基于加速碳酸化法和燃煤飞灰资源化利用的垃圾焚烧飞灰稳固化研究

论文总字数：27523字

摘 要

城市固体废弃物的焚烧处理不仅会产生大量有毒飞灰，同时还会产生温室气体CO2。本文通过选取某垃圾焚烧厂的飞灰样品，与燃煤流化床飞灰样品混合后，采用压降法研究不同反应温度和反应时间下的混合飞灰碳固定效果。在完成飞灰碳酸化试验后采用TCLP法研究混合飞灰重金属稳固化效果，以达到以废治废的目的，为其工程应用提供一定的实验依据。

对不同反应温度碳酸化处理下吸收CO₂的量进行分析发现，在本文所选取的60℃，80℃，100℃，120℃这四个条件下，100℃时飞灰碳酸化具有最大的CO₂固定量。同时，对不同反应时间条件下，混合飞灰固定CO₂的量进行比较发现，混合飞灰样品在反应时间为24h时具有最大的CO₂固定量。

在飞灰加速碳酸化后的毒性浸出实验中，重金属元素Pb，Zn，Cd，Cu的浸出浓度随碳酸化时间增长而上升，只有Cr的浸出浓度在前半小时呈上升趋势而后下降。从反应温度的影响来看，Pb和Zn的浸出浓度随温度的上升而上升，Cr无明显趋势，而重金属Cd和Cu的浸出浓度则一开始呈上升趋势，分别在80℃和100℃时达到浸出的最大浓度，随后下降。

关键词：生活垃圾焚烧飞灰；碳固定；重金属稳固化；

Abstract

The incineration process of municipal solid waste can not only produce large amounts of toxic fly ash, but also release certain amount of CO₂, which is a kind of Greenhouse Gas. In this paper, fly ash sample was collected from a municipal solid waste incineration power plant and mixed with fly ash sample of coal fluidized bed, and then pressure-dropping method was used to study the effects of different temperature and reaction time on the amount of CO₂ absorbed by the carbonation process. After fly ash carbonation treatment, TCLP was adopted to study the effect of stabilization and solidification of heavy medals in municipal solid waste incineration fly ash, which can provide experimental basis for engineering applications.

It was found that the largest sequestration amount of CO₂ by carbonation process could be achieved when reaction temperature was 100℃. Meanwhile, compared with other reaction time, experiment under 4h had a higher sequestration amount of CO₂.

The leaching toxicity of heavy metals in municipal solid waste incineration fly ash such as Pb，Zn，Cd，Cu were increased as the reaction time of carbonation treatment increased, only the leaching toxicity of Cr increased first and then decreased. As for the effect of reaction temperature, the leaching toxicity of Pb and Zn increase as the temperature increasing, Cr did not have apparent tendency, Cd and Cu reached their optimum at 80℃ and 100℃ respectively.

KEY WORDS: municipal solid waste incineration fly ash; sequestration of CO₂; stabilization/solidification of heavy metals;

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪 论 2

1.1课题的研究背景及意义 2

1.2 加速碳酸化方式固定CO₂的研究现状 3

1.3 燃煤流化床飞灰利用现状 4

1.4加速碳酸化稳固化重金属研究现状 5

1.5本文主要研究内容 6

参考文献 6

第二章 焚烧飞灰与燃煤流化床飞灰物化性质 9

2.1 焚烧飞灰的物化性质分析 10

2.2 燃煤流化床飞灰的物化性质分析 12

2.3 本章小结 15

第三章 飞灰碳酸化固定CO₂的实验研究 17

3.1 实验分析方法 17

3.2碳酸化反应温度对CO₂固定量的影响 18

3.3碳酸化反应时间对CO₂固定量的影响 19

3.4 本章小结 20

参考文献 20

第四章 飞灰碳酸化稳固化重金属实验研究 22

4.1毒性测量方法 22

4.2碳酸化温度对飞灰中重金属稳固化的影响 23

4.3碳酸化时间对飞灰中重金属稳固化的影响 26

4.4 焚烧飞灰中重金属稳固化机理分析 29

4.5本章小结 31

参考文献 31

结 论 2

致 谢 3

第一章 绪 论

1.1课题的研究背景及意义

近年来我国在垃圾无害化处理方面取得一定的进步，但根据建设部最新统计数据表明，至2005年底，全国661个设市城市中仍有325个城市尚未建立生活垃圾处理设施，全国垃圾无害化处理率仅为37.19%^[1]。因此，我国目前必须解决的重点问题之一，是如何最大程度地降低垃圾对环境的污染与破坏。

焚烧技术可使生活垃圾减容高达90%、减量达70%，从而节省用地^[2]，故在我国有着极为广阔的运用前景。但是，焚烧并不是生活垃圾最终处理方式，燃烧后产生底灰、飞灰和大约含12%CO₂的大气排放物^[3]，其中包括大量的二噁英、吠喃等空气污染物。重金属不能被消除，只能迁移和转化，焚烧过程沸点低于焚烧温度且较易浸出的Pb和Cd等在飞灰中富集^[4]。因此飞灰必须按危险废物标准处理^[5]。目前的垃圾焚烧飞灰处理技术主要有热处理和固化/稳定化技术，其中水泥固化和CaO固化应用最为广泛。热处理技术主要包括熔融和烧结技术，此技术花费较高、熔融残渣比未稳定化的飞灰毒性更强并且更难处理因此未广泛应用。目前热处理技术仅在日本、韩国和瑞典等少数国家使用。固化/稳定化技术是利用水泥或其他稳定剂去使有毒物质固定/稳定化^[6]。固化为主的方法增加了处理废物的质量和体积从而增加了额外的运输和处理费用，另外生产固化剂如水泥等增加了能源消耗；而稳定化方法在同种药剂对不同种类重金属处理的普遍适用性及药剂价格方面存在问题。此外，飞灰中有毒物质虽经固化/稳定化处理，但是在受水洗、酸洗后容易浸出^[7-8]。由上可见，目前生活垃圾焚烧飞灰的固化/稳定化处理技术存在一定的缺陷和不足。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：27523字