危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰的穩(wěn)定化研究

張文超 ， 李殿秀 ， 陳勝杰 ， 李曉娟 ， 趙永德

(1.河南天辰環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?， 河南 鄭州　451192 ； 2.河南省科學(xué)院 化學(xué)研究所 ， 河南 鄭州　450002)

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危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰的穩(wěn)定化研究

張文超1， 李殿秀1， 陳勝杰1， 李曉娟1， 趙永德2

(1.河南天辰環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?， 河南 鄭州451192 ； 2.河南省科學(xué)院 化學(xué)研究所 ， 河南 鄭州450002)

通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒處理所得飛灰的化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)飛灰中多數(shù)重金屬離子的浸出毒性都超過(guò)國(guó)家所規(guī)定的允許進(jìn)入安全填埋場(chǎng)濃度限值，其中鉛的浸出毒性達(dá)到36.547 mg/L，是國(guó)標(biāo)的7.31倍，利用Na2S、FeSO4·7H2O、螯合劑對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定化處理。處理效果顯示：螯合劑>Na2S>FeSO4·7H2O，通過(guò)添加0.8%的螯合劑，處理后的飛灰已達(dá)到國(guó)家所規(guī)定的各項(xiàng)控制指標(biāo)。

危險(xiǎn)廢物 ； 焚燒飛灰 ； 穩(wěn)定化處理

危險(xiǎn)廢物焚燒處理所產(chǎn)生的飛灰由于含有較多的重金屬使其被作為危險(xiǎn)廢物[1]。目前，針對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰穩(wěn)定化處理的研究較多，主要是通過(guò)添加硫化物、磷酸鹽、螯合劑等將重金屬離子固定[2-5]。本文通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰成分的分析及其浸出毒性的研究，選用解毒藥劑對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定化處理，檢測(cè)并對(duì)比其處理效果，從而為危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰的穩(wěn)定化處理藥劑選用提供一定的理論及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

1　實(shí)驗(yàn)原料及方法

實(shí)驗(yàn)用飛灰取自河南省某危險(xiǎn)廢物處置公司，該企業(yè)處理能力為30 t/d，采用“回轉(zhuǎn)窯+二燃室”處理工藝，煙氣經(jīng)急冷后進(jìn)入干法脫酸系統(tǒng)，后由布袋除塵器對(duì)飛灰進(jìn)行收集，該焚燒處置工藝在穩(wěn)定后，通過(guò)連續(xù)取樣，經(jīng)四分法選定實(shí)驗(yàn)用飛灰。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，該批次飛灰的含水率為0.5%，pH值為11.35，粒徑<149 μm。

實(shí)驗(yàn)用螯合劑取自山東省淄博市某化工廠，該螯合劑呈橘紅色液體，有效組分為胺基硫，含量為30%，pH值為13，密度為1.13 g/mL。實(shí)驗(yàn)用設(shè)備有火焰原子吸收光譜儀(FAAS)、723可見(jiàn)分光光度計(jì)、烘箱、攪拌機(jī)等。

1.1浸出毒性測(cè)定

實(shí)驗(yàn)參照GB/T 17138《土壤質(zhì)量銅、鋅的測(cè)定》、GB/T 17141《土壤質(zhì)量鉛、鎘的測(cè)定》、GB 5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)——浸出毒性鑒別》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)飛灰進(jìn)行測(cè)定，并將其與GB 18598-2001《危險(xiǎn)廢物污染填埋標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行對(duì)比。

1.2飛灰穩(wěn)定化處理

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)，分別稱(chēng)取3×100 g飛灰置于3個(gè)燒杯中，加入100 mL蒸餾水，攪拌均勻，分別外加0.8%的Na2S、FeSO4·7H2O及螯合劑進(jìn)行穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)，用玻璃棒連續(xù)攪拌直至飛灰成泥漿狀，將其轉(zhuǎn)移至攪拌機(jī)下，攪拌1.5 h后靜置24 h，隨后將其轉(zhuǎn)移至烘箱內(nèi)干燥，將實(shí)驗(yàn)所得樣品進(jìn)行檢測(cè)。

1.3螯合劑用量

稱(chēng)取4×100 g飛灰置于4個(gè)燒杯中，加入100 mL蒸餾水，攪拌均勻，分別加0.3%、0.5%、0.8%、1.2%的螯合劑按飛灰穩(wěn)定化處理步驟進(jìn)行穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)所得樣品進(jìn)行檢測(cè)。

2　結(jié)論及分析

2.1飛灰浸出毒性

經(jīng)檢測(cè)，該批次飛灰浸出液污染物質(zhì)濃度檢測(cè)結(jié)果及GB 18598-2001《危險(xiǎn)廢物污染填埋標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的濃度限值如表1所示。

表1　飛灰浸出毒性檢測(cè)結(jié)果

從表1可以看出，作為正常工況運(yùn)行所產(chǎn)生的飛灰，除銅、鎳外，其余各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均高于國(guó)家所規(guī)定的控制限值，特別是鉛含量是國(guó)標(biāo)的7.31倍。因此，該批次飛灰必須經(jīng)穩(wěn)定化處理后方可進(jìn)入安全填埋場(chǎng)。

