危险废物焚烧飞灰的稳定化研究

2016-11-03张文超李殿秀陈胜杰李晓娟赵永德

河南化工 2016年9期

关键词：螯合剂飞灰填埋场

张文超，李殿秀，陈胜杰，李晓娟，赵永德

(1.河南天辰环保科技股份有限公司，河南郑州　451192 ； 2.河南省科学院化学研究所，河南郑州　450002)

危险废物焚烧飞灰的稳定化研究

张文超1，李殿秀1，陈胜杰1，李晓娟1，赵永德2

(1.河南天辰环保科技股份有限公司，河南郑州451192 ； 2.河南省科学院化学研究所，河南郑州450002)

通过对危险废物焚烧处理所得飞灰的化学分析，发现飞灰中多数重金属离子的浸出毒性都超过国家所规定的允许进入安全填埋场浓度限值，其中铅的浸出毒性达到36.547 mg/L，是国标的7.31倍，利用Na2S、FeSO4·7H2O、螯合剂对其进行稳定化处理。处理效果显示：螯合剂>Na2S>FeSO4·7H2O，通过添加0.8%的螯合剂，处理后的飞灰已达到国家所规定的各项控制指标。

危险废物；焚烧飞灰；稳定化处理

危险废物焚烧处理所产生的飞灰由于含有较多的重金属使其被作为危险废物[1]。目前，针对危险废物焚烧飞灰稳定化处理的研究较多，主要是通过添加硫化物、磷酸盐、螯合剂等将重金属离子固定[2-5]。本文通过对危险废物焚烧飞灰成分的分析及其浸出毒性的研究，选用解毒药剂对其进行稳定化处理，检测并对比其处理效果，从而为危险废物焚烧飞灰的稳定化处理药剂选用提供一定的理论及实验指导。

1　实验原料及方法

实验用飞灰取自河南省某危险废物处置公司，该企业处理能力为30 t/d，采用“回转窑+二燃室”处理工艺，烟气经急冷后进入干法脱酸系统，后由布袋除尘器对飞灰进行收集，该焚烧处置工艺在稳定后，通过连续取样，经四分法选定实验用飞灰。经过实验测定，该批次飞灰的含水率为0.5%，pH值为11.35，粒径<149 μm。

实验用螯合剂取自山东省淄博市某化工厂，该螯合剂呈橘红色液体，有效组分为胺基硫，含量为30%，pH值为13，密度为1.13 g/mL。实验用设备有火焰原子吸收光谱仪(FAAS)、723可见分光光度计、烘箱、搅拌机等。

1.1浸出毒性测定

实验参照GB/T 17138《土壤质量铜、锌的测定》、GB/T 17141《土壤质量铅、镉的测定》、GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别》等国家标准对飞灰进行测定，并将其与GB 18598-2001《危险废物污染填埋标准》进行对比。

1.2飞灰稳定化处理

根据前期实验，分别称取3×100 g飞灰置于3个烧杯中，加入100 mL蒸馏水，搅拌均匀，分别外加0.8%的Na2S、FeSO4·7H2O及螯合剂进行稳定化实验，用玻璃棒连续搅拌直至飞灰成泥浆状，将其转移至搅拌机下，搅拌1.5 h后静置24 h，随后将其转移至烘箱内干燥，将实验所得样品进行检测。

1.3螯合剂用量

称取4×100 g飞灰置于4个烧杯中，加入100 mL蒸馏水，搅拌均匀，分别加0.3%、0.5%、0.8%、1.2%的螯合剂按飞灰稳定化处理步骤进行稳定化实验，将实验所得样品进行检测。

2　结论及分析

2.1飞灰浸出毒性

经检测，该批次飞灰浸出液污染物质浓度检测结果及GB 18598-2001《危险废物污染填埋标准》所规定的浓度限值如表1所示。

表1　飞灰浸出毒性检测结果

从表1可以看出，作为正常工况运行所产生的飞灰，除铜、镍外，其余各项检测指标均高于国家所规定的控制限值，特别是铅含量是国标的7.31倍。因此，该批次飞灰必须经稳定化处理后方可进入安全填埋场。

2.2稳定化处理

通过添加不同类型的螯合剂对其进行固化/稳定化处理，实验结果如表2所示。

表2　不同药剂稳定化飞灰浸出毒性检测结果　　　　　　　　　　　　　mg/L

从表2可以看出，当添加0.8%不同类型解毒剂时，原灰中的各项重金属离子都呈现出一定程度的降低。从药剂处理效果来看，螯合剂>Na2S>FeSO4·7H2O，原因可能是由于螯合剂中的胺基硫属于极性分子，带负电荷，能够在其周围形成负电场，从而吸纳飞灰中的各种带正电的重金属离子，形成难溶性沉淀，而Na2S和FeSO4·7H2O在对重金属离子进行氧化还原反应时具有选择性，处理效果相对单一，很难保证所有重金属离子都发生沉淀反应[6-7]。再者，螯合剂性能较无机螯合剂稳定，应用性广，检测结果显示，螯合剂处理后飞灰的各项检测指标均低于国家规定的控制限值。

2.3螯合剂用量

通过实验检测，添加不同剂量螯合剂的处理效果如表3所示。

从表3可以看出，随着螯合剂添加量的增大，各项重金属离子的浸出量逐渐降低，当螯合剂的添加量为0.5%时，尚有部分检测指标与国标限值接近，而当螯合剂的添加量增大至0.8%时，各项重金属离子的检测值均已满足国家所规定的进入安全填埋场浓度限值，添加量继续增大时，重金属离子的浸出量进一步下降，从经济角度考虑，确定该类型螯合剂添加量为0.8%。

3　结论

焚烧飞灰中大多数的重金属离子的浸出量都超过国家所规定的允许进入安全填埋场的浓度限值；各类解毒剂的处理效果表现为：螯合剂>Na2S>FeSO4·7H2O；当螯合剂的添加量为0.8%时，处理后飞灰的各项检测值已符合进入安全填埋场的标准，添加量继续增大时，处理效果进一步优化。

[1]郭玉文,王伟,乔玮,等.危险废物焚烧飞灰中重金属污染特性[J].北京科技大学学报,2006,28(1):17-21.

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Research on Stabilization of Hazardous Waste Incineration Fly Ash

ZHANG Wenchao1， LI Dianxiu1， CHEN Shengjie1， LI Xiaojuan1， ZHAO Yongde2

(1.Henan Tianchen Environment Protection Science & Technology Co.Ltd , Zhengzhou451192 , China ； 2.Institute of Chemistry , Henan Academy of Science , Zhengzhou450002 , China)

According to analyze the fly ash which produced from incineration disposal of hazardous waste,the results show almost all the leaching toxicity of heavy metals have exceed the concentration limits which can be allowed into safe landfill, and the Pb has reached to 36.547 mg/L which is 7.31 times of the national standard,and then using Na2S,FeSO4·7H2O and chelating agent to stabilize it,the effect shows that chelating agent>Na2S>FeSO4·7H2O, and the stabilization of fly ash has reached to all control indexes by 0.8% chelating agent added.

hazardous wastes ; incineration fly ash ; stabilization