危險(xiǎn)廢物焚燒飛灰中重金屬的穩(wěn)定化處理

付強(qiáng)

摘 要：危廢處理是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)與污染控制工作中的高難度任務(wù)，處理危險(xiǎn)廢物的技術(shù)手段有很多，不少生產(chǎn)主體都會(huì)直接運(yùn)用焚燒的方式來(lái)達(dá)到處理目標(biāo)，這種方法的處理效率高，可對(duì)多種廢物進(jìn)行處理。焚燒過(guò)程中會(huì)形成飛灰問(wèn)題，必須及時(shí)展開穩(wěn)定化處理工作，以此來(lái)解決飛灰重金屬污染問(wèn)題?，F(xiàn)結(jié)合某某再生能源有限公司的飛灰處理項(xiàng)目，探討其使用的飛灰處理設(shè)備在解決重金屬污染現(xiàn)象時(shí)的情況。

關(guān)鍵詞：危險(xiǎn)廢物；焚燒；飛灰；重金屬；穩(wěn)定化處理

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0113-03

Abstract： Hazardous waste treatment is a difficult task in the current environmental protection and pollution control work. There are many technical means for the treatment of hazardous waste， and many producers will directly use incineration to achieve the treatment goal. The treatment efficiency of this method is high. A variety of wastes can be treated. The problem of fly ash will be formed in the process of incineration， so the stabilization work must be carried out in time to solve the problem of heavy metal pollution in fly ash. Based on the fly ash treatment project of so-and-so Renewable Energy Co.， Ltd.， this paper discusses the situation of the fly ash treatment equipment used to solve the phenomenon of heavy metal pollution.

Keywords： hazardous waste； incineration； fly ash； heavy metal； stabilization treatment

處理城市垃圾時(shí)，需預(yù)先展開垃圾分類工作，對(duì)于危廢等具有危險(xiǎn)性的垃圾進(jìn)行特別處理，如應(yīng)用焚燒處理技術(shù)系統(tǒng)?，F(xiàn)有飛灰穩(wěn)定化處理系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目，該系統(tǒng)隸屬于某某再生能源有限公司的焚燒垃圾進(jìn)行發(fā)電的大型開發(fā)性項(xiàng)目中，主要負(fù)責(zé)對(duì)煙氣進(jìn)行有效處理，然而焚燒危廢后形成的煙氣飛塵的重金屬含量比較高，會(huì)增強(qiáng)污染問(wèn)題的嚴(yán)重程度，穩(wěn)定化處理系統(tǒng)必須發(fā)揮其作用，現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行研究與開發(fā)。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為飛灰穩(wěn)定化處理系統(tǒng)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣飛灰進(jìn)行處理的技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)，可通過(guò)斗提機(jī)將待處理的飛灰運(yùn)輸?shù)交覀}(cāng)中，使用穩(wěn)定化工藝手段時(shí)需混合水泥、水、螯合劑與飛灰，控制幾種物質(zhì)的實(shí)際比例分別為10%、30%、3%與1，將混合物質(zhì)投放到混煉機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行大幅度攪拌，飛灰形成穩(wěn)定化狀態(tài)之后，需將其裝入到噸袋內(nèi)部，存放到臨時(shí)存放區(qū)域，進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后，可運(yùn)輸?shù)教盥駡?chǎng)實(shí)施填埋處理。該項(xiàng)目中的飛灰量在50t/d左右，結(jié)合余量設(shè)計(jì)數(shù)值，需將處理量提升至60t/d。結(jié)合實(shí)際的使用條件，可提供兩套攪拌、計(jì)量與存儲(chǔ)系統(tǒng)，作為備用設(shè)備使用，每天運(yùn)行時(shí)間為8h。處理飛灰需達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括含水率需在30%以下，二噁英不可超過(guò)3μgTEQ/Kg，其他重金屬物質(zhì)也不可超過(guò)相應(yīng)的濃度限值。

2 材料與方法

2.1 飛灰的重金屬含量和浸出毒性實(shí)驗(yàn)

本飛灰處理系統(tǒng)主要處理除塵器布袋部位鋪集的灰塵，該處灰塵的重金屬成分含量高，不可直接進(jìn)行填埋處理。首先需要確定飛灰中的實(shí)際重金屬含量，同時(shí)展開浸出毒性試驗(yàn)。消解焚燒飛灰時(shí)使用火焰原子吸收分光光度技術(shù)。在浸出毒性試驗(yàn)中應(yīng)用硝酸硫酸方法，同時(shí)通過(guò)光譜儀，確認(rèn)浸出液與消解液中含有的重金屬總量，利用危廢相關(guān)的污染控制標(biāo)準(zhǔn)與毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。

