垃圾焚烧飞灰中重金属固化/稳定化研究进展

为探究垃圾焚烧飞灰中重金属固化/稳定化领域的研究现状和研究方向，利用CiteSpace文献计量工具，以知网和Web of Science数据库收录的期刊作为数据来源，对近10年垃圾焚烧飞灰中重金属固化/稳定化研究领域的相关文献进行分析。分析结果指出，化学药剂螯合技术、地质聚合物固化技术和高温熔融固化技术等备受关注。传统无机化学药剂和有机螯合剂的重金属固化效果不稳定且提高了城市废弃物处置的需求。因此，广大学者聚焦于推进新型重金属固化/稳定化药剂(例如：垃圾焚烧底灰、气相二氧化硅、巯基官能化树枝状聚合物和二硫代羧基功能化四乙基五胺)的研发。地质聚合物固化/稳定化技术的研究尚在起步阶段，垃圾焚烧飞灰的添加量可能是接下来研究的重点。电阻熔融玻璃化技术因其特有的冷料层在垃圾焚烧飞灰处置领域大规模推广的潜力较大，未来在强化电阻熔融玻璃化技术的同时还需推进助熔剂的研究。综上，垃圾焚烧飞灰处理技术多样，依靠单一工艺难以彻底实现垃圾焚烧飞灰的减量化、无害化和资源化处置。因此，急需研发垃圾焚烧飞灰处置与资源化利用成套技术，以建立适应国内发展实际的垃圾焚烧飞灰处理处置与资源化利用新模式。     

典型炉排炉和流化床垃圾焚烧飞灰及螯合产物的重金属浸出毒性

垃圾焚烧飞灰富含重金属、二噁英等污染物,属于危险废物,需进行无害化处理。目前国内生活垃圾焚烧厂广泛采用固化/稳定化+填埋的方式处置飞灰。对国内的炉排炉飞灰和流化床飞灰,以及两者的螯合产物进行取样,对比分析两种飞灰的特性、螯合前后的重金属浸出特性,利用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱分析（XRF）、场发射扫描电子显微镜（SEM）等方法分析飞灰螯合前后差异对重金属稳定化的影响。研究发现,螯合可使流化床飞灰的重金属问题得到控制,而炉排炉螯合后飞灰中Cd重金属的浸出浓度仍存在超标问题,指出当前固化/稳定化方法处理飞灰存在不足,这种方法可通过水泥包裹使飞灰表面致密,一定程度上降低重金属的浸出,但化学药剂稳定重金属的效果不明显,不易于实现重金属的长期稳定,没有可持续发展潜力,为进一步有针对性地开展新型垃圾焚烧飞灰处置技术研究提供借鉴参考。     

DTC类重金属捕集剂研究的进展

二硫代氨基甲酸盐(dithiocarbamate，DTC)衍生物对重金属有极强的螯合能力，在环境治理中主要有螯合剂和螯合树脂两种利用形式。前者主要用于成分复杂污染物中重金属离子的去除；后者主要用于环境分析中金属的分离与预富集。今后进一步研究方向应为：根据物质结构与性能的关系，开发更加稳定、高效、低毒的产品，并加强其应用工艺的研究开发。     

以废治废的研究——焚烧飞灰与废酸综合处置对重金属浸出的影响

文章分析废酸与飞灰综合利用的可行性。对比了飞灰综合处置强酸与弱酸效果,分析了飞灰稳定化对渗滤液重金属析出的影响,研究表明:飞灰处置强酸其重金属稳定率高达99%,而处置弱酸则稳定效果下降。当酸灰比达到最佳比例且含水率达到最佳状态(含水率28%~35%)时,渗滤液重金属析出含量远低于飞灰与废酸原样,渗滤液部分重金属含量可达到废水排放标准。焚烧飞灰可处置高浓度含铜、镍、铁、锌等强酸,对于低浓度的铅、铜、镍、铁、锌弱酸,则需加入适量稳定药剂进行稳定化才能达到预期效果。     

基于AHP的飞灰处理技术综合评价

城市生活垃圾焚烧飞灰因其含有重金属、二噁英等污染物而被定义为危险固体废物,需进行特别的处理处置。目前国际上对于垃圾焚烧飞灰的处理主要采用固化与稳定化处理。采用层次分析法(AHP)建立了综合评价体系,并对四种飞灰固化与稳定化处理工艺进行比较。结果表明化学药剂稳定化优于其他三种技术,值得向相关行业推广。     

