固体添加剂对垃圾掺烧污泥焚烧飞灰高温过程中重金属挥发特性的影响

在研究垃圾与污泥掺烧后焚烧飞灰中重金属浸出特征的基础上,重点研究了飞灰在1 000 ℃条件下高温处置过程中重金属(Cu、Zn 、Pb、Cd)随不同停留时间的挥发特性及添加剂(CaO、Al₂O₃、SiO₂、高岭土、粉煤灰)对重金属转化与挥发特性的影响。研究结果表明,飞灰中重金属Zn、Pb、Mn含量较高,Ni的含量较低,而毒性较大的Cd达到29.4 mg/kg。浸出液中七种金属都满足危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996),并且重金属的浸出浓度受浸取时间及浸取液pH值影响较大。在同样的高温处置条件下,焚烧飞灰中不同重金属的挥发特性有较大的差别。其中,Pb表现出易挥发的特性,其挥发率超过80%,而Cu挥发性较小,其挥发率小于30%。综合来看,飞灰中重金属的挥发性大小依次为Pb>Cd>Zn>Cu。飞灰中添加Al₂O₃和高岭土可以抑制Cd的挥发,添加Al₂O₃后Pb的挥发率有所减少,添加SiO₂、CaO、高岭土、粉煤灰均使Zn的挥发率降低,而对Cu的挥发率没有抑制作用,这与飞灰中高Cl含量及各痕量元素化合物对固体添加剂活性位选择性的竞争吸附有关。     

生物质气化发电厂灰渣中微量元素的分布与富集规律

采用电感耦合等离子体发射光谱仪，研究了生物质气化发电厂灰渣中元素As、Al、Br、Ca、Cd、Cl、Cr、Cu、F、Fe、Ga、K、Mg、Mn、Na、Ni、P、Pb、S、Si、Sr、Ti、Zn在气化器底灰、淋洗器灰和旋风分离器灰中的质量分数，并分析了这些元素在不同粒径3种灰渣中的分布规律。结果表明，大部分极易挥发的元素，如卤族元素、碱金属元素主要在淋洗器中存在，表明了它们在飞灰颗粒中的富集。旋风分离器灰在灰渣中所占比例为10%左右，以粗灰为主，灰中Fe、Si、Ni、Pb、Zn、Cr、Cd为多；表明了此灰中重金属元素积累。在气化炉底灰中以K、S、Mn、Cu为主。元素随颗粒物粒径大小和元素性质的不同，呈现不同的富集规律。     

煤中痕量元素在循环流化床锅炉中的迁移行为与富集特性

对天津市某电厂循环流化床(CFB)锅炉燃用的原煤及燃烧产物底灰、飞灰、细飞灰(≤50 μm)进行痕量元素含量的测定,分析了Be、Zn、Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb 13种痕量元素在燃烧过程中的迁移行为,揭示了痕量元素在CFB锅炉中的分配、富集特性。结果表明,CFB锅炉中,较低的炉温对于痕量元素的迁移富集产生了较大的影响。由相对富集系数得知,Be、V、Co、Se在底灰中耗散,在飞灰中富集,Zn、Mn倾向于在底灰中富集,元素Cd、Pb、Ni、Cu挥发性较强,在底灰和飞灰中均是耗散。As受钙氧化物影响,挥发性表现并不明显。Hg在底灰和飞灰中相对富集系数均很低,表明Hg在整个燃烧过程中以气态形式排放;Hg、As、Se、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb均有向小颗粒物中富集的趋势。根据相对富集系数以及研究的13种元素在低温CFB锅炉中的迁移行为,将这些元素分为三类:A类(E_R<0.1),主要是以气态形式排放元素Hg;B类(0.1R≤0.85),较易挥发元素As、Be、Ni、Cu、Se、Cd、Pb、Co、V;C类(E_R>0.85),主要残留在固体产物中元素Zn、Mn、Cr。     

城市生活垃圾焚烧飞灰重金属的浸出特性

对用流化床焚烧炉混烧垃圾和煤的布袋飞灰进行了重金属的TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)浸出特性实验，探讨了液固比、初始pH值及浸出时间对飞灰中重金属Pb、Cr、Cd、Ni、Cu、Zn的浸出影响。结果表明，重金属的浸出量都随着液固比的增加而增加，其中Cr、Cu一般呈上升趋势，Cd、Ni、Zn在液固比大于20时曲线变化较平缓，Pb的浸出规律比较特殊，有一个明显的波峰和波谷。重金属在浸取液的pH≤2.90时的浸出浓度远远大于pH≥4.03时的浸出浓度。Pb、Cr、Zn随着浸出时间的增加，浸出浓度下降，而Cd、Ni上升，Cu是先上升后下降。在液固比、初始pH值及浸出时间这三个影响因素中，pH值对重金属的浸出影响较大，重金属在酸性环境下较易浸出。     

