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垃圾焚燒飛灰酸洗廢水的處理技術(shù)研究

文檔作者：季醋王中頁羅津晶毛中建文檔來源： 1新源中國環(huán)境科技責(zé)任有限公司 2廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院環(huán)境科學(xué)研究中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月03日
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垃圾焚燒飛灰酸洗廢水的處理技術(shù)研究
季醋· 王中頁z 羅津晶z 毛中建，
(1新源中國環(huán)境科技責(zé)任有限公司福建廈門361008
(2廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院環(huán)境科學(xué)研究中心福建廈門361005)
摘要介紹垃圾焚燒飛灰酸洗廢水的來源及危害．綜述酸洗廢水的處理技術(shù)．重點(diǎn)介紹了化學(xué)沉淀和物理化學(xué)處理手
段。并對(duì)某垃圾焚燒電廠飛灰酸洗廢水進(jìn)行硫化物沉淀試驗(yàn)研究。討論藥劑投加量、pH值、重金屬濃度對(duì)沉淀效果的影響。
關(guān)鍵詞垃圾焚燒飛灰酸洗廢水處理技術(shù)
中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2013)01一079—03
l來源及危害
垃圾焚燒飛灰是指在垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)收集而
得的焚燒殘余物．約占垃圾焚燒灰渣總量的20％．其主要化學(xué)
組成為Ca、Si、Al、C1．含量隨垃圾種類和焚燒條件而變化㈦]。
飛灰因其中含有浸出毒性很高的重金屬、可溶性鹽類和有機(jī)
氯化物(多氯聯(lián)苯和二唔英)，被普遍認(rèn)為是一種危險(xiǎn)廢物．
對(duì)環(huán)境威脅極大。在我國．隨著垃圾焚燒技術(shù)的廣泛應(yīng)用，焚
燒飛灰的產(chǎn)量逐年增加。
酸溶液提取法因其成本低廉．工藝簡單．能同時(shí)去除飛
灰中的重金屬及可溶性鹽類．可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢．日益受到
廣泛關(guān)注[3]。酸溶液提取法又稱飛灰酸洗．常用的酸液包括
鹽酸、硫酸、硝酸等。鄭麗婷等人發(fā)現(xiàn)，用硫酸酸洗飛灰，Cu、
Zn的洗脫率明顯增加?。Seham等利用鹽酸和乙酸對(duì)二次飛
灰進(jìn)行酸洗．有68％的Zn和98％的Pb被洗脫到鹽酸和乙
酸中．洗脫液的重金屬仍需進(jìn)一步提取回收㈦。薛軍采用鹽
酸作為浸出劑．對(duì)垃圾焚燒飛灰中重金屬進(jìn)行浸出試驗(yàn)．大
量金屬離子被鹽酸提取，進(jìn)入酸洗液中㈦。
飛灰酸洗液中重金屬的濃度和種類形態(tài)各異．表l列出
某垃圾焚燒電廠飛灰酸洗液中各重金屬的濃度．其中Zn“和
Cuz+濃度較大．若不采取進(jìn)一步處理而直接排放。會(huì)對(duì)周圍
環(huán)境及人類健康造成極大的危害。過量攝人重金屬會(huì)破壞生
物體的消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)，引起肝硬化、腸炎
等疾病．嚴(yán)重危害人體健康-]。此外，重金屬廢水排入土壤，累
積在植物體內(nèi)．會(huì)阻礙植物生長發(fā)育，造成農(nóng)業(yè)、林業(yè)減產(chǎn)【8]。
目前國內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的飛灰酸提取做了
詳細(xì)分析．效果明顯．不少酸洗工藝已經(jīng)應(yīng)用于垃圾焚燒處
理廠．然而在各種酸洗工藝的研究中．對(duì)酸洗液中重金屬的
進(jìn)一步提取回收涉及較少．是飛灰酸洗研究領(lǐng)域的空白，因
此．研究含重金屬的酸洗液廢水的處理方法具有極其重要的
意義。酸洗廢水中重金屬含量如表1所示。
表l 某垃圾焚燒電廠飛灰酸洗廢水中各重金屬含量mg／L
2處理方法研究現(xiàn)狀
雖然酸洗液廢水是較新型的污染廢水．其中存在的重金
屬元素仍與其他工業(yè)廢水類似．參考電鍍廢水的處理手段進(jìn)
行處置，大體可歸納為化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法和高效捕
