危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理

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　　摘 要：危废处理是当前环境保护与污染控制工作中的高难度任务，处理危险废物的技术手段有很多，不少生产主体都会直接运用焚烧的方式来达到处理目标，这种方法的处理效率高，可对多种废物进行处理。焚烧过程中会形成飞灰问题，必须及时展开稳定化处理工作，以此来解决飞灰重金属污染问题。现结合某某再生能源有限公司的飞灰处理项目，探讨其使用的飞灰处理设备在解决重金属污染现象时的情况。
　　关键词：危险废物；焚烧；飞灰；重金属；稳定化处理
　　中图分类号：X701 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）21-0113-03
　　Abstract： Hazardous waste treatment is a difficult task in the current environmental protection and pollution control work. There are many technical means for the treatment of hazardous waste， and many producers will directly use incineration to achieve the treatment goal. The treatment efficiency of this method is high. A variety of wastes can be treated. The problem of fly ash will be formed in the process of incineration， so the stabilization work must be carried out in time to solve the problem of heavy metal pollution in fly ash. Based on the fly ash treatment project of so-and-so Renewable Energy Co.， Ltd.， this paper discusses the situation of the fly ash treatment equipment used to solve the phenomenon of heavy metal pollution.
　　Keywords： hazardous waste； incineration； fly ash； heavy metal； stabilization treatment
　　處理城市垃圾时，需预先展开垃圾分类工作，对于危废等具有危险性的垃圾进行特别处理，如应用焚烧处理技术系统。现有飞灰稳定化处理系统开发项目，该系统隶属于某某再生能源有限公司的焚烧垃圾进行发电的大型开发性项目中，主要负责对烟气进行有效处理，然而焚烧危废后形成的烟气飞尘的重金属含量比较高，会增强污染问题的严重程度，稳定化处理系统必须发挥其作用，现对该系统进行研究与开发。
　　1 项目概况
　　该项目为飞灰稳定化处理系统，系统可实现对烟气飞灰进行处理的技术应用目标，可通过斗提机将待处理的飞灰运输到灰仓中，使用稳定化工艺手段时需混合水泥、水、螯合剂与飞灰，控制几种物质的实际比例分别为10%、30%、3%与1，将混合物质投放到混炼机内部，进行大幅度搅拌，飞灰形成稳定化状态之后，需将其装入到吨袋内部，存放到临时存放区域，进行检测，达到合格标准后，可运输到填埋场实施填埋处理。该项目中的飞灰量在50t/d左右，结合余量设计数值，需将处理量提升至60t/d。结合实际的使用条件，可提供两套搅拌、计量与存储系统，作为备用设备使用，每天运行时间为8h。处理飞灰需达到技术标准，包括含水率需在30%以下，二噁英不可超过3μgTEQ/Kg，其他重金属物质也不可超过相应的浓度限值。
　　2 材料与方法
