元素组成及含量

3．5 晶体结构

3．6 重金属全量分析

3．6．1 飞灰样品重金属总量分析

3．6．2 不同粒径飞灰重金属全量分析

3．7 重金属形态分布分析

3．7．1 飞灰样品重金属分布分析

3．7．2 不同粒径飞灰重金属形态分布

3．8 本章小结

第4章 药剂稳定化效果实验研究

4．1 飞灰原灰重金属浸出毒性分析

4．2 稳定化药剂的选取

4．3 水泥-磷酸稳定化对重金属浸出浓度的影响

4．3．1 重金属浸出浓度

4．3．2 元素组成及晶体结构分析

4．3．3 形态分析

4．4 水泥-螯合剂稳定化对重金属浸出浓度的影响

4．4．1 重金属浸出浓度

4．4．2 元素组成及晶体结构分析

4．4．3 形态分析

4．5 磷酸、螯合剂稳定化效果对比分析

4．6 不同配比水泥稳定化对重金属浸出浓度的影响

4．7 暴露试验

4．8 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

申报专利情况

致谢