污灌地重金属镉污染的伴矿景天修复试验研究

针对城郊污灌地土壤重金属Cd污染,利用超富积植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)进行Cd污染土壤的植物修复正交试验研究,以探讨Cd污染土壤的最优田间修复措施.研究表明:修复植物-伴矿景天茎叶中Cd的含量均值达到8.80 mg/kg,约为玉米茎叶的58倍,芹菜茎叶的135倍;土壤-植物系统中Cd的迁移量由高到低的顺序为:伴矿景天＞玉米＞芹菜;对正交试验中伴矿景天的Cd提取率进行极差分析,最佳试验因素结果为:因素A:种植方式为扦插10株/m2、因素C种植模式为单作、因素B调控剂硫粉施用量为2 g/m2,试验结果中此方案伴矿景天对土壤中Cd的提取率达到8.49％,是9个处理组中最高的,与极差分析结果一致.实际应用中,本文推荐选择A1C3B3方案(种植方式为扦插10株/m2、因素C种植模式为与玉米间作、因素B调控剂硫粉施用量为6 g/m2)作为伴矿景天植物修复的最优田间农艺措施方案,以达到边修复边生产的农业土壤修复模式.     

多氯联苯复合污染农田土壤的植物协同修复效应

采用田间微域试验,初步研究了紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天在不同栽培模式下对多氯联苯(PCBs)复合污染农田土壤的协同修复作用.结果表明,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对PCBs复合污染土壤的修复效果明显高于紫花苜蓿单作,其中紫花苜蓿-海州香薷混作、紫花苜蓿-海州香薷-伴矿景天混作种植120d后,土壤中PCBs含量比紫花苜蓿单作时分别降低43.0%和47.8%,强化效果显著.与紫花苜蓿单作相比,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作可有效提高植株总生物量,增强植物对土壤中PCBs的吸收富集能力.土壤PCBs同系物分析结果表明,种植植物可有效降低土壤中低氯代PCBs含量,植物混作栽培模式可以促进高氯代PCBs组分向低氯代PCBs组分的转变.可见,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对多氯联苯复合污染农田土壤具有较好的协同修复作用.     

废手机面板焚烧产物研究

以废手机面板为试验材料,利用热重分析仪(TGA)研究热处理失重特征,同时利用气相色谱仪-质谱仪联用(GC-MS)对管式炉试验系统焚烧产物进行分析. 结果表明:废手机面板焚烧失重温度为128.3～558.1 ℃,最大失重温度为357.4 ℃;焚烧废手机面板导致面板组成材料液晶、偏光片和取向剂等发生化学反应,焚烧产物除CO₂外,还含有醛、酮、联苯酚、苯胺等芳香族化合物和少量的苯并吡喃、萘、菲、吡啶等多环芳烃(PAHs). 由于焚烧产物中绝大多数是有毒有害物质,部分可致癌,故废手机面板不宜焚烧处理,如与其他固体废物混合焚烧,必须采取相应的污染控制措施.      

种植密度对镉锌污染土壤伴矿景天植物修复效率的影响

田间微区试验研究了不同种植密度对伴矿景天生长和地上部重金属吸收量的影响.结果表明,适度增大种植密度可促进伴矿景天的生长,显著提高其地上部生物量,但过分密植对植物地上部增产无显著贡献.种植密度由11万株/hm2上升到44万株/hm2时,伴矿景天地上部Cd、Zn吸取量显著上升,分别由0.208 kg.hm-2上升至0.631 kg.hm-2、13.2 kg.hm-2上升至58.7kg.hm-2;但种植密度从44万株/hm2增大到100万株/hm2时,植物地上部重金属吸取量并无显著提高.伴矿景天种植密度为44万株/hm2时,在Cd、Zn分别为(3.04±0.11)mg.kg-1和(1 299±96)mg.kg-1的污染土壤上种植1 a,对镉锌的修复效率分别达21.1%和4.60%,表明选择适宜的密度种植伴矿景天有利于增大植物地上部Cd、Zn吸取量,从而缩短修复时限.     

