城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化技术研究

用硫铝酸盐水泥对城市垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)进行固化实验,研究了飞灰重金属浸出特性,分析了飞灰掺量、浸提剂p H值对重金属浸出特性以及飞灰掺量对不同龄期(3、7、28 d)飞灰固化体抗压强度的影响,并对飞灰及其固化体进行XRD分析。结果表明,在HJ/T 299-2007和HJ/T 300-2007两种不同浸出体系下,飞灰中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Mn等重金属浸出浓度差别较大,建议应根据评价目标合理选择重金属浸出测量方法。其中,飞灰中Pb的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)限值的3.35倍,因此被列为危险废物,应妥善处理。除飞灰掺量小于40%时的固化体Cd符合标准,其余飞灰固化体Pb和Cd的浸出浓度仍超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)限值,故达不到卫生填埋的要求。固化体抗压强度随飞灰掺量增大而降低,重金属浸出浓度与之相反。飞灰掺量为40%时,固化体中重金属浸出浓度随浸提剂p H值降低而增大,但p H值大于5时,未测出重金属浸出。XRD结果表明:飞灰中可溶性盐参与水泥水化反应,重金属Cr以CrO_2-4的形式固化于钙矾石中。     

磷渣-粉煤灰基地聚物材料固化含砷废渣

为了处理有色金属冶炼厂产生的含砷废渣,利用磷渣-粉煤灰基地聚物材料对其进行固化处理。在磷渣∶粉煤灰=60∶40的基础上,通过单因素实验考察了石灰的掺量、化学激发剂水玻璃的模数及掺量、含砷废渣掺量等因素对砷固化体力学性能及砷毒性浸出特性的影响。结果表明:石灰外掺掺量为10%,水玻璃的模数为M=1.2,且其掺量为4%时,砷固化体的抗压强度和As毒性浸出浓度等指标综合效果达到最佳,地聚物材料对含砷废渣的最大固化容量为34%,其固化体抗压强度可达13.6 MPa,砷毒性浸出浓度为2.4 mg·L~(-1),满足危险废弃物堆存国家标准要求。通过XRD、SEM等手段分析可以得出,固化后砷通过化学键合的方式变成难溶盐的形式被地聚物材料牢牢地包裹,结构更加密实。     

垃圾焚烧飞灰水泥固化体的抗压强度和浸出性研究

利用垃圾焚烧飞灰掺入普通硅酸盐水泥制备水泥固化体,通过浸出性实验,研究了飞灰掺量(0%、20%、40%与60%)、浸出液pH及水洗预处理对水泥固化体抗压强度及重金属(Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni)浸出的影响。结果表明:对于非水洗飞灰水泥固化体,pH为4.2和10.0下浸出84 d时,相同组成固化体抗压强度较为接近,飞灰掺量20%,40%和60%的固化体抗压强度分别为41、15和10 MPa左右;除掺量为40%和60%的固化体浸出液中重金属(pH为4.2时Ni和Pb,pH为10.0时Ni)超出生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006)外,掺量为40%和60%的固化体的其余浸出液及掺量20%的固化体浸出液中测定的重金属浓度均符合生活饮用水卫生标准。对于水洗飞灰水泥固化体,pH为4.2和10.0下浸出84 d时,相同组成固化体抗压强度较为接近,飞灰掺量20%、40%和60%的固化体抗压强度分别为37、32和10 MPa左右;除掺量为60%的固化体浸出液(pH为4.2和10.0)中Ni和Pb均超出生活饮用水卫生标准外,掺量为60%的固化体的其余浸出液及飞灰掺量20%和40%的固化体浸出液中测定的重金属浓度均符合生活饮用水卫生标准。飞灰水洗预处理提高了飞灰掺量40%水泥固化体抗压强度,同时降低了重金属浸出性。     