　　2.1 飞灰的重金属含量和浸出毒性实验
　　本飞灰处理系统主要处理除尘器布袋部位铺集的灰尘，该处灰尘的重金属成分含量高，不可直接进行填埋处理。首先需要确定飞灰中的实际重金属含量，同时展开浸出毒性试验。消解焚烧飞灰时使用火焰原子吸收分光光度技术。在浸出毒性试验中应用硝酸硫酸方法，同时通过光谱仪，确认浸出液与消解液中含有的重金属总量，利用危废相关的污染控制标准与毒性鉴别标准进行对比。
　　2.2 飞灰的药剂稳定化处理
　　获得200g飞灰存放到烧杯中，利用4种药剂展开试验，设定不同的药剂比例，将飞灰样品与药剂进行混合，添加去离子水，而后通过玻璃棒进行搅拌，使混合溶液形成泥浆的形态，运用搅拌机进行搅拌处理，时间为2h。将其存放到室温条件下，而后存放到烘箱之中，展开干燥处理工作，测试溶液的毒性与重金属含量，确定其稳定性[1]。
　　储仓的设计情况：获取飞灰之后，将其放置到储仓内部，必须考察物料给灰仓结构造成的影响，以合理的方式来设置合适的储藏系统。考虑到控制二次扬尘的问题，可在仓顶处增设除尘器，对卸灰环节中产生的扬尘进行有效回收。增加检修孔，做好密封保护工作，将安全泄压阀安装到仓顶的合适位置，形成负压环境，预防泄漏飞灰的现象。处理拱桥问题时可运用流化装置，利用振打设备来提升卸灰效率。增设低、高料位设计，为监控物料数量的工作做好准备，借助卸灰管道来完成排灰任务。该系统的仓体被设计成圆形，构成材料为碳素钢板，既有极强的综合力学性能，稳定性、刚度与强度均可达到使用标准。
　　2.3 飞灰处理前后物化性质比较
　　利用专业测试仪器对应用处理系统前后飞灰的物化性质变动情况进行分析，红外光谱法可被运用到研究有机化合物的基本结构的活动中，最终获取的谱图可保持极强的结构特性，将飞灰样品研磨成粉末，用氯化钾实施压片处理后，输送到红外光谱仪处进行检测[2]。 　　应用飞灰计量斗：在飞灰储仓系统的下方设置了飞灰计量斗，可支持混炼机运行，该设备提供称重计量的功能，可以精准称取单次混炼的飞灰量，在设备连接部位应用了膨胀节装置，设备具有良好的气密性，启用称重式计量装置，预设位置开设排气孔，可预防飞灰下料环节中的飞灰补偿问题，避免飞灰向其他地方溢散，温度条件不会给处理设备与管道带去影响。
　　2.4 飞灰处理前后的重金属形态分布
　　必须按照标准的步骤来确认重金属形态的分布特点，获取可还原提取物质、醋酸可提取物质、残渣提取物质与可氧化提取物质[3]。
　　给药装置应用情况：稳定化药剂的主要为螯合剂，采用桶装型药剂，将足量的药剂运输到系统的管道口部位，运用卸药泵装置将药剂从桶中转移到药剂罐中，在水箱中存入工艺水，稀释水量时可使用流量计，将水与药剂充分混合，存储到专业的储罐中，利用输送泵装置将制备的药剂输送到加药管道内部，确保混炼机设备可以有稳定的药品使用。该设备的基本技术特点如下：考虑到药剂具有腐蚀性，因此泵、管件与管道本身都必须具有较强的耐腐蚀性，能够抵抗酸碱腐蚀问题，避免影响到设备的可用时间。运行飞灰系统之前，需先完成配药工作，配药时间大约为25min。另外溶液储罐与配制罐中增加液位报警系统，结合具体的信号情况可直接将对应的泵装置关闭，这种设计主要是为了避免罐中出现液体溢流或者总量不足的问题。
　　3 结果与讨论
　　3.1 焚烧飞灰中重金属的总量和浸出浓度
　　经过焚烧处理后，重金属处理效果突出，飞灰的性质主要受到烟气处理工艺、焚烧操作条件、与所用焚烧炉类型的影响。重金属元素的浸出浓度与总量差异明显，飞灰中Cr与Zn的含量最高，导致飞灰的污染性增强，通过氧化处理来控制重金属物质[4]。
　　混炼机设备的应用情况，在本项目的飞灰处理系统中，使用的是双轴式混炼机，按照预设的比例将稳定化药剂与飞灰添加到设备内部，通过设备来达到混炼处理的技术型目标，除此之外还要添加一定量的加湿水，充分搅拌混合后，确认重金属浸出毒性的情况。其处理方式具有续批示的特点，整体密封性比较强，运行过程中并不会有灰尘泄漏，混炼机设备的出口部位设置了挡板装置，完成混炼处理的工作之后，可将挡板打开，将飞灰排出。其结构形式为筒体卧式结构，主轴系统上被增加了搅拌桨，形状相对特殊，主要是为了可带动主轴运行，喷射粘结液将与搅拌物料的工作均可在密闭性良好的筒内完成，同时还增加了液体喷射口、出料口与进料口。分析设备采用的联接方法，其驱动系统主要依靠两台电机来实现运行，轴装置在电机的带动之下，可保持稳定的搅拌运行状态。出料口处采用了液压开合的设计方式，以此来形成更强的开合力度，确保出料控制工作可保持更高的效率。搅拌机设备的内壁构成材料为耐磨合金，这种合金在被使用时预先进行了硬化处理工作，实际硬度比较高，同时具有耐磨性方面的优势。
