锅炉协同处置危险废物过程中Pb和Cd的挥发特性

为研究危险废物在锅炉协同处置过程中Pb和Cd的挥发特性,通过共燃烧和消解试验,研究了不同化合物形态下Pb、Cd的挥发率(α)、残留率(r)和表观活化能(E). 结果表明:以硫化物、氯化物、硫酸盐和氧化物存在的Pb、Cd的挥发率与温度(T)和停留时间(t)均呈正相关. 当温度低于950 ℃、停留时间为52 min时,不同化合物形态的Pb、Cd挥发率相差较大,PbCl₂在800 ℃下挥发率接近64%,而PbO仅为17%;温度高于1 250 ℃、停留时间为52 min时,不同化合物形态下的Pb、Cd挥发率均大于95%,接近于完全挥发;1 400 ℃时,不同化合物形态的Pb、Cd在燃烧残渣中的残留率均低于0.3%. 结合化学反应动力学理论,对Pb、Cd在锅炉协同处置过程中的挥发特性进行动力学模拟,得到PbS、PbCl₂、PbSO₄、PbO 中Pb的表观活化能分别为23.64、18.44、65.79、61.35 kJ/mol,CdS、CdCl₂、CdSO₄、CdO中Cd的表观活化能分别为53.22、20.87、42.42、28.75 kJ/mol. 由表观活化能数据可以得出不同形态化合物的Pb、Cd挥发率随温度和停留时间变化的动力学方程α=f(T,t),并可预测锅炉协同处置危险废物过程中Pb和Cd的挥发率,确定适合锅炉协同处置的危险废物类别.      

我国水泥窑协同处置现状剖析和发展建议

近10年来,我国水泥工业废弃物协同处置取得长足进步,一批水泥窑废弃物协同处置企业稳步发展,已经具备了相当的规模和废弃物处置能力。基于此,介绍了我国协同处置行业整体状况,分析了行业发展存在问题和面临的形势,最后提出了协调水泥窑协同处置与其他危险废物处置设施之间的发展、建立和完善监管管理制度体系、积极推进科技创新与应用等建议。     

煤直接液化残渣掺烧的燃烧特性及其苯系物的排放特征

为分析煤直接液化残渣(液化渣)燃烧处置技术的可行性和环境安全性,采用热重分析仪分析了液化渣、煤和掺烧物料的燃烧特性,并且通过管式炉模拟燃烧试验,研究了不同温度下掺烧过程中苯系物的排放特征. 结果表明:煤和液化渣的燃烧特性及二者在燃烧过程中苯系物的排放特征存在较大差异,液化渣主要失重过程的温度区间为560~820 ℃,明显高于煤的主要失重过程温度区间(230~625 ℃). 从燃烧过程苯系物的排放规律上看,液化渣在700 ℃燃烧时苯系物排放量达到最大值,明显高于煤的燃烧温度(500 ℃). 2种物料由于燃烧特性的差异,在掺烧过程中相互影响,使得掺烧过程苯系物的排放规律发生变化. 掺烧物料在500 ℃下燃烧的苯系物排放量为23.5 mg/kg,远小于燃烧理论值;而当温度高于700 ℃,苯系物排放量为172.6 mg/kg,远大于燃烧理论值. 总体上看,液化渣无论是单独燃烧还是掺烧,低温条件下其燃烧过程中苯系物排放量远大于高温(≥850 ℃)条件下,因此液化渣的燃烧处置或燃料化利用应选择高温炉型.      

炼铁高炉共处置危险废物过程中Zn、Cd的挥发特性

为探究炼铁高炉共处置危险废物过程中重金属Zn、Cd的挥发特性,选择ZnCl2、CdCl2×2.5H2O来模拟危险废物中的重金属,开展了ZnCl2、CdCl2×2.5H2O与高炉炼铁原料混合后的共处置煅烧实验,分析了共处置煅烧时挥发烟气及煅烧产物中重金属Zn、Cd的总量.结果表明,Zn、Cd的挥发特性相似,在煅烧初期,二者的挥发率都是随着时间的增加而逐渐增大,当煅烧超过一定时间后,挥发率趋于稳定.在1400℃条件下煅烧60min后,Zn、Cd的挥发率分别为93.55%、99.96%.对Zn、Cd的挥发规律进行了动力学模拟,得出其挥发反应表观活化能E分别为59.37,49.68kJ/mol,挥发的动力学方程则分别为α=f(T,t)=1-exp(-13.60exp(-7141/T)t)、α=f(T,t)=1-exp(-8.64exp(-5975/T)t).     

水泥窑共处置危险废物过程中重金属的分配

以废弃农药、污染土壤和废白土为研究对象,在3个新型干法水泥厂开展了水泥窑共处置的工程试验,分析了共处置对13种重金属在不同相分配情况的影响.结果表明,重金属的分配不受危险废物投加的影响,不挥发和半挥发重金属在烟气中的分配率远低于在熟料中的分配率;尾气中Hg及部分重金属的排放浓度很小甚至低于检测限;As在烟气中分配率较高,与该金属在窑内的存在形态以及As的某些化合物具有挥发性等因素有关;为控制尾气中重金属含量满足相关标准的排放限值,根据本研究和相关研究数据预测了重金属允许的最大投加量和废物中允许的重金属最大含量.     

