生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的穩(wěn)定化及其機(jī)理研究
垃圾焚燒飛灰是垃圾焚燒處理(如城市生活垃圾焚燒、醫(yī)療廢棄物焚燒等)過程中除塵設(shè)備所收集的灰分.飛灰一般呈灰白色或深灰色,粒徑一般小于300μm,顆粒形態(tài)多樣化.由于飛灰中含有大量的重金屬、微量的二口惡英和呋喃等有機(jī)污染物,若不能有效處置,容易導(dǎo)致污染擴(kuò)散.飛灰中的重金屬通常優(yōu)先附著在顆粒物的表面,從而使他們更容易通過液體介質(zhì)從飛灰中釋放進(jìn)入到土壤、地表水和地下水.研究表明,飛灰顆粒尺寸越小,其中富集的重金屬濃度越高,且焚燒改變了金屬的形態(tài),使其轉(zhuǎn)化為更易遷移的形式.飛灰的污染控制及管理已經(jīng)引起社會(huì)廣泛關(guān)注,國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的環(huán)境法規(guī)均將其歸類為危險(xiǎn)廢物,其安全處置技術(shù)已成為環(huán)境工程的研究熱點(diǎn)之一.因此,如何妥善處置飛灰中的重金屬是目前面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題.
為了能有效利用這些污染物或減少它對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害,如今飛灰的處理主要有3種方法:(1)固化/穩(wěn)定化;(2)分離;(3)熱處理.其中,固化/穩(wěn)定化中的藥劑穩(wěn)定化相對(duì)其他處理技術(shù),具有低增容、低成本和易操作等優(yōu)勢(shì)而成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn).
所以本研究選擇固化/穩(wěn)定化中的藥劑穩(wěn)定化作為飛灰的重金屬處理方法.藥劑穩(wěn)定化是利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程[12].除了傳統(tǒng)的硫化鈉、磷酸鹽等無機(jī)類藥劑外,國(guó)內(nèi)外已有一些對(duì)于研制合成的新型螯合劑的飛灰重金屬穩(wěn)定效果研究.
我國(guó)在2007年頒布實(shí)施了新的《固體廢物浸出毒性浸出方法—醋酸緩沖溶液法(HJ/T300-2007)》[15],要求以pH2.64的醋酸緩沖溶液作為浸提劑對(duì)飛灰進(jìn)行浸出毒性測(cè)試,這相比于之前的《固體廢物浸出毒性浸出方法—水平振蕩法(GB5086.2-1997)》(浸提劑的pH7)和美國(guó)*環(huán)境保護(hù)局(EPA)的TCLP(浸提劑的pH2.88)都較嚴(yán)格,所以之前的很多重金屬穩(wěn)定劑單一添加處理飛灰已經(jīng)不能夠達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)》所規(guī)定的限值.本文以中國(guó)西南某垃圾焚燒廠所產(chǎn)生的飛灰為對(duì)象,研究了一種二乙基二硫代氨基甲酸鹽(DTC)類有機(jī)重金屬螯合劑和磷酸鈉及他們的混合配比對(duì)飛灰中多種重金屬的穩(wěn)定化效果,并研究了其對(duì)飛灰中重金屬的穩(wěn)定化機(jī)理,以尋求螯合能力強(qiáng)、使用方便且成本低的混合焚燒飛灰穩(wěn)定化藥劑配比,為飛灰的藥劑穩(wěn)定化處理提供更多選擇.