2.2 飛灰的藥劑穩(wěn)定化處理

獲得200g飛灰存放到燒杯中，利用4種藥劑展開試驗(yàn)，設(shè)定不同的藥劑比例，將飛灰樣品與藥劑進(jìn)行混合，添加去離子水，而后通過(guò)玻璃棒進(jìn)行攪拌，使混合溶液形成泥漿的形態(tài)，運(yùn)用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌處理，時(shí)間為2h。將其存放到室溫條件下，而后存放到烘箱之中，展開干燥處理工作，測(cè)試溶液的毒性與重金屬含量，確定其穩(wěn)定性[1]。

儲(chǔ)倉(cāng)的設(shè)計(jì)情況：獲取飛灰之后，將其放置到儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)部，必須考察物料給灰倉(cāng)結(jié)構(gòu)造成的影響，以合理的方式來(lái)設(shè)置合適的儲(chǔ)藏系統(tǒng)?？紤]到控制二次揚(yáng)塵的問(wèn)題，可在倉(cāng)頂處增設(shè)除塵器，對(duì)卸灰環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的揚(yáng)塵進(jìn)行有效回收。增加檢修孔，做好密封保護(hù)工作，將安全泄壓閥安裝到倉(cāng)頂?shù)暮线m位置，形成負(fù)壓環(huán)境，預(yù)防泄漏飛灰的現(xiàn)象。處理拱橋問(wèn)題時(shí)可運(yùn)用流化裝置，利用振打設(shè)備來(lái)提升卸灰效率。增設(shè)低、高料位設(shè)計(jì)，為監(jiān)控物料數(shù)量的工作做好準(zhǔn)備，借助卸灰管道來(lái)完成排灰任務(wù)。該系統(tǒng)的倉(cāng)體被設(shè)計(jì)成圓形，構(gòu)成材料為碳素鋼板，既有極強(qiáng)的綜合力學(xué)性能，穩(wěn)定性、剛度與強(qiáng)度均可達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 飛灰處理前后物化性質(zhì)比較

利用專業(yè)測(cè)試儀器對(duì)應(yīng)用處理系統(tǒng)前后飛灰的物化性質(zhì)變動(dòng)情況進(jìn)行分析，紅外光譜法可被運(yùn)用到研究有機(jī)化合物的基本結(jié)構(gòu)的活動(dòng)中，最終獲取的譜圖可保持極強(qiáng)的結(jié)構(gòu)特性，將飛灰樣品研磨成粉末，用氯化鉀實(shí)施壓片處理后，輸送到紅外光譜儀處進(jìn)行檢測(cè)[2]。

應(yīng)用飛灰計(jì)量斗：在飛灰儲(chǔ)倉(cāng)系統(tǒng)的下方設(shè)置了飛灰計(jì)量斗，可支持混煉機(jī)運(yùn)行，該設(shè)備提供稱重計(jì)量的功能，可以精準(zhǔn)稱取單次混煉的飛灰量，在設(shè)備連接部位應(yīng)用了膨脹節(jié)裝置，設(shè)備具有良好的氣密性，啟用稱重式計(jì)量裝置，預(yù)設(shè)位置開設(shè)排氣孔，可預(yù)防飛灰下料環(huán)節(jié)中的飛灰補(bǔ)償問(wèn)題，避免飛灰向其他地方溢散，溫度條件不會(huì)給處理設(shè)備與管道帶去影響。

2.4 飛灰處理前后的重金屬形態(tài)分布

必須按照標(biāo)準(zhǔn)的步驟來(lái)確認(rèn)重金屬形態(tài)的分布特點(diǎn)，獲取可還原提取物質(zhì)、醋酸可提取物質(zhì)、殘?jiān)崛∥镔|(zhì)與可氧化提取物質(zhì)[3]。

