垃圾焚烧飞灰熔融分离过程烟气中重金属迁移规律研究

论文摘要

垃圾焚烧处理能有效实现垃圾的减量及资源化利用,降低垃圾对环境的危害,是目前国内外垃圾处理的主要方法之一。垃圾焚烧所产生的飞灰中含有浸出浓度超出固体废物浸出毒性鉴别标准的重金属等物质,若不经有效处置,会带来严重的环境污染。本文针对垃圾焚烧飞灰重金属污染问题,以重庆市同兴垃圾焚烧厂飞灰为研究对象,对垃圾焚烧飞灰理化性质、高温熔融分离工艺、重金属在烟气中迁移规律等进行了实验研究。结果表明:垃圾焚烧飞灰密度为0.6723 g/cm3,粒径分布较均匀,颗粒表面粗糙;平均热灼减率达9.185%;飞灰中各元素主要以氧化物形式存在,主要氧化物有:CaO(23.79%)、SiO2(15.24%),其次为:Al2O3、Na2O、K2O、Fe2O3、MgO。飞灰浸出毒性试验表明,飞灰的中锌、铅、镉、铬等浸出浓度均高于固体废物浸出毒性鉴别标准。采用高温熔融分离,袋式除尘法收集处理熔融烟气的工艺方法,结合热力学模拟计算分析,研究了焚烧垃圾飞灰高温熔融分离过程中重金属在烟气中的迁移分布规律。熔融分离的适宜工艺条件为:温度1350℃、碱度1.1、熔融时间25min左右。高温熔融分离过程中,迁移到烟气中的主要元素为Zn、Pb、Cl、K、Na,其中ZnS、ZnO、PbCl2、KCl、NaCl等占90%左右。其他元素Mn、Cu、Cd、Ba、As、Hg、Ti、Cr在烟气中为微量。Hg主要以氯氧化物、硫氯化物形态存在,可通过冷凝收集全部分离。采用铁浴进行熔融分离时, Cr、Mn、Fe、Cu等高沸点元素主要分配在铁相中,其中Mn、Fe进入铁相达到90%以上, Cr、Cu约70%进入铁相中。Pb、Zn的挥发率较高,在本实验条件下,熔融20分钟后,进入烟气中的Pb、Zn分别为80%、70%左右,随熔融温度、碱度增加而上升,几乎不随熔融时间发生变化;Cr的挥发率非常低,随熔融时间增加而降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 垃圾焚烧飞灰处理技术
• 1.1 垃圾焚烧处置概况
• 1.2 飞灰中重金属提取分离法
• 1.3 水泥固化法
• 1.4 化学药剂处理法
• 1.5 熔融固化法
• 1.5.1 熔融炉
• 1.5.2 熔融处理技术研究进展
• 1.6 飞灰处置方法的比较
• 1.7 课题研究目的与研究内容
• 2 垃圾焚烧飞灰特性研究
• 2.1 飞灰物理性质
• 2.1.1 飞灰的密度
• 2.1.2 飞灰的热灼减率
• 2.1.3 飞灰的微观性质研究
• 2.1.4 飞灰粒径测量
• 2.2 飞灰的化学性质
• 2.2.1 化学组成
• 2.2.2 飞灰中重金属含量
• 2.3 飞灰的浸出毒性
• 2.4 本章小结
• 3 垃圾焚烧飞灰高温熔融分离试验研究
• 3.1 试验方法
• 3.1.1 样品制备
• 3.1.2 熔融方式
• 3.2 试验装置设计
• 3.2.1 熔融分离处理系统
• 3.2.2 烟气收集系统
• 3.2.3 分析测试方法
• 3.3 试验方案设计
• 3.4 熔融分离试验结果与讨论
• 3.4.1 熔融烟气中二次飞灰的产量
• 3.4.2 熔融烟气中二次飞灰的组成
• 3.4.3 熔融烟气中二次飞灰的重金属含量
• 3.4.4 重金属在熔渣、铁渣、熔融烟气二次飞灰中的分配
• 3.5 本章小结
• 4 熔融分离过程烟气中重金属的迁移分布规律
• 4.1 熔融烟气中重金属迁移分布规律的模拟研究
• 4.1.1 热力学计算分析方法
• 4.1.2 熔融分离过程中金属元素迁移规律的热力学分析
• 4.1.3 熔融烟气中Pb、Zn 迁移分布规律的热力学分析
• 4.2 熔融分离试验结果分析
• 4.2.1 碱度对烟气中重金属迁移分布的影响
• 4.2.2 时间对烟气中重金属迁移分布的影响
• 4.2.3 温度对烟气中重金属迁移分布的影响
• 4.2.4 熔融方式对烟气中重金属的迁移分布的影响
• 4.3 烟气收集处理工艺
• 4.3.1 烟气除尘技术概况
• 4.3.2 实验室烟气收集处理方法
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录