水泥厂废旧除尘布袋热重分析及其形态特征

采用综合热重分析法,对水泥厂3种不同工段的废旧除尘布袋及相对应的同型号新布袋进行了热重(TG)分析实验研究.结果表明,废旧除尘布袋热重分析的升温过程中主要有3个失重峰,前两个失重峰与涤纶纤维的燃烧析出相对应,第3个失重峰主要是碳酸钙分解的结果.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的活化能参数.分析表明,在低温段废旧布袋中的灰尘对燃烧反应影响不大,而在高温段废旧布袋中的灰尘导致燃烧反应活化能升高,阻碍燃烧反应进行.从电镜扫描和能谱分析可知,废旧除尘布袋中的涤纶纤维几乎被焚烧殆尽,剩下的少量焚烧灰渣由C、O、Si、Ca等主要元素,以及Ti、Al、Mg、Mn、Fe等次要元素组成.这种灰渣与水泥成分类似,具有较高的回收利用价值.     

Mn超富集植物青葙收获物的热处理研究

超富集植物收获物的处置是植物修复技术的难点。以锰超富集植物青葙为对象,研究了焚烧和热解技术处置收获物的可行性。结果表明:焚烧和热解能较好地实现收获物的减量化。当温度为650℃,焚烧和热解减重率分别能达到84.76%和68.31%,但温度超过650℃时,青葙收获物减重率变化不明显。因此,650℃是青葙收获物较适合的热处理温度。并且,在此温度下,底灰中Mn的回收率分别能达到78.9%和84.1%,表明大部分Mn保留在底灰中,避免了大气污染。X射线衍射(XRD)分析显示,在450~650℃时,底灰中的Mn以Ca Mn(CO_3)_2形式存在,温度≥650℃时,Mn主要以硅酸盐和金属氧化物形式存在。重金属浸出实验发现,低温(<650℃)底灰中的锰容易浸出,但高温(≥650℃)底灰中的锰不易浸出,有利于无害化处置。     

焚烧飞灰预处理工艺及其无机氯盐的行为研究

研究表明WCCB(水洗+烧结)预处理工艺能更高效更节能地去除飞灰中的氯化物,以利于其作为水泥原料的使用.水洗工艺条件为两次水洗、水固比均为3∶1,搅拌速度均为150 r.min-1,第一次水洗时间5 min,第二次水洗时间10 min;利用原焚烧炉进行烧结处理,温度为1 000℃,10%氧气含量,停留时间1 h.本研究尝试了3种焚烧飞灰:节煤器出来的飞灰、石灰干法中和酸性气体后布袋收集的飞灰、NaHCO3中和酸性气体后布袋收集的飞灰.经该工艺处理后,焚烧飞灰残渣量减少20%以上,氯减少94%以上,尤以NaHCO3中和得到的飞灰削减量为最,分别达到了72.1%和99.8%.采用同步辐射的X射线吸收近边精细结构(X-ray absorption near edge structure,XANES)和普通X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)相结合的方法研究分析无机氯盐在工艺过程中的行为,发现焚烧飞灰中主要的氯盐主要有NaCl、KCl和CaCl2.焚烧炉烟气净化系统的酸中和剂会影响无机氯盐的生成.焚烧飞灰中难溶性无机氯盐的结构与Friedel’s盐相似,并且与CaCl2有关系.     

污泥焚烧灰对Cd~(2+)的吸附特性

以城市污水处理厂产生的污泥为原料,对其进行焚烧得到污泥焚烧灰。在对污泥焚烧灰进行表征的基础上,研究了利用污泥焚烧灰对水中Cd2+的吸附。结果表明,吸附效率随吸附时间、污泥焚烧灰投加量和初始pH的增加而增加;而温度的影响不明显。在吸附时间为80 min,污泥焚烧灰投加量为10 g/L,初始pH为5~7,温度为30℃的最佳工艺条件下,当Cd2+浓度低于10 mg/L,污泥焚烧灰对水中Cd2+的去除率可达99%以上。废水中的Cu2+会对Cd2+的吸附产生抑制作用,而Cr6+影响微弱。污泥焚烧灰对Cd2+的吸附过程符合Langmuir吸附等温式,吸附过程主要是物理吸附,吸附量可达17.94 mg/g。     