利用旋风炉玻璃化处理垃圾焚烧飞灰实验研究

在自行设计的旋风炉实验台上对焚烧飞灰进行玻璃化熔融实验,系统研究了焚烧飞灰熔融前后微观形貌、灰渣中重金属特性和浸出特性。实验结果表明,焚烧飞灰旋风熔融后成黑色的脆硬玻璃态熔渣,表层呈浅黄色。在熔渣中N i、Cr的固溶率最高,均超过95%以上;低熔点重金属多数挥发至熔融烟气和熔融烟道飞灰颗粒中,Cd的固溶率仅有21%,Pb和Zn部分固溶于玻璃态熔渣中,两者固溶率可达42%以上。Cu和As的固溶率分别为37%和18%。熔融后的玻璃态熔渣重金属浸出率明显低于熔融前的焚烧飞灰,且均低于美国EPA的标准限值。     

开封县污水处理厂污泥资源化利用的潜在生态风险分析

以开封县污水处理厂污泥为实验材料,分析了污泥基本理化性质和Cu、Pb、Cr、As、Ni、Zn、Mn等元素的含量,利用BCR提取法研究其存在形态特征,并利用潜在生态危害指数法(RI),对污泥中重金属农用可能带来的潜在风险进行了综合性评价.结果表明,污泥的基本理化性质满足CJ/T309-2009农用泥质标准,污泥中所测元素含量均符合国家农用控制标准(GB 18918-2002),但Zn、Cu、Cr、As、Mn含量高于开封市潮土背景值.污泥中Mn主要以酸溶态和可还原态形式存在,Zn主要以可还原态形式存在,Ni在5种形态的分布差异不大,Cu、Pb主要以有机物结合态形式存在.单因子指数、内梅罗综合污染指数、地累积指数法对供试污泥样品的评价结果均为重污染水平,潜在生态危害指数48.92,属低风险水平.     

酸洗污泥与煤共燃烧过程中重金属的迁移分布研究

采用高温管式炉系统进行酸洗污泥与煤共燃烧实验。对共燃烧后As、Cr、Ni、Cd、Cu、Mn、Pb、Zn、Sb、Se重金属元素在烟气、飞灰及炉渣中的分配率进行分析。结果表明,Cd、Se、Zn是易挥发重金属,主要分布在烟气和飞灰中。Cd在烟气中的最大分配率为61%;Se在烟气中的分配率为38.58%~94.612%;Zn在低、高温段分别主要分布在烟气和飞灰中。As、Cu、Pb、Sb是半挥发重金属,Pb在炉渣中的分配率较稳定,分配率为42.67%~64.76%,在烟气和飞灰中的分配率波动较大,其分配率分别是14.176%~45.79%和9.78%~32.55%;Sb在烟气中的最大分配率为37.64%;温度升高反而会抑制As、Cu挥发,这与高温下As、Cu易与矿物质反应生成络合物有关。Ni、Cr、Mn属于难挥发重金属,绝大部分残留在炉渣中,且分配率对温度变化不敏感。赋存于炉渣中的Cr、Ni分别超过95%和97%;随着温度升高,Mn在炉渣中的分配率由71.46%增加到96.89%。     

煎煮对几种特色南药中重金属元素含量和形态影响

考察了几种特色南药中重金属(Cd,Cr,Cu,Fe,Mn,Ni,Pb,Sr,Zn)的含量状况,并采用形态连续萃取法分析重金属在药材中的形态分布,研究了药材煎煮时药材中重金属的释放及煎煮过程对药材中重金属形态分布的影响。结果表明,几种南药中Cr,Pb,Zn的含量较高,且巴戟天中的重金属总量高于限量标准;原药材中Cr,Cu,Mn,Ni,Pb和Zn主要存在于有机态和残留态,Fe和Sr主要存在于残留态。煎煮使南药中大量重金属迁移到药汤中;药汤中Cu,Mn,Cr,Pb和Zn主要来自于其在药材中的可交换态、碳酸盐结合态和有机态,而药汤中Sr,Ni和Fe不仅包含其非残留态,更多来自于它们的残留态。为减少药汤中重金属,对于Cu,Mn,Cr,Pb和Zn既要控制在药材中的总量,且需降低它们在药材中的非残留态含量;对于Fe,Ni和Sr则主要是控制其在药材中的总量。     

生活垃圾流化床热处置中重金属迁移分布研究

在流化床实验装置上研究模拟生活垃圾热解、气化、焚烧等热处置过程中重金属Cd、Pb、Zn及Cu的迁移转化,分析氧化还原气氛及温度对重金属挥发特性的影响。结果表明,高温及还原性条件促进了Cd、Pb及Zn的挥发;而氧化性气氛有利于Cu的迁移。热力学平衡模拟结果表明,金属在氧化和还原气氛下的转化途径不同。在还原性气氛下,金属主要以元素态单质或硫化物的形式存在,其熔沸点高低决定了金属挥发程度。反之,CuCl_3等氯化物的生成促进了Cu在氧化性气氛下的挥发。金属基反应在氧化性气氛下得到加强,提高了Cd、Pb及Zn向气相产物转化的起始温度。进一步考察重金属在不同组分的分布及富集规律,大部分以气相形式挥发的重金属易在降温过程中冷凝并富集于飞灰。气流夹带亦是导致重金属迁移的重要原因,流化床的高气速特性对重金属分布有显著影响。     