給藥裝置應(yīng)用情況：穩(wěn)定化藥劑的主要為螯合劑，采用桶裝型藥劑，將足量的藥劑運(yùn)輸?shù)较到y(tǒng)的管道口部位，運(yùn)用卸藥泵裝置將藥劑從桶中轉(zhuǎn)移到藥劑罐中，在水箱中存入工藝水，稀釋水量時(shí)可使用流量計(jì)，將水與藥劑充分混合，存儲(chǔ)到專業(yè)的儲(chǔ)罐中，利用輸送泵裝置將制備的藥劑輸送到加藥管道內(nèi)部，確?；鞜挋C(jī)設(shè)備可以有穩(wěn)定的藥品使用。該設(shè)備的基本技術(shù)特點(diǎn)如下：考慮到藥劑具有腐蝕性，因此泵、管件與管道本身都必須具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，能夠抵抗酸堿腐蝕問(wèn)題，避免影響到設(shè)備的可用時(shí)間。運(yùn)行飛灰系統(tǒng)之前，需先完成配藥工作，配藥時(shí)間大約為25min。另外溶液儲(chǔ)罐與配制罐中增加液位報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)合具體的信號(hào)情況可直接將對(duì)應(yīng)的泵裝置關(guān)閉，這種設(shè)計(jì)主要是為了避免罐中出現(xiàn)液體溢流或者總量不足的問(wèn)題。

3 結(jié)果與討論

3.1 焚燒飛灰中重金屬的總量和浸出濃度

經(jīng)過(guò)焚燒處理后，重金屬處理效果突出，飛灰的性質(zhì)主要受到煙氣處理工藝、焚燒操作條件、與所用焚燒爐類型的影響。重金屬元素的浸出濃度與總量差異明顯，飛灰中Cr與Zn的含量最高，導(dǎo)致飛灰的污染性增強(qiáng)，通過(guò)氧化處理來(lái)控制重金屬物質(zhì)[4]。

混煉機(jī)設(shè)備的應(yīng)用情況，在本項(xiàng)目的飛灰處理系統(tǒng)中，使用的是雙軸式混煉機(jī)，按照預(yù)設(shè)的比例將穩(wěn)定化藥劑與飛灰添加到設(shè)備內(nèi)部，通過(guò)設(shè)備來(lái)達(dá)到混煉處理的技術(shù)型目標(biāo)，除此之外還要添加一定量的加濕水，充分?jǐn)嚢杌旌虾螅_認(rèn)重金屬浸出毒性的情況。其處理方式具有續(xù)批示的特點(diǎn)，整體密封性比較強(qiáng)，運(yùn)行過(guò)程中并不會(huì)有灰塵泄漏，混煉機(jī)設(shè)備的出口部位設(shè)置了擋板裝置，完成混煉處理的工作之后，可將擋板打開，將飛灰排出。其結(jié)構(gòu)形式為筒體臥式結(jié)構(gòu)，主軸系統(tǒng)上被增加了攪拌槳，形狀相對(duì)特殊，主要是為了可帶動(dòng)主軸運(yùn)行，噴射粘結(jié)液將與攪拌物料的工作均可在密閉性良好的筒內(nèi)完成，同時(shí)還增加了液體噴射口、出料口與進(jìn)料口。分析設(shè)備采用的聯(lián)接方法，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要依靠?jī)膳_(tái)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，軸裝置在電機(jī)的帶動(dòng)之下，可保持穩(wěn)定的攪拌運(yùn)行狀態(tài)。出料口處采用了液壓開合的設(shè)計(jì)方式，以此來(lái)形成更強(qiáng)的開合力度，確保出料控制工作可保持更高的效率。攪拌機(jī)設(shè)備的內(nèi)壁構(gòu)成材料為耐磨合金，這種合金在被使用時(shí)預(yù)先進(jìn)行了硬化處理工作，實(shí)際硬度比較高，同時(shí)具有耐磨性方面的優(yōu)勢(shì)。

3.2 不同穩(wěn)定藥劑處理效果對(duì)比

使用該設(shè)備時(shí)，其可以達(dá)到比較高的自動(dòng)化運(yùn)行水平。主要運(yùn)行流程如下：飛灰儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)部提供足量的飛灰，利用卸料閥可將飛灰直接輸送到計(jì)量裝置中，計(jì)量裝置依照混煉機(jī)的實(shí)際容量來(lái)將飛灰分成不同的批次，在進(jìn)入到混煉機(jī)設(shè)備后，儲(chǔ)倉(cāng)中的水泥也被傳輸?shù)接?jì)量裝置處，水泥計(jì)量裝置負(fù)責(zé)輸送一定量的水泥材料，輸送目的地同樣也是混煉機(jī)設(shè)備。進(jìn)料任務(wù)完成后，系統(tǒng)自動(dòng)將氣動(dòng)閥門關(guān)閉，計(jì)量裝置將停止輸料活動(dòng)，混煉機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。