新一代螯合剂——羧乙基硫代丁二酸

本文介绍新一代螯合剂──羧乙基硫代丁二酸之性质、合成与应用。该剂毒性低,生物降解性好。可广泛用于洗涤剂,除垢剂,摄影药剂等领域。     

垃圾焚烧飞灰中重金属的药剂稳定化处理研究

以江苏某生活垃圾焚烧发电厂焚烧飞灰为研究对象,考察了硫化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、TMT、ES有机鳌合剂5种化学药剂对飞灰重金属的稳定化效果,并选择无机药剂与有机药剂复配的方式对飞灰进行稳定化处理。结果表明:(1)5种化学药剂都对飞灰中的重金属具有一定的稳定化效果,其中有机鳌合剂效果明显优于无机药剂。无机药剂中硫化钠效果最佳,硫化钠投加量2.0%时Pb、Cd的浸出浓度均低于GB16889-2008的规定限值;有机鳌合剂中ES鳌合剂效果最佳,当其投加量为1.5%时Pb、Cd的浸出浓度可满足生活垃圾填埋场入场填埋要求。(2)ES鳌合剂和硫化钠复配使用时,当二者配比为4︰1时稳定化产物中Pb、Cd的浸出浓度低于GB 16889-2008的规定限值。     

生活垃圾焚烧飞灰主要处理技术综述

生活垃圾焚烧飞灰成分复杂,含有各种可能对环境构成明显危害的重金属元素和二噁英类物质。介绍了目前主要的生活垃圾焚烧飞灰处理技术如水泥固化、化学药剂稳定化、融熔固化技术等,分析其优缺点,并对生活垃圾焚烧飞灰的相关处理处置技术进行了展望。     

湿法脱硫浆液中汞的再释放及其稳定化研究进展

重金属汞是燃煤烟气中一种有毒的痕量元素,由于其大气迁移性和生物累积性极易对生态环境和人类健康产生危害,现已成为燃煤烟气四大污染物之一。燃煤电厂现有污染物控制设备(APCDs)协同脱汞技术得到越来越多的研究和应用。湿法烟气脱硫(WFGD)装置已成为脱除烟气中二价汞的重要设备,且具有较高的脱除效率。但是,WFGD装置吸收的Hg2+,在脱硫浆液中还原性离子的作用下被还原为Hg0形态重新释放到烟气中,从而降低了APCDs的协同脱汞效率。笔者综述了湿法脱硫浆液中汞的再释放机理、影响因素、抑制汞再释放的原理以及汞稳定化添加剂的研究进展,详细阐述了烟气氧含量、脱硫浆液温度、浆液p H值、液气比等脱硫系统运行参数以及浆液中SO23-、Cl-、Ca2+等共存离子对汞再释放特性的影响规律;论述了抑制脱硫浆液中汞再释放添加剂的分类、特性以及常用添加剂与Hg2+相互作用的化学反应机理和影响因素;概述了近年来国内外学者对汞稳定化添加剂的最新研究成果,典型有效的添加剂有H2S、无机硫化物、卤化物、Fenton试剂以及有机硫螯合剂二硫代氨基甲酸盐(DTC)、三巯基均三嗪三钠盐(TMT)、三硫代碳酸钠(STC)等。同时分析了不同添加剂的特性、使用条件、汞稳定化效果及其优缺点;概述了现有试验研究存在的问题并提出完善化发展方向,为进一步抑制脱硫浆液中汞的再释放和汞稳定化添加剂的研究与应用提供参考。     

危险废物焚烧飞灰的稳定化研究

通过对危险废物焚烧处理所得飞灰的化学分析,发现飞灰中多数重金属离子的浸出毒性都超过国家所规定的允许进入安全填埋场浓度限值,其中铅的浸出毒性达到36.547 mg/L,是国标的7.31倍,利用Na_2S、FeSO_4·7H_2O、螯合剂对其进行稳定化处理。处理效果显示:螯合剂Na_2SFeSO_4·7H_2O,通过添加0.8%的螯合剂,处理后的飞灰已达到国家所规定的各项控制指标。     

重金属螯合剂处理垃圾焚烧飞灰的稳定化技术

引言随着我国社会经济的发展、城市化进程的加快以及人们物质生活的提高,全国城市生活垃圾年产生量已达1.5亿吨以上,并以每年8%～10%的速率增加[1-3]。城市垃圾焚烧是我国垃圾处置的重要手段,在焚烧过程中将产生大量飞灰,飞灰产量与垃圾种类、焚烧条件、焚烧炉型及烟气处理工艺有关,一般约占被焚烧垃圾量的3%～5%。分析表     