2.2穩(wěn)定化處理

通過(guò)添加不同類(lèi)型的螯合劑對(duì)其進(jìn)行固化/穩(wěn)定化處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　不同藥劑穩(wěn)定化飛灰浸出毒性檢測(cè)結(jié)果　　　　　　　　　　　　　mg/L

從表2可以看出，當(dāng)添加0.8%不同類(lèi)型解毒劑時(shí)，原灰中的各項(xiàng)重金屬離子都呈現(xiàn)出一定程度的降低。從藥劑處理效果來(lái)看，螯合劑>Na2S>FeSO4·7H2O，原因可能是由于螯合劑中的胺基硫?qū)儆跇O性分子，帶負(fù)電荷，能夠在其周?chē)纬韶?fù)電場(chǎng)，從而吸納飛灰中的各種帶正電的重金屬離子，形成難溶性沉淀，而Na2S和FeSO4·7H2O在對(duì)重金屬離子進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時(shí)具有選擇性，處理效果相對(duì)單一，很難保證所有重金屬離子都發(fā)生沉淀反應(yīng)[6-7]。再者，螯合劑性能較無(wú)機(jī)螯合劑穩(wěn)定，應(yīng)用性廣，檢測(cè)結(jié)果顯示，螯合劑處理后飛灰的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均低于國(guó)家規(guī)定的控制限值。

2.3螯合劑用量

通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，添加不同劑量螯合劑的處理效果如表3所示。

從表3可以看出，隨著螯合劑添加量的增大，各項(xiàng)重金屬離子的浸出量逐漸降低，當(dāng)螯合劑的添加量為0.5%時(shí)，尚有部分檢測(cè)指標(biāo)與國(guó)標(biāo)限值接近，而當(dāng)螯合劑的添加量增大至0.8%時(shí)，各項(xiàng)重金屬離子的檢測(cè)值均已滿(mǎn)足國(guó)家所規(guī)定的進(jìn)入安全填埋場(chǎng)濃度限值，添加量繼續(xù)增大時(shí)，重金屬離子的浸出量進(jìn)一步下降，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，確定該類(lèi)型螯合劑添加量為0.8%。

3　結(jié)論

焚燒飛灰中大多數(shù)的重金屬離子的浸出量都超過(guò)國(guó)家所規(guī)定的允許進(jìn)入安全填埋場(chǎng)的濃度限值；各類(lèi)解毒劑的處理效果表現(xiàn)為：螯合劑>Na2S>FeSO4·7H2O；當(dāng)螯合劑的添加量為0.8%時(shí)，處理后飛灰的各項(xiàng)檢測(cè)值已符合進(jìn)入安全填埋場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，添加量繼續(xù)增大時(shí)，處理效果進(jìn)一步優(yōu)化。

[1]郭玉文,王偉,喬瑋,等.危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰中重金屬污染特性[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(1):17-21.

[2]Martha C,Araceli G,Juan A C,et al.Characterization of fly ash from a hazardous waste incinerator in medellin colombia[J].Journal of Hazardous Materials,2009,168(2-3):1223-1232.

[3]周宇,馬增益,馬攀,等.危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰熔融處理過(guò)程重金屬行為的研究[J].能源工程,2011(1):41-44,51.

[4]張紹坤.危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰固化處理技術(shù)應(yīng)用探討[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2012(03):16-19.

[5]周宇.危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰熔融處理的試驗(yàn)研究[D].杭州:浙江大學(xué),2011.

[6]Jensen D L,Christensen T H,Lundtorp K.Treatment of waste incineration air-pollution-control resudues with FeSO4: laboratory investigation of design parameters[J].Waste Management & Research,2002,20(1):80-89.

[7]李華,司馬菁珂,羅啟仕,等.危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰中重金屬的穩(wěn)定化處理[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2012,6(10):3740-3746.

Research on Stabilization of Hazardous Waste Incineration Fly Ash

ZHANG Wenchao1， LI Dianxiu1， CHEN Shengjie1， LI Xiaojuan1， ZHAO Yongde2

(1.Henan Tianchen Environment Protection Science & Technology Co.Ltd , Zhengzhou451192 , China ； 2.Institute of Chemistry , Henan Academy of Science , Zhengzhou450002 , China)

According to analyze the fly ash which produced from incineration disposal of hazardous waste,the results show almost all the leaching toxicity of heavy metals have exceed the concentration limits which can be allowed into safe landfill, and the Pb has reached to 36.547 mg/L which is 7.31 times of the national standard,and then using Na2S,FeSO4·7H2O and chelating agent to stabilize it,the effect shows that chelating agent>Na2S>FeSO4·7H2O, and the stabilization of fly ash has reached to all control indexes by 0.8% chelating agent added.

hazardous wastes ; incineration fly ash ; stabilization

表3　不同劑量螯合劑穩(wěn)定化飛灰浸出毒性檢測(cè)結(jié)果　　　　　　　　　　　　mg/L

2016-07-11

張文超(1987-)，男，碩士，從事資源綜合利用方面的研究工作，電話(huà)：13733166417。

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1003-3467(2016)09-0037-02