集劑法等．其中以化學(xué)法和物理化學(xué)法為主?。各種方法可
單獨(dú)應(yīng)用．也可組合應(yīng)用。
2．1 化學(xué)法
化學(xué)法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀
法和高分子捕集法等m]。表2列出了各種化學(xué)沉淀法的原理
及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比。
王威、朱建梅等人利用氧化鈣作為沉淀劑，在實(shí)驗(yàn)室模
擬對(duì)含鉻及錳的強(qiáng)酸性重金屬廢水的去除．通過增加氧化鈣
的投放量．鉻去除率最高可達(dá)100％。他將中和沉淀用于實(shí)際
工程。采用序批式平流沉淀池，壓縮空氣攪拌并投加氧化鈣，
能夠準(zhǔn)確控制出水達(dá)標(biāo)排放?1。在硫化物沉淀技術(shù)中，除了
典型的硫化鈉藥劑外．近年來也出現(xiàn)許多有機(jī)高分子硫化
劑．如三巰基三嗪三鈉鹽(TMT一15)，二羥基二硫代磷酸鹽
等。當(dāng)廢水中同時(shí)存在多種金屬離子且pH值較低時(shí)，可以
采用硫化物與中和沉淀聯(lián)用的方法，達(dá)到穩(wěn)定pH及去除重
金屬離子的目的。常用的有CT鐵氧體法，以FeCl，替代Fe．
SO。，設(shè)置鐵屑還原塔。鐵還原和鐵沉淀同時(shí)進(jìn)行，反應(yīng)速度
快．不需要通風(fēng)加氧設(shè)備，減少設(shè)備投資和操作費(fèi)用。
2．2物理化學(xué)法
原《然瓣辮麟零使廢水中重金屬投加硫化物沉淀蠢豐彩晶呆豢輯
離子形成溶解度劑使重金屬離子磊舞蚩禚壺姑薪
原理碡，Jj的氫氧化坳生成溶解度小的鬲壓=：i琵芹I
或碳酸鹽沉淀硫化物沉淀s2一：*：。“：^備一：
oH一+M2+—， +M2+_+Ms i = 矗”萬兒w、
M(0H)2 i 一3￡”～：I公77
燃垂熬耋黧耋瓣秦蕊毳糞|||粼童獺攀蓬標(biāo)排放；對(duì)PH要訾尉≯劌咩的沉淀顆粒大，
優(yōu)缺點(diǎn)求高、出水pH需筌等嶄箭菩巍盒容易分塞!產(chǎn)物
中和后才能排冪：。冪囂囂矗囂可二次利用；操
放；沉淀物細(xì)小繁’昔穢．烈l黔} 作時(shí)間長、消耗
不易沉降；沉渣箋；袈；鬈器群l鬟i； 能量多、需要充
量大、含水率高、謄1”止”貝廠口戳足的氧氣條件
作者簡介：季吉旨(1968～)，女，本科，工程師，主要從事廢水和固體廢物處理的設(shè)計(jì)及研究工作。
20’3．No．1 O 萬方數(shù)據(jù)
重金屬廢水的物理化學(xué)法主要包括吸附法、溶劑萃取
法、離子交換法、膜分離技術(shù)4大類。
吸附法是應(yīng)用多孔吸附材料吸附處理廢水中重金屬的
一種方法，常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅藻土、大洋多結(jié)
核礦等?；钚蕴績r(jià)格昂貴。使用時(shí)需要定期更換炭．應(yīng)用常受
到限制。廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在．應(yīng)
用溶劑萃取法時(shí)要采用有較高選擇性的萃取劑．雖分離效果
顯著．但溶劑的流失和再生過程耗能較大。離子交換法是利
用離子交換劑分離廢水中重金屬離子的方法。目前常用的離
子交換樹脂有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螫合樹脂
和腐植酸樹脂等。離子交換的推動(dòng)力是離子間濃度差和交換
劑上的功能基對(duì)離子的親和能力，離子交換劑具有吸附、交
換雙重作用。分離效果好m’。膜分離技術(shù)是利用特殊的半透
膜，在外界壓力的作用下．在不改變?nèi)芤褐谢瘜W(xué)形態(tài)的基礎(chǔ)
上，將溶劑和溶質(zhì)進(jìn)行分離或濃縮的方法。由于膜分離效率
隨時(shí)間增加而呈現(xiàn)衰退趨勢，需定期更換．膜分離技術(shù)的應(yīng)
用受到很大限制。
在廢水重金屬的實(shí)際處理技術(shù)中．以傳統(tǒng)的堿中和沉淀
法應(yīng)用最為廣泛。然而處理后廢水的pH值太高，上層清液
必須移到中和池加酸反調(diào)至pH=6～9后才能排放。處理過程
繁瑣．即耗時(shí)又增加運(yùn)行成本。由于重金屬硫化物的溶解度
比其氫氧化物的溶解度更低，去除效果更徹底．而且反應(yīng)后
pH值在7～9之間，不需要反調(diào)節(jié)便可直接排放，縮小占地面
