城市生活垃圾焚烧飞灰固化稳定化机制及活性矿物水化产物表征

发布时间：2016-05-08 19:52

第一章 文献综述

随着我国城市化进程的加快，城市生活垃圾产量激增，严重危害生态环境，垃圾的处理处置是关系城市发展的重大问题。目前垃圾消纳的途径主要有卫生填埋、堆肥、焚烧等方式[1]。北京、上海等一线二线城市垃圾中可燃分逐年增加，垃圾热值已达 4500 kJ/kg 以上，而当垃圾热值高于 4000 kJ/kg 时就有利于焚烧，目前国内很多城市都陆续采用焚烧法处理生活垃圾[2,3]，在实现垃圾减量化的同时能够发电、供热。生活垃圾在焚烧炉内燃烧，通过分解和破坏绝大部分垃圾中的有机物，垃圾可减重 70~75%，减量 80~92%，，烟气经净化处理后得到飞灰。城市生活垃圾焚烧飞灰物理化学性质与焚烧厂烟气净化系统的类型和工况有关[1]。炉排式焚烧炉产生的飞灰占生活垃圾焚烧量的 3~5%，流化床焚烧炉产生的飞灰占生活垃圾焚烧量的 10%以上。垃圾焚烧飞灰因聚集了垃圾焚烧产生的污染物，主要是无机盐、重金属和二噁英，被定义为危险废物，因此要彻底实现垃圾的无害化，焚烧飞灰必须得到妥善的处理处置。
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第二章 实验材料与研究方法

2.1 试验材料

本论文实验中所用的主要试剂见表 2-1。

2.2 试验仪器

飞灰的含水率是在 105 °C 烘干后计算失重率。飞灰的热灼减率是指在1000 °C 灼烧后计算失重率。固体中 SiO2采用氟硅酸钾法，浸出液中的 SiO2采用硅钼蓝比色法。固体中 Al2O3，CaO，MgO 采用 EDTA 滴定法，浸出液中的Al2O3采用直接滴定法。浸出液中 Cl-和 SO42-离子采用 HJ/T84-2001 水质无机阴离子的测定离子色谱法，由于 Cl-的浓度高，因此样品稀释倍数高，导致 SO42-的浓度的检出限升高为 25 mg/L。CO32-离子采用双指示剂法（酚酞指示剂和甲基橙指示剂）。浸出液的含碳量采用 TOC 分析仪，化学需氧量 COD 按照HJ/T132-2003 高氯废水化学需氧量的测定 碘化钾碱性高锰酸钾法。

第三章 城市生活垃圾焚烧飞灰的表征 ........................33
3.1 物理特性 ...................... 33
3.2 化学性质 .............................. 33
第四章 垃圾焚烧飞灰固化体中水化产物的表征 ............................42
4.1 抗压强度分析 ................................. 42
第五章 垃圾焚烧飞灰固化体中污染物浸出行为的研究 .......................................76
5.1 飞灰及固化体的酸中和容量 ................................. 76

第六章 垃圾焚烧飞灰固化体中重金属的模拟浸出

6.1 模型介绍

应用两种模型对重金属元素的浸出过程进行模拟计算，（1）溶解/沉淀，（2）溶解/沉淀以及非晶形（氢）氧化铁（hydrous ferric oxide，HFO）和非晶形（氢）氧化铝（hydrous aluminium oxide，HAO）的吸附作用。根据浸出体系平衡时有关参数，研究飞灰和固化体中主要元素和重金属的存在形式，以及活性矿物对重金属浸出行为的影响，讨论水化产物与重金属浸出行为的关系。在 HFO 扩散层模型（HFO with diffuse layer model）中，吸附作用通过 HFO表面络合反应模型进行模拟，用于计算 HFO 对金属阳离子以及含氧阴离子的吸附约束作用[186]。Visual MINTEQ 模型中包含 HFO 表面络合稳定常数数据库，而目前尚无系统完整的 HAO 表面络合稳定常数数据库。通常以 HFO 替代 HAO，这种替代已经应用于垃圾焚烧飞灰和底灰。

6.2 定 pH 浸出实验结果

飞灰 FA 和飞灰固化体 FAH、铝酸盐水泥/飞灰固化体 CAC-20、硅酸盐水泥/飞灰固化体 OPC-20、铝酸三钙/飞灰固化体 TCA-20、硅粉/飞灰固化体 SF-20、硅粉/飞灰高温蒸汽养护固化体 SF-W-20、偏高岭土/飞灰碱激发固化体 MK-15 在定 pH 浸出实验中主要元素 Ca、Al、Si 和 Fe 的浸出结果见图 6-1。飞灰和固化体的矿物组成复杂，重金属的浸出行为主要受到浸出液 pH 控制，而 pH 主要受固化体主要成分与浸提剂中酸的反应能力控制。飞灰和固化体中 Ca 的浸出趋势一致，随着 pH 降低 Ca 的浸出浓度升高，主要与水化产物 C–S–H 凝胶、钙矾石、石膏、氢氧化钙和碳酸钙逐步溶解有关。在 10

本文编号：43081