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《浙江大学》 2004年
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垃圾焚烧过程重金属污染物迁移机理及稳定化处理技术研究

李建新  
【摘要】:随着经济的发展和人民生活水平的提高,中国城市生活垃圾不仅产量有了明显增加,垃圾构成也发生了很大的变化,垃圾中塑料、织物等所占的比例呈增加的趋势,垃圾中有机组成及热值有了明显的提高,加上垃圾焚烧处理具备处理速度快、垃圾减容减重比大、可回收利用热能等优点,近年来,垃圾焚烧处理方式在国内得到了迅速的应用与推广。 由于垃圾组分的复杂性,垃圾焚烧产生的烟气和灰渣中可能富集重金属和有机物等污染物,如不妥善处理,会产生对环境的污染。为此垃圾飞灰通常被视为危险废弃物。为使垃圾焚烧处理技术真正达到无害化的目的,了解焚烧过程中污染物的产生机理和控制技术是十分必要的。本文率先在国内针对垃圾焚烧过程中重金属污染物的迁移机理及焚烧飞灰中重金属的渗滤特性和稳定化处理技术进行了系统的研究,并对垃圾飞灰可能的资源化利用进行了探讨,为降低垃圾焚烧重金属污染物的危害奠定了基础。 在对垃圾的典型组分进行了重金属含量分析的基础上,利用小型流化床实验台,研究了焚烧温度、垃圾组分中氯含量及水分的变化对重金属迁移特性的影响,实验结果表明垃圾焚烧过程中重金属的迁移特性受焚烧温度、氯含量的影响较大,而受水分变化及垃圾中重金属的含量多少的影响很微弱。 针对国内两种不同类型的垃圾焚烧炉——炉排炉、流化床炉产生的飞灰的理化特性进行了系统的研究。发现炉排炉飞灰不仅重金属含量明显高于流化床飞灰,而且重金属的渗滤也较流化床飞灰高。不同颗粒尺寸下飞灰中重金属含量表明,随着颗粒尺寸的减少,重金属的富集浓度略呈增加的趋势。布袋飞灰中Cr、Cd、Cu、Zn的渗滤特性随颗粒尺寸的减少有增加趋势,而其余重金属的渗滤与颗粒尺寸没有明显关系。不同飞灰重金属渗滤实验表明,重金属的渗出率与飞灰中重金属的含量没有明显的关系,如7种重金属中Zn、Pb在飞灰中含量最高,Cd,的含量很少,而重金属的渗滤中Cd的渗出率最高。 飞灰的水泥固定产物的渗滤特性表明水泥对重金属的固化效果是很好的,尤其是对Cd、Pb、Zn的效果明显。且实验表明磷酸盐对重金属也有很好的稳定化效果。从以废治废的观点出发,研究表明燃煤流化床飞灰(FCA)对重金属也有一定的固化效果,但在FCA与水泥相结合作为固化剂时效果更好。固化物的渗滤特性及强度测试表明,垃圾流化床焚烧飞灰不仅渗滤低,固化物强度也较高,资源化利用的潜力很大。 浙江大学博士学位论文 另外文中还针对炉排炉飞灰利用小型管式炉研究了重金属的蒸发特性。试验表明在900 ℃左右,飞灰中重金属的蒸发率很高,适当加入少量CaC12,则使Cd、Pb、Cu、Zn的蒸发 率在90%以上,可大大减少飞灰的毒性。 利用BP神经网络模型对飞灰固化物的酸中和能力及重金属渗滤特性进行了模拟和预 测,并建立了两个13 x7xl、gxlZx4的BP网络模型,结果表明利用BP神经网络预测重 金属渗滤特性是可行的,该模型的建立为垃圾飞灰稳定化处理方案的拟定提供了快捷的理论 指导。 关键词:垃圾焚烧,重金属,迁移,渗滤,固定化,BP神经网络。
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