炉排炉垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯及二噁英降解试验研究

摘要

垃圾焚烧飞灰富集了二噁英和重金属等污染物,重金属浸出毒性较高,属于危险废物。随着飞灰无害化处置及资源化利用的需求越来越迫切，飞灰的水洗工艺得到了越来越广泛的关注。飞灰的水洗预处理可以除去飞灰中大部分的氯盐和其他可溶性盐类，有助于减少水泥窑协同处置过程中窑壁的腐蚀，提升飞灰中重金属的固化效果和飞灰中二噁英类污染物的降解效果。本文主要研究了炉排炉垃圾焚烧炉飞灰多级逆流水洗工艺及机械化学法对水洗脱氯飞灰中二噁英的降解影响。主要研究内容和结论如下： 1)炉排炉飞灰的多级逆流水洗脱氯试验研究。水洗液中氯的溶出量在20min左右基本达到稳定。水洗后飞灰的含水率约为55%，一级水洗的质量损失约为33%、二级水洗的质量损失37%；飞灰中的CaClOH、NaCl、KCl占比减少，CaCO3增多，液固比的变化对飞灰的晶体颗粒组成及质量分数的影响很小；二级逆流水洗相比一级水洗对飞灰中氯的去除率提升率达15.4%~61.15%，液固比越低，二级逆流水洗的节水效果越好、经济效果越显著。建立二级逆流水洗滤液中氯质量浓度、水洗后飞灰中氯质量分数的计算模型，通过计算模拟得到的氯质量分数与实际检测吻合较好；三级逆流水洗液固比为3mL/g时，飞灰中的氯与原始飞灰相比降低了94.0%；三级逆流水洗后，飞灰的Pb浸出浓度上升为原始飞灰的80倍且超过填埋标准，Cr上升为原来的26倍左右，其他金属的浸出浓度下变化不大。 2)飞灰水洗脱氯工艺的水质影响研究。Cl-、Ca2+、Na+、K+等离子在飞灰的水洗液中质量浓度较高。随着水洗液固比的增大，水洗液中主要离子的质量浓度降低但减幅逐渐减小，水洗液pH值增大且一般稳定在11.45左右；水洗液中氨氮超标，且随液固比增大而减小，单级水洗、二级水洗与三级水洗三种工艺产生的水洗液氨氮质量浓度相差不大；水洗液的COD过高，一般稳定在800mg/L；飞灰中二噁英转移到水洗液中的比例很低，6mL/g液固比下水洗液中二噁英浓度为41.92pg/L，毒性当量浓度为1.5579pg I-TEQ/L；水洗液中的重金属主要是Pb、Cu和Zn，将飞灰存放一段时间后再水洗，水洗液中大部分重金属的质量浓度降低； 3)水洗脱氯后飞灰中二噁英的机械化学法降解试验研究。相比原始飞灰，机械化学法对水洗脱氯飞灰的二噁英降解效果更好，当添加剂Al/SiO2摩尔比为1∶1、添加量为15%时，通过机械化学法的处理，原始飞灰、水洗飞灰的二噁英浓度分别降低了54.3%和66.9%，二噁英毒性当量浓度分别降低了60.9%和77.8%；提高添加剂中Al的比例可以提高二噁英的降解效果，当Al/SiO2摩尔比为2∶1时，处置后飞灰中二噁英浓度和毒性当量浓度降解率分别为87.3%和87.1%；水洗飞灰经机械化学法处理后，其氯化度都有一定程度的下降，且添加剂中Al的摩尔占比越高，飞灰脱氯行为越明显；飞灰中无机氯盐主要促进了高氯代二噁英同系物的生成。

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