关键词：垃圾飞灰;;机械研磨;;重金属固化;;浸出特性;;形态转化
摘 要：随着我国城市生活垃圾产生量的快速增长,如何对其进行无害化处理和资源化利用直接影响城市居民的日常生活质量和城市的可持续发展。焚烧法具有减容、减量、资源化利用的显著优势,正得到越来越多地使用,但是垃圾焚烧产生的飞灰中含有重金属带来的环境污染问题也不容忽视。机械研磨作为一种处理固体颗粒的方法,操作简便,处理效率高,通用性强,近年来开始逐渐被应用于危险废弃物处理领域。本文采用机械研磨法处理垃圾焚烧飞灰,对飞灰中的重金属进行固化处理,抑制飞灰中重金属的浸出。本文首先对采集自武汉两个实际垃圾焚烧电厂的炉排炉飞灰和流化床飞灰选用氧化锆材质的球磨罐和磨球对飞灰进行机械研磨处理。通过对比研究机械研磨和水洗两种处理飞灰的方法,发现研磨过程中添加的去离子水对飞灰中重金属影响较小,是机械研磨过程本身对飞灰中的重金属产生了影响。接着对机械研磨前后得到的飞灰采用TCLP法进行重金属浸出毒性分析,发现经过机械研磨的飞灰中重金属浸出明显减少,重金属元素的浸出浓度和相对浸出率均明显下降,研磨24 h后飞灰的浸出毒性能够满足标准限值要求,其中炉排炉飞灰的效果较明显。炉排炉飞灰中的Cr、Cu、Zn、Pb四种元素经过机械研磨后相对浸出率下降幅度均超过90%,流化床飞灰中Cr、Cu、Zn、Cd和Pb五种重金属元素的相对浸出率也明显下降,下降幅度在43%—80%之间。接下来为了研究机械研磨后飞灰中重金属浸出减少的具体原因,本文对机械研磨前后飞灰的物理化学特性进行测试,发现机械研磨后飞灰表面变粗糙,颗粒尺寸变小,孔体积、平均孔径和比表面积均明显增大,孔型结构变丰富,大孔、中孔数量明显增加,孔容随粒径的分布变宽,增强了飞灰自身对重金属的固化能力。继续对机械研磨前后的飞灰进行重金属形态分布测试,可以发现较活泼的酸可溶态、可氧化态、可还原态所占比例减少,而被认为在自然环境中不会浸出的稳定的残渣态所占的比例增加。对比两种飞灰的变化,发现机械研磨对炉排炉飞灰的表面形貌、孔型结构、比表面积等作用更明显,研磨后炉排炉飞灰中重金属残渣态的比例增加较多,导致炉排炉飞灰中重金属的固化效果更好,炉排炉飞灰中重金属的浸出毒性减少更为明显。本文通过研究得出采用机械研磨法处理垃圾焚烧飞灰能够明显减少飞灰中重金属浸出,降低飞灰中重金属的浸出毒性。机械研磨对飞灰中重金属的存在形态产生作用,促进重金属元素的存在形态由较活泼的形态向稳定的残渣态转化,从而实现飞灰中重金属的固化。
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