生活垃圾焚烧飞灰水泥固化体重金属动态浸出规律研究

摘要

随着社会经济飞速发展，人们生活水平不断提高，生活垃圾产量也急剧增加。由于焚烧法具有占地面积小、减容减量大、无害化程度高，可回收热能等优点，在我国近几年得到迅速推广应用。但是作为垃圾焚烧产物之一的飞灰为危险废物，含有大量的Zn、Pb、Cr、Cd等有毒有害重金属及二噁英等剧毒有机物，其最终处置即成为面临的新问题。目前，焚烧飞灰多采用水泥固化或药剂稳定化处理达到《生活垃圾填埋场污染物控制标准》要求后，送至生活垃圾填埋场填埋处置，其浸出行为和长期的潜在污染尚未得到足够的关注。以九江垃圾焚烧发电厂的焚烧飞灰及普通硅酸盐 32.5R 水泥制得100mm×100mm×40mm固化体，使用初始pH为5.5和中性的去离子水（pH=7.0）为浸提液，模拟固化体中重金属的长期（液表比为10：1、15：1和20：1）浸出和动态（补给量为700ml/d、2300ml/d和4150ml/d）浸出行为，并结合SEM和XRD分析其浸出机理。本研究可为垃圾焚烧飞灰的长期、稳定处置提供理论基础重要依据。 长期浸出试验结果表明：pH=5.5 时，液表比越大，浸出液的最后稳定 pH 越接近初始pH，Pb、Zn、Cd的浸出浓度随时间先快速增长到最大值，然后下降至基本稳定，Cr先增大然后减小，最后保持基本稳定；Pb、Zn、Cr、Cd的浸出浓度分别为0.0165mg/L~0.2219 mg/L、0.0045mg/L~1.7483 mg/L、0.0016mg/L~0.0528 mg/L、0.0109 mg/L~0.1236 mg/L。pH=7.0时，浸出液的最终pH在12.73~13.06，液表比越大，pH越小，Pb、Zn、Cd的浸出浓度随时间先快速增长到最大值，然后下降至基本稳定；Cr浸出浓度先增大后减小，再增大再减小直至基本稳定；Pb、Zn、Cr的浸出浓度分别为0.0012 mg/L~0.0891 mg/L、0.0016mg/L ~0.0170 mg/L、0.0012mg/L~0.0068 mg/L。对比《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）中的Ⅲ类标准，若下渗，可能对地下水造成危害。 动态浸出试验结果表明：pH=5.5 时，浸出液的pH 先增大后减小然后保持基本稳定，补给量越大，稳定后的pH越接近初始值，但补给量为700ml/d时最终稳定pH呈碱性；Pb的浸出浓度随时间先增大，然后减小再增大直至基本稳定，Zn、Cd 、Cr浸出浓度先减小后增大，再减小直至基本稳定。Pb、Zn、Cr、Cd的浸出浓度分别为0.0300 mg/L~0.1628 mg/L、0.0022mg/L~0.6599 mg/L、0.0048mg/L~0.0256 mg/L、0.0013mg/L~0.0479 mg/L。pH=7.0时，浸出液pH快速增长稳定保持在12.5~12.82，补给量越大，pH越小；Pb、Zn、Cr浸出浓度先快速增长到最大值，然后降低保持基本稳定，浸出液中未检出Cd。Pb、Zn、Cr的浸出浓度分别为0.0233mg/L~0.2930 mg/L、0.0048mg/L ~0.0241 mg/L、0.0018mg/L ~0.0347 mg/L。若下渗，pH、Pb、Cd可能对地下水造成危害。 对固化体进行SEM及XRD分析，初始pH=5.5时，固化体溶蚀现象严重，可溶性晶体随着浸出逐渐消失，最后保留不溶的硅酸盐晶体构架；初始pH=7.0时，浸出过程中会逐渐形成CaCO3晶体，阻碍固化体中重金属的浸出。

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