脱水污泥与秸秆掺烧及重金属迁移转化特性研究

在一台实验室规模的内循环流化床中,研究了700?850 ℃下脱水污泥与玉米秸秆的掺烧反应.目的是研究不同温度、污泥掺混比、二次风比率对掺烧后NO排放以及各种重金属在底灰、飞灰、烟气中迁移规律.结果表明,在实验工况下,随着温度升高,NO排放上升,底灰中V、Cr、As、Sb、Hg含量先增大后减小,Zn、Cu、Se、Cd与之...     

Behaviour of inorganic constituents of municipal sewage sludge during fluidized-bed combustion

The fate of main heavy metals in municipal sewage sludge (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, and Zn) was investigated using a fluidized-bed reactor. The behaviour of metals in the incinerator was explored by comparing metal contents in the two main ash streams: bottom (in-bed) ash and ash separated by a cyclone (cyclone-catch ash). All metals showed enrichment in the cyclone ash. The ash originating from sewage sludge is thermally quite stable consisting of quartz, hematite, spar(s), mica(s), apatite, and anhydrite. It does not soften nor becomes sticky and does not tend to agglomerate at temperatures up to 950°C.     

Leachability of toxic elements from solid wastes

We have examined the leachability of the toxic elements cadmium, arsenic, mercury, and selenium from solid wastes. The solid wastes studied are municipal incinerator ash, coal fly ash, hospital incinerator ash, raw sewage sludge, sewage incinerator bottom ash, and sewage incinerator lagoon ash (which is a combination of bottom and fly ashes). Cadmium displayed the greatest leachability in all waste types, with 76% leached from the municipal refuse incinerator ash. Although the sources of elements in the wastes are diverse, the leachability and hence the bioavailability in the incinerator ash appears mainly determined by the volatility of the element.     

A Sequential Extraction Method Measures the Toxic Metal Content in Fly Ash from a Municipal Solid Waste Incinerator

The purpose of this research was to develop an optimized pretreatment procedure for toxic metals (Pb, Cd, Zn and Cu) content in fly ash from a municipal waste incinerator. In addition, modified sequential extraction procedures were used to characterize the chemical composition of the fly ash samples. The sequential extraction resolved the fly ash elements into the following chemical forms: soluble, exchangeable, carbonate, oxide, organic, and silicate compounds. Certified reference city waste incineration ash (BCR.176) was used as target ash samples. A H₂O₂+HNO₃+HF mixed acid digestion solution with a low temperature evaporation procedure was selected as optimal for the fly ash digestion. The digested solution was analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP‐MS), which effectively determined the concentrations of the toxic metal elements in BCR.176. Except for Cd, the recovery of Pb, Zn, and Cu under H₂O₂+HNO₃+HF digestion and their sequential extraction procedures were higher than 95%. The relative standard deviations (RSD) for recoveries of the four elements were within 10%. Furthermore, the sequential extraction procedure's results provided information on the potential mobility of the studied elements. Most of the Cd was bound to water‐soluble and carbonate material in the fly ash samples. Most of the Pb, Zn, and Cu was released to carbonates and bound to organic matter in the fly ash samples.     

大庆地区城市污泥中重金属元素含量水平调查与分析

采用原子吸收光谱法和原子荧光光谱法测定了大庆市四座生活污水处理厂污泥中重金属元素含量,平行测定的相对标准偏差在1.6%~4.6%,加标回收率在93.6%~102.1%,表明方法的精密度和准确度都较好,四个污水处理厂污泥中重金属总量大小依次为ZnCuCrPbNiCd,锌的含量高可能与城市排水管道大多采用镀锌材料以及锌的理化性质有关。将其含量水平与标准比较发现:大庆城市污泥中重金属含量水平不高,完全符合《农用污泥中污染物控制标准》的重金属标准,为城市污泥处理、处置和环境管理提供可靠的数据支持。     

Dynamics of Heavy Metals in Soils of a Reed Bed System

Abstract

Heavy metal balances of a reed bed system (soil pH > 7, carbonate content about 30%) continuously flooded with sewage during 5 years indicate that only Pb, Zn, Cd and Cu were partly stored in the soil. Strong reductive conditions, high sewage percolation and metal complexation with soluble organic compounds caused a considerable leaching of Fe, Mn, Ni and Cr from the soil and formation of amorphous iron oxides. The results indicate that continously flooded reed bed systems with high percolation rates are not suitable for the elimination of heavy metals. Conversely, it should be possible to purify metal contaminated soils through percolation of sewage with low metal content.