水热法稳定垃圾焚烧飞灰中重金属研究进展

随着社会经济的发展和垃圾焚烧的应用,产生了大量属于危险废物的垃圾焚烧飞灰。其无害化处理技术的研发变得日益迫切,而水热处理技术是最具潜力的垃圾焚烧飞灰无害化技术之一。本文综述了水热法处理垃圾焚烧飞灰稳定重金属的研究进展。首先阐述了垃圾焚烧飞灰的理化性质;然后系统介绍了针对垃圾焚烧飞灰的水热处理方法,将其细分为传统水热法、添加剂辅助水热法和微波水热法,并分别总结了各类水热处理方法影响重金属稳定效果的因素,包括反应时间和温度、碱性激发剂及其浓度、液固比等;最后探讨了水热法稳定垃圾焚烧飞灰中重金属技术的优化途径,为后续的研究提供了研究思路,其中探究水热过程中硅铝酸盐矿物的合成及其稳定重金属机理极具发展潜力。     

不同粒径城市垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出规律研究

集中焚烧法已经逐渐成为我国城市生活垃圾处理的主要方式,但其中的重金属在焚烧过程中不会被破坏,最终主要集中在垃圾焚烧飞灰中排出。在垃圾焚烧飞灰的安全填埋过程中由于受到环境因素的影响,例如酸雨,其中的重金属会逐渐的发生迁移,从而影响环境。文章对不同粒径的垃圾焚烧飞灰中的重金属浸出特性进行了研究,实验结果表明：小粒径垃圾焚烧飞灰所占比例较大。不同粒径对重金属的浸出特性比较复杂,浸出浓度均不相同,其中除尘器飞灰中的重金属浸出浓度远高于其他三种飞灰,属于有浸出毒性的危险废物。     

Influence of ash composition on heavy metal emissions in ash melting process

Two kinds of fly ash, discharged in the combustion of either refused derived fuel (RDF) or car shredder dust (SD), were examined for the emission of heavy metals in melting process under oxidizing and reducing conditions. The residual fractions of heavy metal in slag were experimentally estimated. As a result, it was confirmed that several volatile heavy metals were readily emitted during melting process. The type of atmosphere provided for the melting process was found to affect the emission of some volatile metals in RDF ash, but not in SD ash. The emission of volatile heavy metals in RDF ash under oxidizing conditions was lower than under any other conditions in this study. The emission behavior of iron and heavy metals in RDF ash under reducing conditions was similar to that in SD ash. These facts indicated that phosphorous in RDF ash had the property of fixing the volatile metals in the slag only under oxidizing conditions. Then the mixture of SD ash with phosphorous oxide powder was also tested in a melting process, and the result was consistent with the above inference of the effect of phosphorous.     

城市生活垃圾焚烧飞灰组成特性及重金属熔融固化处理技术研究进展

近年来,我国城市生活垃圾清运量以每年5%左右的增速发展,垃圾焚烧处理能力不断提升,而垃圾焚烧过程会产生占焚烧总量3%~5%的垃圾焚烧飞灰。随着垃圾焚烧处理能力的不断提升,垃圾飞灰产量逐年增加,飞灰处置压力越来越大。城市生活垃圾焚烧飞灰作为一种高重金属浸出毒性的危险废弃物,对环境存在较大危害。论述了城市生活垃圾焚烧飞灰的组成特性及重金属的分布和性质,从飞灰熔融过程原理、重金属转化特性、重金属固化影响因素等方面阐述了熔融处理垃圾飞灰技术的研究进展,探究了飞灰组分和熔融条件对熔融过程及重金属固化效果的影响。论述了等离子熔融技术和熔融固化重金属的效果,最后对飞灰复配熔融及冷却过程优化处理给出参考性建议,并指出飞灰熔融处理技术未来发展方向。垃圾焚烧飞灰中重金属主要以其氧化物、氯化物、硫酸盐形式存在,熔融处理可以改变飞灰组分及相态,使飞灰发生多晶转变和熔融相变过程,重金属离子发生同晶置换反应,被固化在硅酸盐的Si—O四面体晶格结构中,很大程度上降低了飞灰的浸出毒性并实现熔渣资源化利用。熔融处理过程中,熔融气氛、时间及飞灰组分对过程特性和重金属的迁移转化影响较大,冷却方式不同会影响玻璃体熔渣的物理性质。根据重金属的熔点和沸点特性,在熔融处理后,烟气和二次飞灰中会携带部分挥发性强、沸点低的重金属。在今后研究中需要对烟气和二次飞灰进行冷却或二次捕集处理,并对烟气成分进行探究。由于熔融处理过程耗能大、投资高、关键设备研发难攻关,我国垃圾焚烧飞灰熔融处理技术仍处于技术研发阶段,尚无稳定化工业运行实例,但已有部分中试研究试验。熔融处理前,应先分析飞灰组成成分,根据飞灰组成进行预处理。通过添加助熔剂、调节飞灰碱度对飞灰进行复配熔融处理,降低熔融处理的能耗,高效稳定处理重金属。在实验室稳定有效试验的基础上,可以对等离子体熔融处理装置进行技术改进和创新,提高等离子火焰稳定性,实现熔渣的高效分离,提升装置耐久性。     