地质聚合物固化稳定化重金属复合污染土壤

以污染土壤部分替代偏高岭土,在碱激发剂的作用下制备地质聚合物稳定化处理Pb、As、Cd复合污染土壤,研究了其稳定化效果及处理后固化体中重金属的赋存形态。结果表明:污染土壤部分替代高岭土降低了固化体抗压强度,从力学性能上看,土壤掺量低于50%时,能满足建筑材料的强度要求(10 MPa),掺量为60%仅能满足固废填埋要求(5 MPa),土壤掺量≥70%均不能满足要求。随着土壤掺量增加,对土壤中重金属的稳定化效果也逐渐降低,当土壤Pb、As和Cd浓度分别为600、80和22 mg·L~(-1)(HJ 350-2007B)时,土壤掺量在20%~50%,固化体中3种元素浸出浓度均低于浸出标准;当土壤掺量达到60%时,Pb的浸出浓度不能满足标准要求,当土壤掺量增加至70%,固化体中Pb、Cd浸出浓度均超标。固定土壤掺量为30%,随着污染土壤中重金属含量的增加,浸出浓度也增加:土壤中3种重金属浓度为HJ 350-2007B时经过30 d的稳定化处理,浸出浓度满足标准要求;而当浓度达到HJ 350-2007B的2倍时,Pb浸出浓度超标;达到HJ 350-2007B的3倍时,3种Pb、As和Cd均超出浸出标准。固化体中Pb、As、Cd的形态研究表明,外源重金属进入土壤后多以活性较高的形态存在,经过固化稳定后活性态占比降低、残渣态占比增加。     

低水泥含量垃圾焚烧飞灰重金属离子蒸养固化实验研究

对垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)的矿物组成、微观形貌及其重金属浸出浓度进行了测试分析,结果表明,飞灰中Cd与Pb的浸出浓度远高于《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889—2008)规定的限值,在进行安全填埋之前需固化处理。引入水泥蒸养固化技术,减少水泥掺量,增加粉煤灰掺量来处理飞灰。研究了不同配比下固化体的抗压强度以及不同飞灰掺量对固化体浸出浓度的影响。结果表明,蒸养后的固化体抗压强度基本都能达到安全填埋的要求,其重金属浸出浓度都低于GB 16889—2008规定的限值,可以进行安全填埋。     

稳定剂协同水泥固化/稳定化重金属污染土壤的工程特性

采用稳定剂(SR)协同水泥(PC)固化/稳定化重金属污染土壤,以Pb、Zn浸出毒性和药剂吨处理成本为综合指标确定PC和SR的最优配比,并对固化土体进行无侧限抗压强度、不固结不排水三轴压缩实验和柔性壁渗透实验,探讨固化土体强度以及渗透特性。结果表明,最优配比为SR掺量2.5%,PC掺量8%;最优配比下固化土体中重金属铅锌的浸出浓度分别降低97.5%和74.5%,均低于固体危险废物浸出标准值。其养护28 d无侧限抗压强度达到1 080 kPa,比未固化土体对应值高9.6倍;随着PC掺量增加,固化体的有效黏聚力及有效内摩擦角均不断增大,其中最优配比固化土体有效黏聚力达到216.9 kPa,有效内摩擦角为34.8°。加入稳定剂SR使固化体渗透系数增大,但随着PC掺量增加,渗透系数急剧降低。其中最优配比固化土体渗透系数相对未固化复合污染土体降低一个数量级至10~(-6)cm·s~(-1),可有效增强土体的防渗阻隔能力,提高稳定化土壤的安全利用率。     

