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生活垃圾焚烧飞灰水泥固化体重金属动态浸出规律研究

骆成杰  
【摘要】:随着社会经济飞速发展,人们生活水平不断提高,生活垃圾产量也急剧增加。由于焚烧法具有占地面积小、减容减量大、无害化程度高,可回收热能等优点,在我国近几年得到迅速推广应用。但是作为垃圾焚烧产物之一的飞灰为危险废物,含有大量的Zn、Pb、Cr、Cd等有毒有害重金属及二噁英等剧毒有机物,其最终处置即成为面临的新问题。目前,焚烧飞灰多采用水泥固化或药剂稳定化处理达到《生活垃圾填埋场污染物控制标准》要求后,送至生活垃圾填埋场填埋处置,其浸出行为和长期的潜在污染尚未得到足够的关注。以九江垃圾焚烧发电厂的焚烧飞灰及普通硅酸盐32.5R水泥制得100mm×100mm×40mm固化体,使用初始pH为5.5和中性的去离子水(pH=7.0)为浸提液,模拟固化体中重金属的长期(液表比为10:1、15:1和20:1)浸出和动态(补给量为700ml/d、2300ml/d和4150ml/d)浸出行为,并结合SEM和XRD分析其浸出机理。本研究可为垃圾焚烧飞灰的长期、稳定处置提供理论基础重要依据。长期浸出试验结果表明:pH=5.5时,液表比越大,浸出液的最后稳定pH越接近初始pH,Pb、Zn、Cd的浸出浓度随时间先快速增长到最大值,然后下降至基本稳定,Cr先增大然后减小,最后保持基本稳定;Pb、Zn、Cr、Cd的浸出浓度分别为0.0165mg/L~0.2219 mg/L、0.0045 mg/L~1.7483 mg/L、0.0016 mg/L~0.0528 mg/L、0.0109 mg/L~0.1236 mg/L。pH=7.0时,浸出液的最终pH在12.73~13.06,液表比越大,pH越小,Pb、Zn、Cd的浸出浓度随时间先快速增长到最大值,然后下降至基本稳定;Cr浸出浓度先增大后减小,再增大再减小直至基本稳定;Pb、Zn、Cr的浸出浓度分别为0.0012mg/L~0.0891 mg/L、0.0016 mg/L~0.0170 mg/L、0.0012 mg/L~0.0068 mg/L。对比《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)中的Ⅲ类标准,若下渗,可能对地下水造成危害。动态浸出试验结果表明:pH=5.5时,浸出液的pH先增大后减小然后保持基本稳定,补给量越大,稳定后的pH越接近初始值,但补给量为700ml/d时最终稳定pH呈碱性;Pb的浸出浓度随时间先增大,然后减小再增大直至基本稳定,Zn、Cd、Cr浸出浓度先减小后增大,再减小直至基本稳定。Pb、Zn、Cr、Cd的浸出浓度分别为0.0300mg/L~0.1628 mg/L、0.0022 mg/L~0.6599 mg/L、0.0048 mg/L~0.0256 mg/L、0.0013 mg/L~0.0479 mg/L。pH=7.0时,浸出液pH快速增长稳定保持在12.5~12.82,补给量越大,pH越小;Pb、Zn、Cr浸出浓度先快速增长到最大值,然后降低保持基本稳定,浸出液中未检出Cd。Pb、Zn、Cr的浸出浓度分别为0.0233 mg/L~0.2930 mg/L、0.0048 mg/L~0.0241 mg/L、0.0018 mg/L~0.0347 mg/L。若下渗,pH、Pb、Cd可能对地下水造成危害。对固化体进行SEM及XRD分析,初始pH=5.5时,固化体溶蚀现象严重,可溶性晶体随着浸出逐渐消失,最后保留不溶的硅酸盐晶体构架;初始pH=7.0时,浸出过程中会逐渐形成CaCO_3晶体,阻碍固化体中重金属的浸出。


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