Comparison of the characteristics of bottom ash and fly ash from a medium-size (32 MW) municipal district heating plant incinerating forest residues and peat in a fluidized-bed boiler

In this study, the physical and chemical properties of bottom ash and fly ash originating from the co-combustion of biomass-derived fuels (i.e. wood chips, sawdust, bark, and peat) from a 32 MW fluidized bed boiler at a municipal district heating plant were investigated. Silicate minerals were predominant in the bottom ash and calcium minerals in the fly ash, with most of the inorganic nutrients and heavy metals being enriched in the fly ash. The enrichment factors for heavy metals in the fly ash varied between 0.2 for silicon and 16.3 for lead, and for plant nutrients, between 1.5 for phosphorous and 108 for potassium. However, all heavy metal concentrations in both the bottom ash and fly ash were significantly lower than the current Finnish limit for maximum allowable heavy metal concentrations for forest fertilizers, which came into force in March 2007. According to the particle size distribution, the mass loadings of heavy metals in the fly ash were more than 90% contributed by the smallest particle size fraction lower than 0.074 mm. In the bottom ash, between 83.6 and 91.9% of the mass loadings of heavy metals were contributed by the particle size fraction between 0.5 and 2.0 mm.     

固体废物焚烧灰渣毒性评估及其控制方法研究进展

固体废物焚烧产生的灰渣时环境是一种二次污染物,其中,焚烧飞灰因其含有重金属及有毒有机污染物而被列为危险固体废物,因此在其最终处置前,必须进行稳定化处理.作者介绍了灰渣的污染特性,尤其是飞灰中所含重金属、有毒有机污染物的毒性及其各种评估方法,包括水平震荡法、浸出柱实验法、毒性浸出程序(TCLP),并综述了当前灰渣的控制技术方法和资源化利用手段,如水泥固化法、熔融固化法、化学药剂固化法.     

Waste stabilization/solidification of an electric arc furnace dust using fly ash-based geopolymers

The stabilization/solidification (S/S) of a carbon steel electric arc furnace (EAF) dust containing hazardous metals such as Pb, Cd, Cr or Zn using geopolymerization technology is described in this paper. Different reagents such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, potassium silicate, kaolinite, metakaolinite and blast furnace slag have been used. Mixtures of EAF waste with these geopolymeric materials and class F fly ash have been processed for studying the potential of geopolymers as waste immobilizing agents. Compressive strength tests and leaching tests for determining the efficiency of heavy metal immobilisation have been carried out. Comparison of fly ash-based geopolymer systems with classic Portland cement stabilization methods has also been accomplished. Compressive strength values far better than those achieved by hydraulic S/S methods were easily obtained by geopolymer solids at 28 days. Regarding leachability, the geopolymer S/S solids also manifested in general a better behaviour, showing very promising results.     

免烧结微生物垃圾焚烧飞灰砖的抗压强度研究

针对当前城市垃圾焚烧飞灰(MSWI)处置费用高昂、环境污染严重等问题,提出一种利用微生物矿化原理制备免烧结垃圾焚烧飞灰砖的方法。通过在飞灰砖固结体中加入微生物菌液,利用微生物诱导碳酸盐沉积原理,实现飞灰中重金属的固化和稳定化。本文以垃圾焚烧飞灰、Ca(OH)₂、砂子、微生物菌液为原材料,通过单因素试验,探究了制备微生物飞灰砖最优的飞灰掺量、菌液浓度、营养液中钙离子浓度。试验结果表明,当飞灰掺量为40%(质量分数),菌液OD₆₀₀值为0.60,营养液中钙离子浓度为0.30 mol/L时,飞灰砖力学性能最优。此时规格为100 mm×100 mm×50 mm免烧结微生物飞灰砖的干密度为1 937.40 kg/m³,抗压强度达到33.90 MPa,并且重金属浸出浓度满足限值要求,实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用。