垃圾焚烧飞灰中Cd、Pb、Zn的螯合稳定与水泥固化处理

采用有机硫稳定剂(DTCR)与水泥对城市垃圾焚烧飞灰进行稳定/固化处理,研究了飞灰中Cd、Pb、Zn的浸出毒性和固化体的抗压强度,比较了螯合稳定与水泥固化对Cd、Pb、Zn的处理效果、养护时间对固化体抗压强度的影响,并对飞灰的结构形貌进行了分析。结果表明,在稳定固化过程中飞灰中发生了复杂的螯合、水化反应,重金属形态由不稳定态向稳定态转变,螯合稳定对Cd的处理效果最好,水泥固化更适用于Pb、Zn。固化时间大于7 d后,飞灰中的重金属以及固化体的抗压强度已较为稳定。螯合稳定协同水泥固化的处理效果优于单一的稳定或固化方法,飞灰在固化7 d后可同时达到重金属浸出毒性和抗压强度标准,满足安全填埋要求。     

水泥、粉煤灰及DTCR固化/稳定化重金属污染底泥

采用水泥、粉煤灰及有机硫稳定剂DTCR固化/稳定化处理重金属污染的底泥,考察固化体的抗压强度及重金属浸出毒性,确定了底泥固化/稳定化的最佳工艺条件。结果表明:仅用水泥固化/稳定化重金属污染底泥,固化体抗压强度随水泥用量的增加而上升,重金属浸出浓度则下降,当水泥∶干底泥质量比为0.6∶1.0时,固化体7 d抗压强度能达到0.99 MPa的标准值;进一步研究发现,水泥∶粉煤灰∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶1.0时,重金属浸出浓度有所上升,但7 d及28 d抗压强度仍能分别达到1.2 MPa和2.8 MPa;加入DTCR后,当水泥∶粉煤灰∶DTCR∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶0.012∶1.0时,固化体7 d及28 d抗压强度分别为1.1 MPa和2.1 MPa,醋酸缓冲溶液法浸出的Cd、Pb、Zn和Cu浓度分别为0.102、0.189、0.180和0.032 mg/L。     

水泥对垃圾焚烧飞灰的固化处理试验研究

对垃圾焚烧飞灰的化学成分、重金属物质的含量及浸出浓度进行测试分析.结果表明,飞灰中Pb和Cr等重金属物质浸出量超过浸出毒性标准,因而被认为是危险废物,必须进行固化处理.还考察了水泥对焚烧飞灰中重金属物质固化的效果,研究表明当飞灰掺量适当时,重金属物质的固化效果良好.重金属物质通过物理固封、替代,沉淀反应和吸附等形式可固化进水泥水化产物结构中.     

城市河涌受污染底泥的固化/稳定化处理

为了给河涌疏浚底泥的资源化提供技术支持,以广州市车陂涌表层受污染底泥为研究对象,用水泥、石灰、粉煤灰、膨润土等材料对底泥进行固化/稳定化处理实验。通过无侧限抗压强度、污染物在模拟自然条件下(中性)的释放特征、毒性浸出实验(酸性条件)对固化/稳定化处理效果进行综合分析。结果表明:经合适的处理后,固化体抗压强度能高于300 kPa;固化体自然条件下重金属的释放量明显减少,固化/稳定化处理能够有效减缓和减少固化体的二次污染;毒性浸出实验结果表明,河涌底泥经固化/稳定化处理后其重金属浸出能力显著降低。     

掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

通过单因素实验探究了矿粉质量分数、激发剂(NaOH)投加量和加水量对掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的影响,并初步探究了固化机理。结果表明,矿粉质量分数和激发剂投加量对重金属的固化影响较大,而加水量影响不大。综合考虑增容比、重金属浸出浓度和抗压强度,矿粉质量分数15%、激发剂投加量3%(质量分数)、加水量37.5%(质量分数)为有效稳定固化重金属的最佳条件,此时重金属浸出质量浓度分别是Ba 19.091mg/L、Cd 0.041mg/L、Ni 0.216mg/L、Pb 0.196mg/L,含水率为27.04%,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008),抗压强度为9.61 MPa,可进入垃圾填埋场填埋。所制备胶凝材料的最终水化产物主要为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙和钙矾石,它们可以通过包裹和吸附对重金属进行固化。     

