生活垃圾焚燒飛灰水洗過程中理化特性及二英分布規(guī)律研究＊

龍吉生，姚 挺

（上?？岛悱h(huán)境股份有限公司，上海 201703）

1 引言

2 實驗方法

2.1 飛灰水洗實驗

飛灰取自浙江省某生活垃圾焚燒廠，配備3臺650 t/d 的機械爐排爐，入爐物料為生活垃圾摻燒一般工業(yè)有機固廢，其中工業(yè)有機固廢摻燒比為34%。采用三級水洗，每級水灰比例為3∶1（L/kg），二級、三級水灰比基準(zhǔn)為過濾脫水后的濕飛灰質(zhì)量。原灰與去離子水混合后，由攪拌槳連續(xù)攪拌10 min，靜置沉降，固液分層后，提取上清液，剩余的黏稠狀水灰混合物采用真空抽濾脫水，濾液與靜置后提取的上清液一起收集作為洗灰廢水；水灰混合物過濾得到的濾餅重復(fù)上述水洗步驟，飛灰經(jīng)過3 次水洗和過濾后，濾餅放入烘箱干燥后得到水洗飛灰，混合3 次水洗后收集的洗灰廢水，進(jìn)行后續(xù)分析。

2.2 樣品分析

3 結(jié)果與討論

3.1 飛灰成分

水洗前后飛灰主要成分的相對含量分析結(jié)果如表1 所示，除Cl 以外，各元素均以氧化物的形式計算其相對含量。原灰主要由含Ca、Na、S、K、Si 等的化合物組成，含Ca 化合物相對含量42.11%，這與生活垃圾焚燒廠采用消石灰脫除酸性氣體密切相關(guān)。Cl 的相對含量為27.03%，僅次于Ca。原灰經(jīng)過三級水洗后，Cl 的相對含量則降低至1.03%，洗脫效率高達(dá)97.4%。Na、K 化合物的相對含量分別降低至0.23%和0.34%，元素Na、K 的洗脫效率分別為98.4%和95.8%。以上結(jié)果表明，飛灰中的Cl 主要與Na、K 等堿金屬以可溶性氯鹽的形式存在，通過水洗可實現(xiàn)Cl、Na、K 的高效去除。而Ca、S、Si、Al、Mg、Fe 的相對含量不降反升，主要是由于水洗去除了可溶性成分，飛灰總量減少，不溶性成分的相對含量增大。其中，Ca 的相對含量從水洗前的42.11%增加至水洗后的66.73%。推測Ca 在飛灰中以多種化合物的形態(tài)存在，主要為低溶解度化合物如CaSO4、Ca（OH）2、CaCO3，而高溶解度的成分如CaCl2則被水洗脫除。以上結(jié)果與周芳磊［15］對水洗飛灰的XRD 分析結(jié)果相一致，即水洗飛灰依然具有較強的CaSO4、CaCO3特征衍射峰，而NaCl、KCl 特征衍射峰基本消失。水洗前后，飛灰的主要成分發(fā)生了明顯變化，水洗前主要由含Ca 化合物和Cl 構(gòu)成，水洗后則主要以溶解性差的含Ca 化合物為主。

表1 水洗前后飛灰各成分分析（XRF）Table 1 Composition analysis of raw and washed fly ash by XRF

3.2 粒徑分布

原灰和水洗飛灰的粒度分布結(jié)果見圖1，比表面積及粒徑分布如表2 所示。相比于原灰，水洗飛灰的粒度分布峰值強度減弱，主峰位向左偏移，呈現(xiàn)不對稱雙峰分布，且粒徑分布范圍較水洗前更廣。粒度分布離散度（D90-D10）/D50從水洗前的2.7 增大至水洗后的4.2，表明水洗后飛灰顆粒粒徑分布較為離散，80% 的顆粒粒徑分布區(qū)間從水洗前的2.5～29.2 μm 拓寬至2.0～35.2 μm。比表面積從水洗前的1.25 m2/g 增加至水洗后的1.43 m2/g。粒徑中位值（D50）則減小為7.9 μm，一定程度上反映了水洗后飛灰平均粒徑減小的趨勢?；谝陨辖Y(jié)果可知，可溶性氯鹽傾向于沉積在中位值粒徑附近及以下的飛灰顆粒表面。這與Guo 等［16］采用EDX 分析飛灰顆粒體相和表面成分分布得到的結(jié)果相似。飛灰顆粒表面氯鹽的沉積，對飛灰顆粒的孔隙有一定的覆蓋，水洗去除表面沉積的可溶性氯鹽后，飛灰顆粒的孔隙打開，其比表面積增加，粒徑減小。

圖1 原灰和水洗飛灰的粒度分布Figure 1 Particle size distribution of raw and washed fly ash

表2 原灰和水洗飛灰的比表面積和粒徑分布區(qū)間Table 2 Specific surface area and particle size distribution of raw and washed fly ash

圖2 原灰、水洗飛灰和洗灰廢水的二英毒性當(dāng)量Figure 2 PCDD/Fs TEQ analysis of raw fly ash,washed fly ash,and washing effluent

圖3 原灰、水洗飛灰和洗灰廢水中二英同系物的分布Figure 3 Distributions of PCDD/Fs congeners in raw fly ash,washed fly ash and washing effluent

表3 水洗飛灰、洗灰廢水中17 種二英同系物的分布率及平衡率Table 3 Distribution rate and balance rate of 17 PCDD/Fs congeners in washed fly ash and washing effluent

表3 水洗飛灰、洗灰廢水中17 種二英同系物的分布率及平衡率Table 3 Distribution rate and balance rate of 17 PCDD/Fs congeners in washed fly ash and washing effluent

PCDDs&PCDFs 2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 2,3,4,7,8-PeCDF 1,2,3,4,7,8-HxCDF 1,2,3,6,7,8-HxCDF 1,2,3,7,8,9-HxCDF 2,3,4,6,7,8-HxCDF 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF OCDF總毒性當(dāng)量（TEQ）水洗飛灰εW/%118.10 100.35 90.57 90.31 88.40 83.34 82.63 103.87 105.11 105.35 105.28 102.77 93.06 106.50 98.29 97.94 113.67 95.17洗灰廢水εE/%0.26 0.02 0.01 0.01 0.02 00 0.02 0.03 0.02 0.04 0.03 0.04 0.03 0.06 0.06 0.19 0.02平衡率η/%118.36 100.37 90.57 90.31 88.42 83.34 82.63 103.89 105.14 105.38 105.32 102.80 93.11 106.53 98.35 98.00 113.86 95.19

4 結(jié)論