典型危险废弃物焚烧过程中无机污染物HCl和重金属的生成特性及其控制的机理研究

论文摘要

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，产生大量的工农业固体废弃物，尤其是危险废弃物，对我们的生态环境造成很大的威胁，因此对危险废弃物无害化处置的基础研究已经刻不容缓。以焚烧法为代表的热化学处理技术处理危险废弃物以其减容减量、资源化、无害化等众多优点而得到广泛的应用。然而，在焚烧处理危险废弃物的同时会产生二次污染问题，尤其是无机污染物HCl和重金属的污染问题显得格外突出，原因是大多数危险废弃物都含有大量的氯元素和重金属，因此对焚烧过程中无机污染物HCl和重金属的污染控制研究对于保护我们的生态环境至关重要。 本文对典型危险废弃物焚烧过程中产生的无机污染物HCl和重金属的污染问题，开展一系列实验和研究工作，研究主要内容如下： （1）通过对染料残渣小型管式炉焚烧过程中的HCl生成特性研究，基本掌握了染料残渣焚烧过成中氯行为，结果表明：染料残渣焚烧过程中温度是HCl排放的决定因素，染料残渣的排放高峰温度为350℃左右，温度升高HCl释放速率明显加快，其HCl来源主要来自有机氯。 （2）在对染料残渣工业化回转窑+二燃室焚烧处理过程中的脱氯及其对脱硫、脱硝的影响研究过程中，通过改变空气系数、温度以及添加不同的脱氯剂，我们可以得到以下结论：500℃左右是染料残渣在回转窑热解和气化过程中的最佳脱氯温度，然后随着温度的进一步升高而急剧下降，当温度达到700℃时，脱氯效率也从最高时80％降到了40％左右。从脱氯效果来看，Ca（OH）2的脱氯效果更好一些。钙基添加剂还可以大大减少SO2的排放，提高脱氯剂的利用效率。脱氯对NOx的影响是主要包括两个方面：一脱氯过程对N2O和NO排放基本没有影响；二脱氯过程对NO2的有明显的脱除效果，脱除效果在98％以上 （3）研究了电镀污泥中不同重金属元素在焚烧过程中的迁移规律，结果表明：电镀污泥焚烧过程中重金属的迁移过程主要受温度和矿物结构的影响，在500～900℃之间，Pb、Cu、Ni和Mn随着温度升高，它们在渣中的含量明显下降；Zn在500～900℃之间比较稳定，变化不大；而Cd则相反，温度升高析出率反