复掺粉煤灰吸附剂碳化固碳反应及对重金属浸出特性的影响

针对复掺方法提高粉煤灰矿物固碳效率和重金属析出钝化作用,采用粉煤灰掺入不同比例的消石灰和氧化铝制备了固碳吸附剂,利用三相高压反应釜模拟碳酸化固碳反应,利用热重-差热测试分析了不同配比固化剂CO_2固定量和固定效率,对碳酸化反应前后固化剂的化学成分进行了分析,揭示了复掺粉煤灰吸附剂固碳机理,对碳酸化反应前后固化剂材料中重金属浸出毒性进行了实验模拟。结果表明,粉煤灰基固化剂复掺消石灰后,增加了固化材料中CaO量,显著提高了碳酸化体系中pH值,当粉煤灰与消石灰质量比为1∶1时,碳固定效率最高,达到6.98%。当消石灰的投加量为50%时,As、Cd、Cu、Pb、Cr受到了较强的抑制效果,Ni、Zn的浸出浓度没有变化。因此,复掺消石灰、氧化铝的粉煤灰基碳固化材料可有效改善纯粉煤灰碳酸化固定CO_2的效率,并可降低粉煤灰碳酸化后重金属的浸出毒性。     

养护条件对二次铝灰-垃圾飞灰基地聚物中重金属稳固化的影响

以添加Si O_2粉末后的二次铝灰和垃圾焚烧飞灰为原料,经过碱激发制备地聚物固化体。将制备好的地聚物固化体样品分别放在30、35、40、45和50℃,相对湿度为80%的恒温恒湿培养箱内养护,探究不同养护条件对固化体中重金属浸出特性的影响,并考察生活垃圾焚烧飞灰处理前后重金属化学形态、晶体结构和微观形貌的改变。结果表明:重金属Cr的相对浸出率在30~45℃下降明显,45~50℃内趋于平缓;而Cd和Pb的相对浸出率在30~40℃略微上升,40~50℃呈下降趋势,并且Pb的相对浸出率在40~45℃下降明显;Zn的相对浸出率随着养护温度的升高缓慢下降。重金属Cr、Cd、Zn和Pb的相对浸出率在前10 d内下降较大,10~14 d下降缓慢。当养护温度为50℃时,地聚物中重金属Cr、Cd、Zn和Pb的浸出浓度分别降到0.172、0.072、0.218和3.803 mg·L~(-1),满足《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889-2008)的浸出要求。     

垃圾焚烧飞灰掺杂废玻璃烧结制备多孔陶瓷

以垃圾焚烧飞灰和废玻璃作为原料,添加Ca CO_3作为发泡剂,H_3BO_3作为助熔剂,制备多孔陶瓷体。XRD分析结果表明:玻璃熔融固化飞灰时主要生成了Ca Si O3玻璃晶相;随着烧结温度的升高,多孔陶瓷的孔径逐渐减小;助熔剂的添加和发泡剂的添加,增大了多孔陶瓷的孔径;重金属浸出实验表明烧结温度超过900℃时,重金属浸出浓度符合国家标准,其中重金属Pb、Ni和Cd的浸出浓度均小于0.5 mg·L~(-1),且当烧结温度提高到1 000℃时,重金属Cr和Cu的浸出浓度降低到4.3 mg·L~(-1)和0.05 mg·L~(-1)。     

干湿循环对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响

为研究干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响规律,采用普通硅酸盐水泥(OPC)和磷酸镁水泥(MPC)2种固化剂对Pb污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度实验、渗透实验和浸出实验,探讨干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响规律,并结合压汞实验分析干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性影响的微观机制。结果表明:干湿循环作用均会降低OPC和MPC固化体的力学特性,MPC固化体耐久性要优于OPC固化体;通过浸出实验发现,OPC和MPC固化体浸出浓度均随干湿循环次数的增加而增加,当干湿循环次数大于5次时,OPC固化体浸出浓度高于浸出安全标准,而MPC固化体的浸出浓度均低于浸出安全标准;通过压汞实验发现,干湿循环作用破坏了固化土的结构完整性,增大了固化体中大孔隙(孔径1μm)体积。这是导致Pb污染土力学特性降低的根本原因,而固稳机制的不同是干湿循环作用下OPC和MPC固化体浸出浓度差异的本质原因。     