水泥窑共处置低品质包装废物的生命周期评价

以低品质包装废物为典型固体废物开展水泥窑共处置试烧试验. 以生命周期评价(LCA)方法为研究手段,对水泥窑共处置技术的环境影响进行评价,并且与常规水泥熟料生产过程进行比较. 通过试验和资料调研,获得所有生命周期阶段的能量和物质输入、输出以及环境外排数据,利用SimaPro7.1软件进行处理,得出相应的环境影响潜值. 结果表明:①在水泥熟料生产的全生命周期过程中,对环境影响所占比重最大的是生产阶段,共处置低品质包装废物可以使环境影响潜值降低10.65%（从263 Pt降至235 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面. ②从全生命周期来看,共处置低品质包装废物使环境影响潜值降低了8.68%（从334 Pt降至305 Pt）,主要表现在无机物对人体的损害和酸化/富营养化方面的降低,二者的环境影响潜值分别降低了11.00%和15.70%.      

水泥窑共处置过程中砷挥发特性及动力学研究

针对不同形态的含As化合物开展了热重实验、熟料煅烧以及熟料消解实验,研究了水泥窑共处置过程中砷在等温条件下随时间的挥发特性和可能的化学反应.结果表明,不同化学形态的砷挥发规律不尽相同,砷酸钠在水泥生产涉及的温度区间基本不挥发;硫化亚砷在水泥窑共处置的过程中,砷的挥发率随时间逐渐增大,25min以后基本不再挥发,低于1000℃时,砷的挥发率随温度的升高而增大,但高于1000℃时,挥发率随温度的增大而减小;亚砷酸钠在1000℃以上的挥发规律与硫化亚砷类似,挥发率随温度的升高而减小,25min以后基本不再挥发.硫化亚砷在1000℃以下煅烧时,挥发率随时间和温度变化的动力学方程为a =1-exp[-1.77exp(-3158/T)t],可以根据此方程计算不同温度和停留时间工况下砷挥发的理论值,进而控制含砷废物的投加量,避免对环境造成危害.     

北京市衍生燃料法处置低品质塑料包装的环境影响

采用生命周期评价法对北京市2种衍生燃料(RDF)法处置低品质塑料包装废物的环境影响进行评价,并与填埋和焚烧处置进行比较. 通过现场及资料调研获得所有生命周期阶段的能量物质输入、输出和环境外排数据. 发电量计算是通过实地调查生活垃圾中低品质塑料包装废物组成特性,用氧弹式量热计测定各组分热值后折算成单位热值,再与北京市生活垃圾焚烧厂G单位热值生活垃圾发电量的调研结果类比,得出其对应的发电量. 结果表明:低品质塑料包装废物的4种处置方式环境影响潜值为直接作为RDF焚烧发电<干燥热压RDF焚烧发电<焚烧<填埋,这4种处置方式的环境影响潜值分别为－0.064 9,0.009 0,0.024 1和0.152 8 Pt. 直接作为RDF处置方式的环境影响主要集中在无机物对健康损害方面;干燥热压RDF处置的环境影响主要集中在无机物对健康损害和化石燃料方面;焚烧和填埋的环境影响主要集中在气候变化和致癌方面.      

氯化剂对垃圾焚烧飞灰中重金属挥发特性的影响

以南方某生活垃圾焚烧厂飞灰及其水洗灰为原料进行高温热处理,考察氯化剂(CaCl2、MgCl₂·6H₂O、AlCl₃、NaCl 和FeCl₃·6H₂O)对飞灰和水洗灰中重金属的挥发作用.结果表明,除NaCl 外,其他氯化剂均可促进飞灰和水洗灰中重金属的挥发,对于不同的重金属,其氯化剂的影响效果不同.在原灰中,Zn 的挥发率受氯化剂影响最大,其次是Cd 和Cu,在未添加氯化剂的情况下,飞灰中的Pb 几乎全部挥发.水洗灰中重金属的挥发率受氯化剂影响更明显,其中Zn 和Cu 最为显著,添加氯化剂后,水洗灰中4 种重金属的挥发率最高均达到95%以上.     

水泥窑协同处置危险废物过程中铅-镉的挥发动力学研究

为了考察含重金属类危险废物在水泥窑协同处置过程中,铅、镉随时间和温度变化的挥发特性,本研究选择铅、镉两种重金属元素的氯化物和硫化物开展挥发动力学实验.通过热重实验、水泥熟料煅烧及熟料消解实验,得到了重金属挥发率随时间及温度的变化规律.结果表明,两种重金属元素的挥发率在实验温度区间内均随温度的升高、时间的增加而增大;根据等温动力学及阿累尼乌斯方程对Pb、Cd的挥发率随温度和时间变化的规律进行动力学模拟,得到了较好的线性拟合效果,并得出了以氯化物和硫化物形态存在的铅和镉元素在水泥窑协同处置过程中的动力学方程.本实验结果可为预测水泥窑协同处置过程中重金属的挥发量提供支持.