危險廢物焚燒高鉛飛灰穩定化固化研究

文_劉燦 杭州立佳環境服務有限公司

1 試驗樣品及方法

1.1 樣品選取

實驗選取飛灰來自杭州立佳環境服務有限公司，該公司采用回轉式焚燒爐，共2條焚燒線，其中1#線處理規模2.4t/h，2#線處理規模1.0t/h,焚燒尾氣采用石灰干式和循環堿液濕式法結合處理，飛灰通過布袋除塵器過濾后收集。

1.2 試驗方法

分別用工業磷酸、工業硫酸亞鐵（FeSO4.7H2O）、硫酸鐵（AR）、工業硫酸鋁（Al2（SO4）3.18H2O）與飛灰進行混合反應，降低飛灰的PH并抑制飛灰中重金屬溶出，實現飛灰穩定化固化效果。

2 結果與討論

2.1 飛灰的物化性質

焚燒飛灰基本化學組成及重金屬浸出濃度分析，本項目研究的飛灰來源于危險廢物焚燒煙氣凈氣化的布袋灰，對飛灰進行跟蹤取樣20批，用XRF（能量色散X射線熒光光譜儀）進行元素分析，結果如表1。對其按HJ/T299《固體廢物浸出毒性方法 硫酸硝酸法》進行重金屬浸出毒性實驗，并通過耦合等離子發射光譜儀（ICP-AES）進行測試分析，結果如表2。

表1 焚燒飛灰主要化學成分

表2 焚燒飛灰主要指標浸出濃度

表1和表2的檢測結果為20批次檢測結果平均值。由表1可知，飛灰主要成分為Cl、Ca、K、Na、Si、Al、O等；而重金屬則以Zn、Pb、Cr、Cu為主。其主要含鈣化合物判斷為氫氧化鈣、碳酸鈣、氯化鈣、亞硫酸鈣等；還有鉀、鈉、鋁、鎂、硅等的化合物和重金屬污染物等。由表2可知，TCLP浸出實驗主要超標物為重金屬Pb，部分批次接近1000mg/l，主要與公司焚燒含鉛油漆渣所致。另外，由于處置大量含鹵素溶劑和塑料等以及中和酸性尾氣過程噴入的過量的石灰，使飛灰的浸出pH和水溶性鹽濃度維持在較高狀態。

2.2 固化后pH值對飛灰Pb浸出濃度影響

隨機抽取不同批次飛灰混勻，稱取一定量混勻樣品，加入不同量的磷酸溶液（25%）調節至不同PH進行固化實驗，考察不同pH下對飛灰Pb的固化效果，實驗結果見圖1。

圖1 Pb的浸出濃度隨固化后pH值變化

由圖1可知，用磷酸調節pH至7～11時，焚燒飛灰固化后Pb的浸出濃度在1.2mg/l以下，小于7或大于11時，浸出濃度隨pH減小或增大逐漸升高。判斷由于鉛為兩性金屬，用磷酸調節pH時，飛灰內Pb部分以Pb3（PO4）2和 Pb(OH)2形式存在，Pb(OH)2在酸性堿性條件下均有部分溶解，使浸出濃度升高。

2.3 高鉛飛灰穩定化固化藥劑的選擇

根據以上分析結果，若使飛灰穩定化固化效果較為理想，所選用藥劑需同時滿足以下3個條件：

①降低飛灰固化后的pH值。

②能夠與Pb結合生成不溶或難溶物質。

③能夠降低飛灰穩定化固化后的可溶性鹽。

根據以上3個條件進行篩選，研究主要選用工業磷酸、工業硫酸亞鐵（FeSO4.7H2O）、硫酸鐵（AR）、工業硫酸鋁（Al2（SO4）3.18H2O）、工業聚合硫酸鐵做為穩定化藥劑，藥劑規格均為實驗室用的分析純。

實驗選用同一批次、同樣重量、同種規格飛灰（Pb浸出濃度547mg/l，pH12.22，水溶性鹽29.8%），分別加入上述所選用的藥劑進行固化，不同藥劑添加量固化后Pb浸出濃度如表3所示，不同藥劑穩定化固化Pb浸出濃度隨藥劑添加量變化如圖2所示。

表3 不同藥劑添加量固化后Pb浸出濃度（mg/L）

圖2 不同藥劑穩定化固化Pb浸出濃度隨藥劑添加量變化

由表3和圖2可以看出，藥劑添加量達到一定程度后，以上藥劑對鉛的固化效果均可達到要求，添加量相同時，藥劑的固化效果是磷酸>硫酸鋁=聚合硫酸鐵>硫酸鐵>硫酸亞鐵。以上分析，磷酸對Pb的固化效果最好，其次為硫酸鋁和聚合硫酸鐵。工業硫酸鋁和聚合硫酸鐵效果相對較好。但從經濟效益考慮，工業硫酸鋁要好于另外兩種。

3 結論

①調節穩定化固化飛灰pH值7.0～11.0時，對焚燒飛灰高濃度Pb的固化效果最好；固化后Pb的浸出濃度只與pH相關，與調節PH的藥劑關系不大

②所選取藥劑均對Pb的固化均有促進作用，綜合考慮經濟效益和固化效果，穩定化固化時加入工業硫酸鋁作為穩定化藥劑最為合適，加入量根據浸出pH而定，一般情況下，調節pH至7.0～11.0之間，可以使焚燒飛灰Pb的浸出濃度達到GB18598-2019《危險廢物填埋污染控制標準》的1.2mg/L。