　　3.2 不同稳定药剂处理效果对比
　　使用该设备时，其可以达到比较高的自动化运行水平。主要运行流程如下：飞灰储仓内部提供足量的飞灰，利用卸料阀可将飞灰直接输送到计量装置中，计量装置依照混炼机的实际容量来将飞灰分成不同的批次，在进入到混炼机设备后，储仓中的水泥也被传输到计量装置处，水泥计量装置负责输送一定量的水泥材料，输送目的地同样也是混炼机设备。进料任务完成后，系统自动将气动阀门关闭，计量装置将停止输料活动，混炼机处于运行状态。
　　完成搅拌处理的磷酸溶液与螯合剂经由计量泵被添加到混炼机中，其比例必须保持合理性，残留溶液顺延回流管路可进入到溶液配制槽内部。完成溶液输入工作之后，应利用混炼机继续进行高速搅拌，时间约为1.5min，水泥、磷酸溶液与螯合剂形成充分混合的状态，停止運行混炼机之后，可着手卸料的工作，溶液计量泵的运行状态发生改变，逐渐停止运行，已经稳定的飞灰被输送到预先准备的运输车中，被运输到填埋场进行填埋出来，搅拌总共所需时间在5min左右，搅拌程序每小时可运行12次。
　　3.3 飞灰处理前后物化性质分析
　　处理飞灰前后，其物化性质发生了改变，飞灰中含有的物质包括氯化物、氧化物与硅酸盐。将大量石灰直接喷入到焚烧的尾气中，增加Ca（OH）2的实际含量，原灰的碱性也因此而增强，飞灰中的氯元素也比较多，氯化物含量比较大，矿物质元素与重金属离子形成反应之后，在空气中保留一定的沉淀物，晶体结构在干燥空气中可能并不存在。进行红外光谱分析工作，处理会在吸收峰处的透光率与位移变动相对较为明显；处理前后的飞灰的表面特征也产生了变化，原灰中的颗粒物质的形状主要为无定或者絮状，颗粒结构相对较为松散，且之间存有较大的孔隙，颗粒表面部位的孔洞数量多，粗糙度比较高，层状堆积与岩石保持着比较高的相似度。经过处理的飞灰的孔隙率数值有明显缩减，颗粒表面的致密性比较强，气孔被直接消除，根据这种形态方面的变化，可以确定在稳定处理之后，飞灰中的重金属离子形成了一定的化学反应，产生新的沉淀物质，堵塞到孔隙，改变了飞灰颗粒物的表面特征。
　　3.4 重金属形态分析
　　运用BCR提取法，弱酸可提取态型的重金属物质进行处理，这种重金属还能够在水中溶解，重金属通过外层络合吸附与扩散的方式被对固定在飞灰表面。经过处理，可以改变飞灰的原有形态，使其形成稳定状态，浸出浓度数值降低，二次污染的问题也被切实控制。
　　4 结论
　　本文根据某某再生能源有限公司的烟气处理与应用需求，对飞灰稳定化处理设备与相应的技术应用情况展开了研究，着重介绍了该设备的具体使用情况，使用该设备可以帮助简化飞灰处理过程，提升飞灰处理效率，降低飞灰中的重金属处理成本，仅需3名劳动人员即可运行该系统，处理飞灰问题，水、螯合剂与水泥等辅助性处理材料的使用量也缩减，工程建设需6个月的时间，可按时完成系统安装工作，处理飞灰之后，该污染物也达到了相应的指标要求，在接收故障报告之后，可在8小时之内进行修复，高效处理飞灰系统的技术问题。该飞灰处理系统可以在行业内推广使用，在后续的设备研发工作中，还需继续提升其运转效率与飞灰重金属处理效果。
　　参考文献：
　　[1]陶小明，卜现亭，朱亮，等.危险废物焚烧飞灰中重金属锌稳定化研究[J].应用化工，2018，317（07）：105-108+114.
　　[2]张厚坚.浮选分离及药剂稳定化处理垃圾焚烧飞灰[J].能源与环境，2017（5）.
　　[3]李建陶，曾鸣，杜兵，等.垃圾焚烧飞灰药剂稳定化矿物学特性[J].中国环境科学，2017（11）：190-196.
　　[4]刘文莉，孙伟，熊辉，等.针铁矿对垃圾焚烧飞灰中重金属离子的固化作用及机理分析[J].矿产保护与利用，2018，218（06）：93-99.
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