完成攪拌處理的磷酸溶液與螯合劑經(jīng)由計(jì)量泵被添加到混煉機(jī)中，其比例必須保持合理性，殘留溶液順延回流管路可進(jìn)入到溶液配制槽內(nèi)部。完成溶液輸入工作之后，應(yīng)利用混煉機(jī)繼續(xù)進(jìn)行高速攪拌，時(shí)間約為1.5min，水泥、磷酸溶液與螯合劑形成充分混合的狀態(tài)，停止運(yùn)行混煉機(jī)之后，可著手卸料的工作，溶液計(jì)量泵的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，逐漸停止運(yùn)行，已經(jīng)穩(wěn)定的飛灰被輸送到預(yù)先準(zhǔn)備的運(yùn)輸車中，被運(yùn)輸?shù)教盥駡?chǎng)進(jìn)行填埋出來(lái)，攪拌總共所需時(shí)間在5min左右，攪拌程序每小時(shí)可運(yùn)行12次。

3.3 飛灰處理前后物化性質(zhì)分析

處理飛灰前后，其物化性質(zhì)發(fā)生了改變，飛灰中含有的物質(zhì)包括氯化物、氧化物與硅酸鹽。將大量石灰直接噴入到焚燒的尾氣中，增加Ca（OH）2的實(shí)際含量，原灰的堿性也因此而增強(qiáng)，飛灰中的氯元素也比較多，氯化物含量比較大，礦物質(zhì)元素與重金屬離子形成反應(yīng)之后，在空氣中保留一定的沉淀物，晶體結(jié)構(gòu)在干燥空氣中可能并不存在。進(jìn)行紅外光譜分析工作，處理會(huì)在吸收峰處的透光率與位移變動(dòng)相對(duì)較為明顯；處理前后的飛灰的表面特征也產(chǎn)生了變化，原灰中的顆粒物質(zhì)的形狀主要為無(wú)定或者絮狀，顆粒結(jié)構(gòu)相對(duì)較為松散，且之間存有較大的孔隙，顆粒表面部位的孔洞數(shù)量多，粗糙度比較高，層狀堆積與巖石保持著比較高的相似度。經(jīng)過(guò)處理的飛灰的孔隙率數(shù)值有明顯縮減，顆粒表面的致密性比較強(qiáng)，氣孔被直接消除，根據(jù)這種形態(tài)方面的變化，可以確定在穩(wěn)定處理之后，飛灰中的重金屬離子形成了一定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的沉淀物質(zhì)，堵塞到孔隙，改變了飛灰顆粒物的表面特征。

3.4 重金屬形態(tài)分析

運(yùn)用BCR提取法，弱酸可提取態(tài)型的重金屬物質(zhì)進(jìn)行處理，這種重金屬還能夠在水中溶解，重金屬通過(guò)外層絡(luò)合吸附與擴(kuò)散的方式被對(duì)固定在飛灰表面。經(jīng)過(guò)處理，可以改變飛灰的原有形態(tài)，使其形成穩(wěn)定狀態(tài)，浸出濃度數(shù)值降低，二次污染的問(wèn)題也被切實(shí)控制。

4 結(jié)論

本文根據(jù)某某再生能源有限公司的煙氣處理與應(yīng)用需求，對(duì)飛灰穩(wěn)定化處理設(shè)備與相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用情況展開了研究，著重介紹了該設(shè)備的具體使用情況，使用該設(shè)備可以幫助簡(jiǎn)化飛灰處理過(guò)程，提升飛灰處理效率，降低飛灰中的重金屬處理成本，僅需3名勞動(dòng)人員即可運(yùn)行該系統(tǒng)，處理飛灰問(wèn)題，水、螯合劑與水泥等輔助性處理材料的使用量也縮減，工程建設(shè)需6個(gè)月的時(shí)間，可按時(shí)完成系統(tǒng)安裝工作，處理飛灰之后，該污染物也達(dá)到了相應(yīng)的指標(biāo)要求，在接收故障報(bào)告之后，可在8小時(shí)之內(nèi)進(jìn)行修復(fù)，高效處理飛灰系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題。該飛灰處理系統(tǒng)可以在行業(yè)內(nèi)推廣使用，在后續(xù)的設(shè)備研發(fā)工作中，還需繼續(xù)提升其運(yùn)轉(zhuǎn)效率與飛灰重金屬處理效果。

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