添加剂对伴矿景天修复石灰性铅冶炼污染土壤的影响

为了探讨利用伴矿景天(Sedum plumbizincicola)修复北方重金属污染土壤的可行性,在河南省某铅冶炼形成的污染农田(全镉、铅和锌含量分别为2.65、261和130 mg·kg-1)上种植种子苗或扦插苗伴矿景天,并设对照(CK)、单独尿素(U)、尿素和单质硫(U+S)、尿素与鸡粪(U+CM)配合处理,生长7个月后采样分析.结果表明,种子苗产量比扦插苗高45.8%~162.0%,U、U+CM处理产量均明显高于CK,而U+S处理产量有所下降.种子苗地上部镉含量比扦插苗高15%~99%(p0.05),多数处理铅和锌含量也是种子苗高于扦插苗.与CK相比,各处理措施均导致伴矿景天地上部镉和铅含量下降,而U+S、U+CM处理均导致伴矿景天地上部锌含量上升.从伴矿景天地上部重金属积累量判断,与CK相比,对于镉,仅种子苗U+CM处理镉积累量有所上升;U处理种子苗和扦插苗地上部锌积累量分别比CK上升43.5%和32.3%,两种苗U+S处理锌积累量比CK分别上升11.1%和22.3%.种子苗和扦插苗地上部镉的积累量分别为137~178 g·hm-2和43.7~64.8 g·hm-2,锌的积累量分别为297~1042 g·hm-2和162~326 g·hm-2,两类苗对铅的积累量小于28.8 g·hm-2.U+CM处理对伴矿景天地上部锌吸收的促进作用主要是由于鸡粪中含有大量的有效锌.以上结果表明,可利用种子苗伴矿景天结合尿素的施用对铅冶炼污染石灰性土壤进行修复.     

高炉旋风灰作为自产喷吹煤粉添加剂的相关研究

为了提高高炉干法除尘布袋的寿命,在重力除尘器和布袋除尘器之间加入旋风除尘装置,得到的旋风灰可以作为煤粉添加剂。对首秦高炉旋风灰进行粒度和化学成分分析,研究发现高炉旋风灰可以降低煤粉着火温度,提高燃烧效率,且其粒度分布与喷吹煤粉相似,可以作为高炉喷吹煤粉添加剂。通过实验室测定煤粉添加不同比例旋风灰后的燃烧率,确定在富氧率为3%,旋风灰添加比例为6%的条件下,可达到最佳的煤粉燃烧效果。旋风灰作为高炉自产的喷煤添加剂,与煤粉混合喷吹可以为企业减轻固废处理负担,同时带来可观的经济效益和社会效益。     

可溶性磷酸盐处理焚烧飞灰的稳定化技术

对垃圾焚烧飞灰的基本物化性质进行了分析,表明焚烧飞灰的主要元素以Ca、Cl、K、S、Si等为主,另外还含有相当数量的重金属如Pb、Zn、Cu、Mn和Cr等,且Pb、Cu、Zn、Cd等重金属的浸出毒性远高于危险废物浸出毒性标准.研究采用可溶性磷酸盐对焚烧飞灰进行稳定化处理,分别考察了磷酸盐投加量、养护时间和pH值等因素对稳定化产物的影响.结果表明:磷酸盐可以对焚烧飞灰取得很好地稳定化效果,当磷酸盐投加量为3%时,飞灰中重金属Pb、Cd和Zn的浸出浓度能够分别降低97·5%、91·6%和95·5%;养护时间对稳定化产物稳定性的影响不大;稳定化产物能够在相当宽泛的pH范围内保持稳定,其长期稳定化效果很明显.     

垃圾焚烧飞灰中重金属的污染特性

以广西和重庆某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰为研究对象,研究了飞灰中重金属的化学形态、不同粒径下飞灰中重金属含量及浸出毒性。结果表明:广西垃圾焚烧飞灰中含有5种重金属,且都是以残渣态为主要存在形态;重庆垃圾焚烧飞灰中Cr以残渣态为主要存在形态,Zn、Cu和Cd以醋酸可提取态为主要存在形态,具有较大的潜在毒性,毒性较强的Pb只以醋酸可提取态和可还原提取态两种形态存在,危险性非常高,Mn以可还原提取态为主要存在形态。两地飞灰中含量较高的重金属元素都表现出向小颗粒富集趋势。随飞灰颗粒粒径的减小,各重金属浸出量基本呈增加趋势。相比之下,重庆的垃圾焚烧飞灰中Zn、Cu、Pb和Cd的含量和浸出量都高于广西飞灰。广西飞灰中各粒级的飞灰中各元素浸出量均不超标,而重庆飞灰各粒级的飞灰中Zn、Pb和Cd的浸出量严重超标,表明重庆飞灰属于典型危险废物。     