積。因此，硫化物沉淀法去除工藝將成為今后酸洗廢水重金
屬去除的趨勢。
3硫化物沉淀法處理過程的工藝控制
硫化物沉淀法處理工藝一般分為混合池和濃縮沉淀池
兩部分，包括廢水調(diào)節(jié)pH、投藥(硫化物及助凝劑)、混合攪
拌、靜置沉淀4個(gè)過程。每個(gè)過程的工藝控制對(duì)重金屬的去
除率及出水效果都有一定影響。以某垃圾焚燒電廠的酸洗飛
灰為例，采用TMT一15為硫化劑，確定反應(yīng)pH、藥劑投加量
和重金屬濃度對(duì)去除率的影響。工藝過程中混合攪拌及靜置
沉淀參數(shù)分別為：先快攪600r、30s；后慢攪75r、10 min：靜置
沉淀60IIIin。
3．1 TMT_15投加量的影響
取100 mL實(shí)際酸洗廢水．廢水中各重金屬濃度如前表
l所示，用1M Na0H調(diào)節(jié)至pH=6．8。得到不同硫化劑投加量
下各重金屬脫除率．如表3所示。
表3不同投加量下酸洗廢水各重金屬去除率
經(jīng)過硫化物沉淀后，酸洗液出水pH值均為6．6—7．6之
2013．No．1
間，符合工業(yè)廢水中關(guān)于pH排放規(guī)定。從圖1中看出，硫化
劑對(duì)各重金屬的去除率隨其投加量的增加變化趨勢不呈線
性關(guān)系，當(dāng)TMT一15投加量為2608．8 m璣時(shí)，基本酸洗液絮
凝效果最佳，各重金屬脫除效果均可達(dá)98％以上。在沉淀過
程中無需添加其他助凝劑即可以達(dá)到較好的沉淀速率．去除
耗時(shí)短．
3．2反應(yīng)DH的影響
取100mL實(shí)際酸洗廢水，用l M NaOH調(diào)節(jié)廢水pH分
別為6、7、8、9，TMT_15的投加量為2608．8mg／L。經(jīng)過靜置沉
淀后廢水各重金屬脫除率與pH對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖l所示。
圖l pH對(duì)廢水去除率的影響
經(jīng)過硫化物沉淀后，酸洗廢水出水pH值分別為6．30、
7．29、7．82、9．23，廢水經(jīng)過絮凝后，pH值變化不大。這可能是
由于沉淀過程將重金屬以硫化物沉淀的形勢分離．不消耗廢
水中的0H一離子。從圖1可以看出，在pH=9時(shí)，除Cr外，其
余重金屬脫除率達(dá)99％以上、但此時(shí)Cr幾乎沒有脫除：在
pH=7時(shí)，除Cr外，其余5種重金屬的脫除率均在95％以上，
Cr的去除率僅為21％。由于酸洗廢水中Cr的濃度較低．僅
為6．4mg，L，TMT一15沉淀時(shí)無法形成較大的顆粒硫化物沉
降．導(dǎo)致其去除率偏低。
3．3重金屬濃度的影響
取100 mL濃度較低的酸洗廢水，濃度值如表4所示．用
lM Na0H調(diào)節(jié)廢水至pH=6．8。得到不同硫化劑投加量下各
重金屬脫除率．如表5所示。
表4低濃度酸洗廢水中各重金屬含量mg／L
表5 不同投加量下低濃度酸洗廢水各重金屬去除率
從表5可以看出，低濃度下TMT—15對(duì)Cr、Cd、Zn、Cu和
Pb的去除率可達(dá)到95％以上，而As的去除率僅為58．98％。
與高濃度重金屬廢水的去除率對(duì)比得出．TMT一15硫化物沉
國
∞
∞
∞
們
∞
o
棗、*蠑一稍
萬方數(shù)據(jù)
淀法更適用于高濃度廢水酸洗廢水。酸洗廢水濃度較低時(shí)．
可以考慮使用中和沉淀法加以去除．
4總結(jié)與建議
通過硫化物沉淀法模擬處理實(shí)際垃圾焚燒電廠的酸洗
廢水．結(jié)果表明TMT一15硫化劑去除率高．處理后出水水質(zhì)
較好，且廢水pH對(duì)處理工藝影響不大。
鑒于酸洗廢水中各金屬濃度較低．成分復(fù)雜多樣．處理
要求又非常嚴(yán)格．在今后的廢水處理領(lǐng)域．建議重點(diǎn)考慮對(duì)
環(huán)境無影響藥劑的代用品的開發(fā)和利用：尋找效果好、成本
低的水處理技術(shù)和藥劑的研發(fā)應(yīng)用：加強(qiáng)各種處理技術(shù)的聯(lián)
合應(yīng)用[13川等。
參考文獻(xiàn)
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率影響的試驗(yàn)研究．北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版．2009(03)
(上接第76頁)
顯受到制約．要充分發(fā)揮水體的原有功能需采取一定的工程
性或非工程性措施，水質(zhì)對(duì)應(yīng)于其功能已受到污染：④重污