机械力活化固硫灰固化处理生活垃圾焚烧飞灰

为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的安全处理,通过机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,探讨了球磨样品制备固化体的参数。并采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)手段对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化机制进行了研究。结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺加比为60%,球磨转速为600 r·min~(-1),球磨时间为5 h,养护温度60℃时的固化体28 d和56 d抗压强度分别达到15.6 MPa和17.9 MPa,采用原子吸收光谱仪(AAS)测得固化体中Zn、Pb、Cu、Cd和Cr重金属浸出量均低于GB 5085.3-2007规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在水化过程中,该混合体系生成了水化硅酸钙(C—S—H)、斜方钙沸石和钙矾石(AFt)等水化产物,并且C—S—H凝胶可通过物理包裹的形式固化垃圾焚烧飞灰中重金属;斜方钙沸石和钙矾石以化学吸附的方式使垃圾焚烧飞灰中的重金属离子达到固化/稳定化效果,实现了垃圾焚烧飞灰中重金属的安全处理。     

污泥焚烧灰固化处理技术研究

研究了硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂在污泥焚烧灰固化技术中的应用效果。考察了污泥焚烧灰固化块(以下简称固化块)的抗压强度,测定了固化块的重金属浸出毒性,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析固化块组成和微观结构。结果表明,4种物质对提高固化块的抗压强度均具有较好的效果,硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂的适宜掺量分别为10、30、20、1.0g(以100g污泥焚烧灰中掺加的质量计)。XRD和SEM分析结果显示,经固化处理后制得的固化块结构密实,存在石英(SiO2)、水化硅铝酸钙(CaAl2Si2O8)和水化硅酸铝钙(Ca2Al2SiO7)等物质,其中水化硅铝酸钙等凝胶物质有利于提高固化块的抗压强度。     

不同固化剂对城市污水处理厂污泥固化效果的研究

研究了硫酸铝、氯化钙、β-奈系减水剂这几种同化剂对固化处理后的城市污水处理厂污泥(简称城市污泥)固化块抗压强度和重金属浸出特性的影响.结果表明,硫酸铝、氯化钙、β-奈系减水剂的最佳掺量分别为30、10、8 g/kg(以城市污泥计),制得的城市污泥同化块养护7 d后的抗压强度可达1.6 MPa,3种同化剂的最佳配合使用能...     

水泥回转窑固化处理废弃重金属元素的实验研究

废弃的重金属化学试剂是一类危险的固体废物.通过在水泥回转窑中添加质量小于水泥质量的重金属化学试剂的实验研究表明(本实验添加质量约为水泥的0.1%):掺加化学试剂重金属元素后,各水泥熟料的XRD图谱相似,水泥熟料主要矿物相没有发生大的改变;重金属化学试剂的添加对水泥的7 d、28 d抗压强度的影响较小,符合国家标准;熟料试样在其水化28 d时各重金属的浸出量都很低,已低于工业固体废物浸出毒性鉴别标准规定的指标,由此表明利用水泥回转窑处理废弃化学试剂方法可行.     

城市生活垃圾焚烧飞灰物化性质及重金属污染特性

以上海市生活垃圾焚烧飞灰为案例,研究了其物化性质及重金属污染特性。结果表明:(1)飞灰孔隙率较高,经化学药剂稳定后飞灰形貌呈致密化,可大大减少重金属浸出;飞灰吸脱附曲线有明显滞回环,属于H2型滞回环,属于典型的多孔物质吸附类型。(2)飞灰重金属的浸出毒性表明,Pb、Cd超出了《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)中的限值,根据《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007),飞灰属于危险废物。(3)在酸性条件下,重金属较易释放到环境中。