城市生活垃圾焚烧灰渣重金属源特征及归趋

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1、同济大学环境科学与工程学院博士学位论文城市生活垃圾焚烧灰渣重金属源特征及归趋姓名：章骅申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：何品晶20060901摘要渣石等的碎屑)沾污，使其所有的重金属含量均显著升高，且与细颗粒的量呈正比。比较焚烧厂混合收集垃圾和居民区垃圾的重金属浓度可发现，居民区垃圾对焚烧垃圾重金属含量贡献较小，说明尚有其它未知来源的垃圾对焚烧垃圾重金属有重要贡献。如果能有效地控制生活垃圾物流，则可望有效降低焚烧垃圾中的重金属浓度，从而明显降低焚烧过程重金属的二次污染。2．根据上海两座城市生活垃圾焚烧发电厂的物流监测分析结果，焚烧厂每焚烧lt垃圾(以进厂

2、垃圾计)，产生约210kg水冷炉渣和16～27kg飞灰(均以湿基计)。焚烧过程中，生活垃圾中的Hg和Cd(易挥发元素)基本通过挥发／冷黼吸附过程进入飞灰，因此其在飞灰中的浓度与飞灰粒径分布呈反比，且浓度远高于炉渣(分别为40倍和10倍)；Cr、Cu和Ni的挥发性较小，主要通过烟气夹带的方式进入飞灰，并在各粒径飞灰上均匀分布，与炉渣中相应的浓度也基本相似；Pb和Zn通过烟气夹带和挥发两种方式进入飞灰，在飞灰中的浓度高于(2~4倍)炉渣；飞灰中的As比较特殊，主要来自挥发迁移，但因玻璃组分中As的挥发机会较小，因此生活垃圾中As迁移至飞灰的比例很低。虽然焚烧飞灰比炉

3、渣富集了更高浓度的重金属，但因炉渣占了焚烧灰渣质量的85％～93％，因此，生活垃圾中大部分重金属：80％以上的As、Cr、Cu和Ni，74％-94％的Zn和46％--79％的Pb，仍主要留在炉渣中；易挥发重金属Cd和Hg，则主要迁移至飞灰中，在飞灰中的分配率分别达47％～73％和60％-100％。4．城市生活垃圾焚烧飞灰Pb和Hg的国标浸出浓度均超过我国危险废物浸出毒性鉴别标准限值(超标率分别为loo％和>80％)，飞灰属于危险废物；而炉渣中的重金属浸出浓度较低，始终远低于标准限值，为一般固体废物；焚烧飞灰和炉渣的重金属浸出浓度与其总量均无显著的相关性，而主要受

4、重金属的化学形态控制；不同的浸出液pH下，焚烧灰渣重金属浸出的控制固体不同；液固比和浸出液pH是影响重金属浸出的主要因素，前者决定了灰渣的可浸出浓度，而后者则通过改变重金属在浸出体系中的化学形态，进而影响重金属的浸出浓度；灰渣浸出主要是受溶解／沉淀平衡以及吸附反应控制，氧化还原反应作用的影响不明显；HFO和非晶形(氢)氧化铝在酸性至中性pH条件下可吸附Cd、Cr和Ni从而影响其浸出；但在碱性条件下，吸附作用较弱，转而由溶解／沉淀平衡控制重金属浸出；Cu、Pb和Zn的浸出主要由溶解／沉淀平衡决定，吸附作一II—摘要用对其影响不大。5．采用不同的标准浸出测试方法鉴别

5、相同的原状和老化飞灰样品，可得到不同甚至截然相反的鉴别结果。pH相关浸出测试、PLS分析和VisualMINTEQ模型模拟的结果表明，不同的标准浸出测试方法和老化过程对飞灰重金属浸出浓度均有影响，因为浸取剂酸性程度和飞灰的碳酸盐化程度均会影响飞灰浸出液的pH，从而改变重金属的化学形态，影响了重金属的浸出浓度。老化前后飞灰的pH相关浸出特性始终没有改变，因此，当被标准浸出方法鉴别为“无害”的老化飞灰处于酸性环境时，飞灰中重金属就会有被重新浸出的风险。虽然老化飞灰处在酸性环境条件下的长期稳定性没有保障，但因其酸中和能力仍然很强，通常情况下不易达到重金属大量浸出的浸出

6、液pH范围，因此通过适度加水湿润飞灰使其老化，作为有效的临时性稳定手段，可控制飞灰在运输和短期贮存过程中的污染风险。6．采用单一浸出条件(固定液固比、浸取剂类型和浓度等)的标准浸出测试方法鉴别飞灰这种强碱性废物时，只能得到该特定浸出条件下的浸出结果，而不能判断飞灰的长期浸出风险和评估其可能造成的危害，也不能预测飞灰贮存、处理处置等过程中发生老化反应后的重金属浸出毒性变化。本文的研究表明，飞灰老化过程中的浸出毒性变化可通过飞灰的pH相关浸出测试结果得到很好地预测。通过pH相关浸出测试来判断飞灰的浸出风险和危害，是一种有效而又简便的方法，可作为标准浸出测试方法的替代

7、或强有力的辅助手段，弥补标准浸出测试方法的缺陷。关键词：城市生活垃圾焚烧：飞灰：炉渣；重金属；源特征；迁移：浸出；VisualMINTEQ模型模拟ABSTRACTWiththerisingofpopulation，developmentofsocialeconomyandimprovementoflivingstandard，increasingamountofmunicipalsolidwaste(MSW)isproducedinChina．Incineration，asawastetreatmentoptionwithmanybenefits，suchasr

8、educingthevo