Distribution and leaching characteristics of trace elements in ashes as a function of different waste fuels and incineration technologies

Impact of waste fuels (virgin/waste wood, mixed biofuel (peat, bark, wood chips) industrial, household, mixed waste fuel) and incineration technologies on partitioning and leaching behavior of trace elements has been investigated. Study included 4 grate fired and 9 fluidized boilers. Results showed that mixed waste incineration mostly caused increased transfer of trace elements to fly ash; particularly Pb/Zn. Waste wood incineration showed higher transfer of Cr, As and Zn to fly ash as compared to virgin wood. The possible reasons could be high input of trace element in waste fuel/change in volatilization behavior due to addition of certain waste fractions. The concentration of Cd and Zn increased in fly ash with incineration temperature. Total concentration in ashes decreased in order of Zn > Cu > Pb > Cr > Sb > As > Mo. The concentration levels of trace elements were mostly higher in fluidized boilers fly ashes as compared to grate boilers (especially for biofuel incineration). It might be attributed to high combustion efficiency due to pre-treatment of waste in fluidized boilers. Leaching results indicated that water soluble forms of elements in ashes were low with few exceptions. Concentration levels in ash and ash matrix properties (association of elements on ash particles) are crucial parameters affecting leaching. Leached amounts of Pb, Zn and Cr in > 50% of fly ashes exceeded regulatory limit for disposal. 87% of chlorine in fly ashes washed out with water at the liquid to solid ratio 10 indicating excessive presence of alkali metal chlorides/alkaline earths.     

碳酸化对不同碱度飞灰中重金属的长期影响

通过对不同地区生活垃圾焚烧飞灰进行碳酸化处理,采用XRF,SEM以及XRD分析飞灰理化特性,通过pH值测定、重金属浸出实验以及重金属形态分析探究CO₂对不同焚烧飞灰中超标重金属Zn、Pb、Cd的长期影响研究.结果表明,由于焚烧过程中烟气排放限值降低需喷入大量氢氧化钙等脱酸剂,导致焚烧飞灰呈现不同碱度特性.根据醋酸缓冲溶液法浸出实验后的飞灰浸出液pH值,将飞灰分为“酸灰”与“碱灰”,并对两类飞灰进行长期碳酸化实验.对比碳酸化前后飞灰中重金属的浸出毒性,“酸灰”中重金属浸出毒性远大于“碱灰”,但是碳酸化处置后“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度分别降低10%~18%和9%~30%;“碱灰”中重金属Zn和Cd的浸出浓度显著增大,且浸出浓度最大超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》的1.46与63.2倍;碳酸化对“酸灰”与“碱灰”中的两性重金属Pb的浸出不具有规律性,但总体而言,碳酸化对“碱灰”中重金属Pb的影响更大.最后通过BCR连续分级提取法分析碳酸化前后飞灰中重金属形态的变化规律,碳酸化后,“酸灰”中重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T4赋存占比增加的影响呈下降趋势,但部分样品中T1赋存占比有增加现象,说明此类重金属仍存在浸出风险,而“碱灰”碳酸化后重金属Zn、Cd的浸出浓度受到T1赋存占比增加的影响呈增加趋势.因此在填埋处置前应重点关注不同碱度飞灰中的重金属浸出特性,为飞灰长期稳定填埋提供保障.     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

垃圾焚烧灰性质分析及控制方法

随着焚烧技术在垃圾处理方式中普遍采用,焚烧产生的灰渣数量也日益增加。灰渣与飞灰中有毒的重金属及有机物质会污染土壤与地下水,对人类健康造成极大的影响。本文对各类垃圾焚烧灰渣的物理化学性质及重金属浸出特性进行了详细的阐述,介绍了灰渣的毒性分析与控制方法。通过分析可知:为了避免灰渣二次污染应该重点控制铬、镉、铍、铅等重金属和二恶英、呋喃等有机物的污染;处置后的灰渣有害离子浸出能力降低,根据灰渣物理和工程性质,可以成为再生资源充当填充材料和混凝土与沥青路面骨料等。     

