危险废物焚烧高铅飞灰稳定化固化研究

2021-07-19刘灿杭州立佳环境服务有限公司

节能与环保 2021年6期

关键词：飞灰磷酸药剂

文_刘灿杭州立佳环境服务有限公司

1 试验样品及方法

1.1 样品选取

实验选取飞灰来自杭州立佳环境服务有限公司，该公司采用回转式焚烧炉，共2条焚烧线，其中1#线处理规模2.4t/h，2#线处理规模1.0t/h,焚烧尾气采用石灰干式和循环碱液湿式法结合处理，飞灰通过布袋除尘器过滤后收集。

1.2 试验方法

分别用工业磷酸、工业硫酸亚铁（FeSO4.7H2O）、硫酸铁（AR）、工业硫酸铝（Al2（SO4）3.18H2O）与飞灰进行混合反应，降低飞灰的PH并抑制飞灰中重金属溶出，实现飞灰稳定化固化效果。

2 结果与讨论

2.1 飞灰的物化性质

焚烧飞灰基本化学组成及重金属浸出浓度分析，本项目研究的飞灰来源于危险废物焚烧烟气净气化的布袋灰，对飞灰进行跟踪取样20批，用XRF（能量色散X射线荧光光谱仪）进行元素分析，结果如表1。对其按HJ/T299《固体废物浸出毒性方法硫酸硝酸法》进行重金属浸出毒性实验，并通过耦合等离子发射光谱仪（ICP-AES）进行测试分析，结果如表2。

表1 焚烧飞灰主要化学成分

表2 焚烧飞灰主要指标浸出浓度

表1和表2的检测结果为20批次检测结果平均值。由表1可知，飞灰主要成分为Cl、Ca、K、Na、Si、Al、O等；而重金属则以Zn、Pb、Cr、Cu为主。其主要含钙化合物判断为氢氧化钙、碳酸钙、氯化钙、亚硫酸钙等；还有钾、钠、铝、镁、硅等的化合物和重金属污染物等。由表2可知，TCLP浸出实验主要超标物为重金属Pb，部分批次接近1000mg/l，主要与公司焚烧含铅油漆渣所致。另外，由于处置大量含卤素溶剂和塑料等以及中和酸性尾气过程喷入的过量的石灰，使飞灰的浸出pH和水溶性盐浓度维持在较高状态。

2.2 固化后pH值对飞灰Pb浸出浓度影响

随机抽取不同批次飞灰混匀，称取一定量混匀样品，加入不同量的磷酸溶液（25%）调节至不同PH进行固化实验，考察不同pH下对飞灰Pb的固化效果，实验结果见图1。

图1 Pb的浸出浓度随固化后pH值变化

由图1可知，用磷酸调节pH至7～11时，焚烧飞灰固化后Pb的浸出浓度在1.2mg/l以下，小于7或大于11时，浸出浓度随pH减小或增大逐渐升高。判断由于铅为两性金属，用磷酸调节pH时，飞灰内Pb部分以Pb3（PO4）2和 Pb(OH)2形式存在，Pb(OH)2在酸性碱性条件下均有部分溶解，使浸出浓度升高。

2.3 高铅飞灰稳定化固化药剂的选择

根据以上分析结果，若使飞灰稳定化固化效果较为理想，所选用药剂需同时满足以下3个条件：

①降低飞灰固化后的pH值。

②能够与Pb结合生成不溶或难溶物质。

③能够降低飞灰稳定化固化后的可溶性盐。

根据以上3个条件进行筛选，研究主要选用工业磷酸、工业硫酸亚铁（FeSO4.7H2O）、硫酸铁（AR）、工业硫酸铝（Al2（SO4）3.18H2O）、工业聚合硫酸铁做为稳定化药剂，药剂规格均为实验室用的分析纯。

实验选用同一批次、同样重量、同种规格飞灰（Pb浸出浓度547mg/l，pH12.22，水溶性盐29.8%），分别加入上述所选用的药剂进行固化，不同药剂添加量固化后Pb浸出浓度如表3所示，不同药剂稳定化固化Pb浸出浓度随药剂添加量变化如图2所示。

表3 不同药剂添加量固化后Pb浸出浓度（mg/L）

图2 不同药剂稳定化固化Pb浸出浓度随药剂添加量变化

由表3和图2可以看出，药剂添加量达到一定程度后，以上药剂对铅的固化效果均可达到要求，添加量相同时，药剂的固化效果是磷酸>硫酸铝=聚合硫酸铁>硫酸铁>硫酸亚铁。以上分析，磷酸对Pb的固化效果最好，其次为硫酸铝和聚合硫酸铁。工业硫酸铝和聚合硫酸铁效果相对较好。但从经济效益考虑，工业硫酸铝要好于另外两种。