染：P>2．0，各項(xiàng)水體指標(biāo)的總體均值已超過標(biāo)準(zhǔn)l倍以上，
部分指標(biāo)可能超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍．水體功能已受到嚴(yán)重危害，如
不采取必要的措施．直接利用其水體功能可能是危險(xiǎn)的。對(duì)
這類水體必須采取必要的措施．或改變其功能．或付諸行動(dòng)
開展污染整治。
各采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)及評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。
由表3數(shù)據(jù)可知．水質(zhì)已達(dá)到污染程度．水體功能明顯
表3綜合評(píng)價(jià)結(jié)果
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from municipal incineration plants by mealls of acid and or alkaline
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及重金屬的形態(tài)變化特征．環(huán)境科學(xué)，2008，29(2)
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研究．有色金屬：冶煉部分，1999，19(02)
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市環(huán)境與城市生態(tài)，1993，6(3)
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14周平．黃汝常．去除廢水中重金屬離子的新工藝研究．中國給水排
水，1998，14(4)
受到制約．要充分發(fā)揮水體的原有功能需采取一定的工程性
或非工程性措施。
4小結(jié)
通過此次對(duì)眉湖水質(zhì)的分析．可以看出眉湖水質(zhì)有被污
染的跡象．多項(xiàng)指標(biāo)值已超過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，其水體功能明
顯受到制約．因此．學(xué)校相關(guān)部門要充分發(fā)揮水體的原有功
能需采取～定的工程性或非工程性措施．以保障眉湖景觀的
水質(zhì)．
參考文獻(xiàn)
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水利，20lO(6)
h．·‘??一．?！?l_-”’?r?！痮?l_I’’‘?r+’‘?”+。o_l
(上接第78頁)
公路建設(shè)對(duì)完善區(qū)域的城市交通網(wǎng)絡(luò)和促進(jìn)當(dāng)?shù)氐纳?
會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義．但公路工程建設(shè)將帶來一
定的社會(huì)影響，通過進(jìn)行社會(huì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)．可及早發(fā)現(xiàn)項(xiàng)
目實(shí)施過程中帶來的各種消極的社會(huì)影響及變化過程．進(jìn)一
步優(yōu)化行動(dòng)實(shí)施方案．較大程度地減少潛在的社會(huì)矛盾與沖
突．維護(hù)受影響民眾的合法權(quán)益，更好地促進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)施，保
證成功率和可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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m-‘。?¨-?！驣I-，‘‘?¨-“1?I-·‘’‘lIm一．。Ⅷ
美巴將合建全球最大生物燃料公司
巴西最大的蔗糖和乙醇生產(chǎn)公司將和美國最大的生物
燃料貿(mào)易公司合作成立全球最大的生物燃料企業(yè)。整合后的
2013．NO．1．
合資企業(yè)將擁有年供應(yīng)100億L的乙醇的能力．對(duì)世界乙醇
消費(fèi)市場具有重要的影響力。

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