生活垃圾焚燒廠飛灰固化方法的優(yōu)化研究

閔海華，韓正平，劉淑玲

（中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300381）

生活垃圾焚燒廠飛灰固化方法的優(yōu)化研究

閔海華，韓正平，劉淑玲

（中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300381）

通過試驗(yàn)研究分析了南方某城市生活垃圾焚燒廠產(chǎn)生的飛灰固化用的螯合劑和水泥配比，優(yōu)化試劑選用。結(jié)果表明：隨著水泥配比的增加，試塊的無側(cè)力抗壓強(qiáng)度和耐磨性顯著提高，膨脹系數(shù)相對減小；試用的螯合劑在同一配比，即飛灰∶螯合劑∶水泥為100∶2∶10試驗(yàn)條件下，二惡英檢測結(jié)果均符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

垃圾焚燒；飛灰；固化/穩(wěn)定化；水泥

目前飛灰的無害化處理技術(shù)有水泥固化、藥劑穩(wěn)定化、熔融、酸提取等［1］，其中應(yīng)用較普遍的是水泥固化和藥劑穩(wěn)定化2種方法。筆者通過對南方某生活垃圾焚燒廠飛灰的固化處理進(jìn)行試驗(yàn)研究，以尋求穩(wěn)定配伍和固化方法，為國內(nèi)同類項(xiàng)目提供借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

1 飛灰固化試驗(yàn)

目前市場上使用的藥劑主要為螯合劑，由于飛灰性質(zhì)和螯合劑種類不同，藥劑的投加量有所差異。一般有機(jī)螯合劑添加量為飛灰量的1%～3%，飛灰處理價格為500～800元/t。一般情況下，水泥、有機(jī)螯合劑、飛灰、水的投加比例為10～20∶1～3∶100∶20～30。

1.1 飛灰固化試驗(yàn)方案

試驗(yàn)用垃圾焚燒飛灰為南方某生活垃圾焚燒廠的布袋飛灰。

1.1.1 固化試驗(yàn)儀器和試劑

分析檢測儀器主要有原子吸收光譜儀、分光光度計(jì)、振蕩器等；分析檢測試劑主要有硼酸、鹽酸、醋酸、Diethylene Glycol、酒石酸，無水碳酸鈉、高氯酸、正己烷、二氯甲烷等。

1.1.2 固化試驗(yàn)方法

根據(jù)原狀飛灰性狀，結(jié)合目前常用穩(wěn)定化固化藥劑的優(yōu)劣，初步選擇4種藥劑進(jìn)行穩(wěn)定化固化試驗(yàn)：日本東曹（螯合劑1）、蘇州大學(xué)（螯合劑2）、天津壹鳴（螯合劑3）、中鼎化工（螯合劑4）。并采用32.5＃硅酸鹽水泥作固化試驗(yàn)，固化養(yǎng)護(hù)時間均為7 d。固化體破碎后作浸出試驗(yàn)。

根據(jù)對原狀飛灰的重金屬浸出毒性數(shù)據(jù)（見表1），穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)只需檢測浸出液中超標(biāo)元素鎘和鉛是否合格即可。

表1 原狀飛灰重金屬浸出數(shù)據(jù) mg/L

分別加入0.5%、1%、2%的螯合劑1、2、3、4和10%的水泥對原狀飛灰進(jìn)行穩(wěn)定化處理。穩(wěn)定化后進(jìn)行毒性浸出，浸出液中超標(biāo)元素——鎘和鉛檢測結(jié)果分別見表2～5。可見，螯合劑1、3、4加量2%時，穩(wěn)定化飛灰毒性浸出合格，螯合劑2加量1%時，穩(wěn)定化飛灰毒性浸出合格。

表2 螯合劑1穩(wěn)定化浸出數(shù)據(jù) mg/L

表3 螯合劑2穩(wěn)定化浸出數(shù)據(jù) mg/L

表4 螯合劑3穩(wěn)定化浸出數(shù)據(jù) mg/L

表5 螯合劑4穩(wěn)定化重金屬浸出數(shù)據(jù) mg/L

考察不同原料配比下，添加不同螯合劑對浸出液中重金屬濃度的影響，本試驗(yàn)采用3個不同的原料配比，分別為飛灰∶螯合劑∶水泥為100∶2∶10，飛灰∶螯合劑∶水泥為100∶2∶15，飛灰：螯合劑∶水泥為100∶2∶20?？紤]添加2%的螯合劑，飛灰重金屬浸出均合格，故所有配比中螯合劑的添加量為2%。

