生活垃圾焚烧飞灰固化处理研究

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1、生活垃圾焚烧飞灰固化处理研究　　摘要：对某生活垃圾焚烧厂的飞灰组分及浸出毒性进行了分析，飞灰中Pb、Cd的浸出浓度明显超过废物填埋浓度限值，填埋前需要固化处理。在不同配比条件下，制取了飞灰固化体，并分析了高压蒸养和自然养护固化工艺条件下，固化体的抗压强度及浸出毒性。在飞灰掺量为70%、蒸养压力0.5MPa的情况下，固化体仍能获得较高的抗压强度；飞灰固化体的各种重金属浸出浓度均低于废物填埋浓度限值，达到了进入填埋场填埋处置的要求，同时也具备了资源化利用的基础条件。　　关键词：生活垃圾焚烧飞灰；固化；抗压强度；浸出毒性　　世界各国城市生活垃圾的处理方式主要有填埋、堆肥、焚烧和气化

2、熔融4种[1]。焚烧处理由于无害化彻底、减量显著等优点己成为当今世界经济发达国家广泛采用的城市垃圾处理技术[2]，伴随而来的焚烧飞灰的安全处置也成为热点问题[3]。焚烧法处理城市生活垃圾产生的飞灰富含重金属，如处理不当会造成极大的危害。随着焚烧处理的逐渐推广，焚烧飞灰的妥善处理已日益迫切，其中固化处理操作简单，是应用最普遍的方法[4]。　　1材料与方法　　1.1样品采集与成分分析　　垃圾焚烧飞灰样品采自广东某垃圾焚烧发电厂，分别于不同时间段采集多个样品，且于实验室混合均匀后备用。　　样品成分采用X射线荧光光谱仪进行分析，采用160mA电流、4kW满功率激发，另配备5个分光晶体

3、，对样品中的元素含量进行定量检测。　　1.2浸出毒性的检测　　采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）对飞灰及其固化体进行浸出毒性实验。因飞灰及其固化体均有较强碱性，所以采用该方法中的浸提剂2#（用去离子水稀释17.25ml的冰醋酸至1L，配制后溶液的pH值应为2.64±0.05）作为重金属的浸出溶剂；旋转浸出时间为18±2h；静置3h至固液分离后采用0.45μm微孔滤膜过滤，收集全部滤液即为浸出液。然后采用美国PerkinElmer仪器公司的电感耦合等离子体发射光谱仪对浸出液中的Zn、Pb、As、Cd、Cr、Ni、Cu等元素的含量进行检测。

4、　　1.3飞灰固化实验　　1.3.1实验流程　　采用图1所示的流程对焚烧飞灰进行固化处理。飞灰、水泥、硅质细料以及添加剂经搅拌机混匀后，注入标准试模成型。实验中使用40*40*160mm标准试模，以便对飞灰固化体进行抗压强度分析。　　1.3.2实验方案　　采用如表1所示6种不同配比的实验方案对飞灰进行固化处理。在6种不同的配比中，稳定剂用量均为飞灰量的3%，减水剂用量均为总粉末量的0.5%。其中1#与4#飞灰掺量为50%，2#与5#飞灰掺量为60%，3#与6#飞灰掺量为70%。　　每种配比均制备出了5块固化体，其中3块固化体采用高压蒸养固化，蒸养压力分别为0.5MPa、1.0

5、MPa和1.5MPa；其余2块固化体则采用自然氧护固化，养护时间分别为7d和28d。实验的目的在于比较不同配比的固化体在不同养护条件下的抗压强度和浸出毒性，为工业化应用提供借鉴。　　高压蒸养过程采用陶瓷釉面砖抗龟裂实验仪（蒸压釜），型号为TKL-500，额定工作压力2.2Mpa，电阻丝加热，功率9KW。抗压强度采用电液式抗折抗压试验机（型号TSY-300），最大实验压力300KN，精度等级为1级。　　2结果与讨论　　2.1垃圾焚烧飞灰组成　　垃圾焚烧飞灰中重金属的成分和含量与焚烧的垃圾组分、焚烧炉炉型、焚烧条件和烟气处理工艺息息相关[5]，通过对广东某生活垃圾焚烧发电厂的飞灰

6、取样分析，测得飞灰的元素组成主要包括Si、Ca、Al、Fe、O、Cl、S、Mg、Na、K、Ti等，飞灰与水泥一样均属于CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3体系。　　2.2飞灰浸出毒性　　采用《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）规定的飞灰重金属浸出方法所得的浸出液中重金属浓度与相应的废物填埋浓度限值见表2。　　由表2可知，飞灰中大部分重金属的浸出浓度均低于废物填埋浓度限值，但Pb和Cd的浸出浓度却明显超过废物填埋浓度限值，分别为废物填埋浓度限值的12倍和5.7倍。因此，该垃圾焚烧发电厂的飞灰在送至填埋场填埋处置之前，必须进行有效的固化/稳定化处理，使重

7、金属的浸出浓度低于废物填埋浓度限值。　　2.3不同配比及养护条件下固化体的抗压强度　　飞灰固化体最重要的工程性质就是抗压强度[6]。不同配比及养护条件下，固化体的抗压强度数据如表3所示。　　由实验结果可知，飞灰掺量越高，固化体的抗压强度越低。飞灰掺量相同的情况下，硅灰的添加对固化体的抗压强度没有明显的影响，这是因为蒸养时间较短，水化反应不彻底，所生成的水化硅酸钙固化体只具备初步的强度。另外，蒸压养护压力对固化体的强度也有较大的影响，在0.5MPa的情况下，6种固化体均有较高的抗压强度。当蒸压养护压力增加