海口市生活垃圾焚烧飞灰特性与重金属形态分析研究

生活垃圾焚烧飞灰因富合多种毒性物质而被列入危险废物名录.不同地区生活垃圾焚烧飞灰元素组成存在差异.论文研究了海口市生活垃圾焚烧飞灰的基本特性及重金属形态.结果表明,飞灰中Pb浸出值超过危险废物判别值的6倍之多,Pb、Cd和Zn的浸出值均超过生活垃圾填埋场限值.与As和Hg相比,Cu、Zn、Cr、Pb和Cd碳酸盐结合态的比例略高,在酸性条件下极易释放,对周围环境构成威胁.     

两种医疗垃圾焚烧炉的灰渣特性研究

为评价医疗垃圾焚烧灰渣对环境的危害性及寻找安全有效的处理方法,利用X-射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、原子吸收光谱仪等仪器分别对回转窑式、固定床式医疗垃圾焚烧炉的布袋飞灰及底渣进行化学成分、物相、微观形貌、重金属含量及渗沥行为等特性分析.结果发现,回转窑式和固定床式布袋飞灰热灼减率分别为31.2%、34.6%,两者Cl、SO3和碱金属含量均较高,主要物相为CaSO4和NaCl,且Cd、Zn、Pb等重金属渗沥浓度均超过危险废物填埋允许限值,其渗沥行为可能与布袋飞灰的不规则多孔海绵状微观形貌有一定关系;2种底渣主要由复杂硅酸盐构成,其渗沥浓度低于危险废物规定的阈值.因此,2种布袋飞灰经预处理后方能进入危废填埋场填埋,2种底渣可按一般工业固废直接填埋.     

膜浓缩液淋滤飞灰重金属迁移特性及化学形态变化特征

为解决膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰难以处理处置的问题,以淋滤柱为试验装置,以膜浓缩液淋滤3种不同填充高度(25.50、16.60、12.70 cm)的生活垃圾焚烧飞灰为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、XRF(X射线荧光光谱分析)和重金属化学形态分析等手段,分析淋滤过程对飞灰中重金属Cd、Cu、Zn、Pb的去除效果及转化机理. 结果表明:①通过膜浓缩液淋滤飞灰实现了飞灰脱氯的效果,填充高度H3(12.7 cm)对氯的去除率达到88%. ②填充高度H3 (12.7 cm)对重金属的脱除效果最好,对Pb、Cu、Cd和Zn的去除率分别为41.83%、0.23%、0.21%和0.57%. ③淋出液中重金属离子主要来自飞灰中弱酸可提取态的重金属,其中淋滤过程对残渣态、可氧化态重金属等影响较小. ④3种填充高度均使飞灰中重金属的浸出浓度有所降低,其中H3 (12.7 cm)填充高度的淋滤灰渣相比于飞灰的浸出浓度减少了90%. 研究显示,膜浓缩液淋滤飞灰可脱除飞灰中的氯盐和部分重金属,降低重金属浸出浓度,为飞灰资源化利用提供了新思路.      

生活垃圾焚烧飞灰中钙的脱除与回收

采用氯化铵（NH₄Cl）溶液浸出生活垃圾焚烧飞灰中钙后,再用碳化法对其进行回收。通过单因素实验和响应面设计获取钙离子浸出的最佳条件为:NH₄Cl浓度为3.9 mol/L,反应时间为64 min,液固比为5.6 mL/g;3个因素对Ca2+浸出的影响程度排序为液固比>NH₄Cl浓度>反应时间。飞灰残渣重金属毒性浸出结果表明:Pb、Cu、Zn、Cd、Ni浸出浓度分别为0.0929,0.0012,0.0054,0.0017,0.0002 mg/L,明显低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值,即飞灰残渣的重金属毒性浸出结果满足HJ 1134—2020《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》中6.3条综合利用要求。采用自制的PAN-PEI吸附盐洗液中的重金属后,再回收的碳酸钙品质极佳,其主要晶型为球霰石,Pb、Cd、Fe含量分别为0.0009%、0.0002%、0.0103%,符合HG/T 2776—2010《工业细微沉淀碳酸钙和工业微细性沉淀碳酸钙》标准要求,具有广泛的应用潜力。