1.2 固化試驗(yàn)結(jié)果與討論

1.2.1 試驗(yàn)結(jié)果

不同配比的樣品編號如表6所示。

表6 不同配比樣品編號

飛灰固化試塊的耐壓性、耐磨性、膨脹系數(shù)、粒徑組成、含水率、pH、重金屬浸出量（采用GB 16889—2008檢測方法）、氰化物和無機(jī)氟化物（不包括氟化鈣）以及固化飛灰的多環(huán)芳烴檢測結(jié)果分別見表7～15。

表7 飛灰固化試塊的無側(cè)壓抗壓強(qiáng)度 N/cm2

表8 飛灰固化試塊的耐磨率

表9 飛灰固化試塊的膨脹系數(shù)

表10 飛灰固化試塊的粒徑組成（平均值） %

表11 飛灰固化試塊的含水率（平均值）

表12 飛灰固化試塊的pH（平均值）

表13 固化試塊的重金屬毒性浸出率 mg/L

表14 固化飛灰的氰化物和無機(jī)氟化物 mg/L

表15 固化飛灰的多環(huán)芳烴 mg/kg

1.2.2 結(jié)果分析與討論

在試驗(yàn)范圍內(nèi)原料配比（飛灰/水泥）對固化試塊的物理性指標(biāo)影響較大。隨著水泥配比的增加，試塊的無側(cè)力抗壓強(qiáng)度和耐磨性顯著提高，膨脹系數(shù)相對減小。不同螯合劑在同一原料配比即飛灰∶螯合劑∶水泥為100∶2∶10試驗(yàn)條件下，二惡英檢測結(jié)果均小于國家標(biāo)準(zhǔn)要求。飛灰固化試塊的重金屬毒性浸出均滿足GB 16889—2008限值要求。同時，飛灰的固化也有利于多環(huán)芳烴的穩(wěn)定化。

1.3 固化試驗(yàn)小結(jié)

本次飛灰中重金屬含量較高，其中Pb和Cd的浸出濃度超出了GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)限定值。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可總結(jié)得出：①水泥固化對重金屬穩(wěn)定化效果顯著；②養(yǎng)護(hù)時間對飛灰的固化成品強(qiáng)度有很大的影響；③對比4種螯合劑的穩(wěn)定化效果以及螯合劑選用難易程度，選擇螯合劑2和4。

2 飛灰固化方法的優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)論與建議

1）原狀飛灰重金屬浸出主要超標(biāo)指標(biāo)為鉛和鎘，原狀飛灰氰化物和無機(jī)氟化物浸出量滿足GB 18598—2001危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)，原狀飛灰二惡英含量滿足生活垃圾填埋場入場標(biāo)準(zhǔn)。

2） 采樣的固化飛灰，按GB 16889—2008的浸出方法，其重金屬浸出量滿足生活垃圾填埋場入場限值要求。

3）現(xiàn)有固化飛灰不成塊狀，且機(jī)械強(qiáng)度低。4） 建議固化最佳配比飛灰∶螯合劑∶水泥（32.5＃硅酸鹽水泥）為100∶2∶10。

［1］張帆，王風(fēng)賀，郝昊天，等.SGA對垃圾焚燒飛灰中重金屬的固化性能研究［J］.環(huán)境工程學(xué)報，2014，8（2）：709-715.

Optimization Experiment of Fly Ash Solidification Method in Municipal Solid Waste Incineration Plant

Min Haihua，Han Zhengping，Liu Shuling
（North China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.，Tianjin 300381）

Based on the experimental study，the ratio between chelating agent and cement for the solidification offly ash generated in the MSW incineration plant in the developed areas in south China has been analyzed.And the selection of reagents wasalso optimized.The results showed that the compressive strength and wear resistance of the test block were improved obviously，the expansion coefficient decreased relatively with the increase of cement ratio；under the test condition of the same ratio of the chelating agent，fly ash:chelating agent:cement was 100∶2∶10，the test results of dioxin met the requirements of the national standard.

waste incineration；fly ash；solidification/stabilization；cement

X705

B

1005-8206（2017）01-0027-03

閔海華（1979—），在讀博士，高級工程師，現(xiàn)任中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院第三設(shè)計(jì)研究院副院長兼總工程師（同時兼華北市政總院副總工程師），入選天津市“131”第一層次，主要從事生活垃圾處理、工業(yè)危廢處理和餐廚垃圾資源化處置等工作。

2017-01-12