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 危险废弃物的处置及其产生的环境问题
• 1.2.1 危险废弃物的定义
• 1.2.2 危险废弃物的来源
• 1.2.3 危险废弃物处置技术
• 1.2.3.1 填埋处理
• 1.2.3.2 水泥固定法处理
• 1.2.3.3 焚烧处理
• 1.2.4 危险废弃物焚烧产生的二次污染问题
• 1.3 焚烧过程中无机污染物HCl和重金属迁移转化机理研究进展
• 1.3.1 HCl的生成机理
• 1.3.1.1 有机氯化物生成HCl
• 1.3.1.2 无机氯化物生成HCl
• 1.3.2 重金属的迁移转化特性
• 1.3.2.1 重金属的迁移过程
• 1.3.2.2 重金属迁移机理
• 1.3.3 氯对重金属的迁移和形态的影响
• 1.4 焚烧过程中无机污染物HCl和重金属治理技术研究进展
• 1.4.1 HCl的抑制技术
• 1.4.1.1 焚烧前脱氯技术
• 1.4.1.2 焚烧过程中以及烟气中的脱氯技术
• 1.4.2 重金属污染物的控制技术
• 1.4.2.1 重金属控制的原理
• 1.4.2.2 焚烧前的控制技术
• 1.4.2.3 焚烧过程中及其烟气中重金属的控制技术
• 1.5 本文的选题背景及主要研究内容
• 第二章 实验装置以及无机污染物HCl和重金属的分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 本文的主要实验装置
• 2.3 本文采用的HCl和重金属的采样和检测方法
• 2.3.1 HCl的采样方法
• 2.3.1.1 管式炉焚烧过程中HCl的采样方法
• 2.3.1.2 回转窑焚烧过程中HCl的采样方法
• 2.3.2 重金属的采样方法
• 2.3.3 HCl的检测方法
• 2.3.3.1 硫氰酸汞分光光度法
• 2.3.3.2 离子色谱法
• 2.3.4 重金属的检测方法
• 2.3.4.1 样品的消解方法
• 2.3.4.2 重金属的测定方法
• 第三章 染料残渣焚烧过程中HCl生成特性及其氯对重金属形态的影响研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 实验装置
• 3.2.2.2 计算方法的原理
• 3.2.2.3 热力学平衡计算过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 染料残渣中HCl的排放特征
• 3.3.2 染料残渣中氯对重金属形态的影响
• 3.3.3 高温对几种脱氯剂脱除HCl效果的预测
• 3.4 小结
• 第四章 染料残渣回转窑焚烧过程中脱氯机理及其对脱硫、脱硝的影响研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料与方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验装置及方法
• 4.2.2.1 实验装置
• 4.2.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 两种脱氯剂在回转窑中脱氯效果比较
• 4.3.2 不同空气系数对回转窑焚烧过程中脱氯的影响
• 2的整体脱氯效果'>4.3.3 回转窑加二燃室Ca（OH）₂的整体脱氯效果
• 4.3.4 回转窑脱氯过程中对脱硫的影响
• 4.3.4.1 染料残渣焚烧过程中硫释放的基本规律
• 4.3.4.2 脱氯过程中对脱硫的影响
• 4.3.5 脱氯过程中对NOx排放的影响
• 4.3.5.1 脱氯过程对NO排放的影响
• 2排放的影响'>4.3.5.2 脱氯过程对NO₂排放的影响
• 2O排放的影响'>4.3.5.3 脱氯过程对N₂O排放的影响
• 4.4 小结
• 第五章 电镀污泥焚烧过程中重金属的迁移规律研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验装置
• 5.2.3 实验方法
• 5.2.3.1 热重实验
• 5.2.3.2 重金属在焚烧过程中迁移规律实验
• 5.2.3.3 重金属在焚烧过程中的排放特征实验
• 5.2.3.4 样品的预处理及其仪器测试方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 电镀污泥焚烧过程中的热分析
• 5.3.1.1 电镀污泥焚烧过程中的热重分析
• 5.3.1.2 电镀污泥焚烧过程中的能谱分析
• 5.3.2 电镀污泥焚烧过程中各种重金属迁移规律分析
• 5.3.2.1 电镀污泥中重金属元素在渣中量的变化
• 5.3.2.2 电镀污泥中焚烧过程中的电镜分析
• 5.3.3 重金属元素在焚烧产物中的分配
• 5.3.3.1 重金属元素的析出率
• 5.3.3.2 重金属元素在渣中的分配
• 5.3.4 各种重金属在焚烧过程中的排放特征
• 5.4 小结
• 第六章 染料残渣焚烧过程中重金属的形态转化机理研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验材料与方法
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 实验装置
• 6.2.3 实验方法
• 6.2.4 重金属形态转化的计算方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 染料残渣焚烧过程中重金属的形态转化机理
• 6.3.2 各种重金属在焚烧过程中迁移规律的预测
• 6.4 小结
• 第七章 医疗垃圾焚烧飞灰的重金属渗滤特性及其稳定化处理研究
• 7.1 引言
• 7.2 实验材料与方法
• 7.2.1 实验材料
• 7.2.1.1 飞灰和底渣的外貌特征
• 7.2.1.2 飞灰的特性
• 7.2.1.3 底渣的特性
• 7.2.1.4 飞灰和底渣的粒径分布特征
• 7.2.1.4 飞灰和底渣的重金属含量
• 7.2.2 实验方法
• 7.2.2.1 浸出时间对重金属渗滤特性的影响实验
• 7.2.2.2 液固比（L／S）对重金属渗滤特性的影响实验
• 7.2.2.3 浸取剂初始pH值对重金属渗滤特性的影响实验
• 7.2.2.4 不同颗粒尺寸下重金属的渗滤特性实验
• 7.2.2.5 高温熔融处理实验
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 浸出时间对飞灰和底渣重金属渗滤特性的影响
• 7.3.2 液固比（L／S）对重金属渗滤特性的影响
• 7.3.3 不同pH值对飞灰渗滤特性的影响
• 7.3.4 不同颗粒尺寸对飞灰渗滤的影响
• 7.3.5 飞灰和底渣中重金属高温熔融稳定化处理研究
• 7.3.5.1 熔融前后飞灰和底渣的形貌特征
• 7.3.5.2 熔融前后飞灰和底渣的能谱和X射线衍射分析
• 7.3.5.3 飞灰和底渣熔融后的浸出毒性分析
• 7.4 小结
• 第八章 全文总结与建议
• 8.1 全文总结
• 8.2 研究的创新点
• 8.3 本文不足之处及下一步工作的建议
• 博士期间论文发表情况
• 致谢