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摘 要

研究了城市生活垃圾焚烧所产生飞灰的物理化学性质，并采用水泥固化的方法来处理飞灰。分析了飞灰中重金属离子的浸出特性，以及浸出时间、液固比等因素的变化对重金属离子浸出性的影响

实验采用小野田52.5水泥进行固化，考察了飞灰与水泥在不同掺和比例和不同固化时间条件下的重金属浸出情况以及水泥抗压强度。实验表明：随着飞灰参量的增加，水泥混合物的抗压强度在不断降低，但飞灰所占比在50%以下时，抗压强度在10MPa以上，表示可以将一定量的飞灰掺入建筑材料中得以应用；另外，浸出液中重金属Pb、 Zn和Cu的浸出量，随着飞灰的掺量增加，基本上成比例增加，Cr和 Cd的浸出量均不大，基本上随着飞灰掺量增加的变化不大。

关键词：城市生活垃圾 飞灰 重金属离子 浸出时间 液固比

Study on leaching of heavy metal ion of municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash

Abstract

This article discusses the physical and chemical properties of fly ash,which is created by burning city life garbage. Cement solidification method is used to deal with the fly ash.We also analysis the leaching characteristics of heavy metal ions in fly ash and the influence about the leaching time, pH value, liquid to solid ratio.

We use 52.5 Onoda cement to carry on our experiment. We observe the compressive strength of cement and leaching of heavy metal ion in fly ash, which is in different blending ratio and different curing time. Experimental results show that along with the increase of fly ash parameter, the compressive strength of cement mixture is on the decline. When fly ash proportion is lower than 50%, the compressive strength will be above 10Mpa. In an other word , a certain amount of fly ash can be applied in building materials for use.

In addition, the leaching amount of heavy metals Pb, Zn and Cu in the leaching solution, basically increased in proportion with the added amount of fly ash increases. The leaching amount of Cr and Cd are small, basically changed little with fly ash content increased

Keyword: municipal solid waste; fly ash; heavy metal; Leaching characteristics; liquid-solid ratio

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2垃圾焚烧飞灰中的重金属来源 1

1.3垃圾焚烧飞灰的物理化学性质 2

1.4国内外研究现状 2

1.4.1国外对垃圾焚烧飞灰处理处置的研究现状 2

1.4.2国内对垃圾焚烧飞灰处理处置的研究现状 4

1.5垃圾焚烧飞灰重金属污染控制方法 5

1.5.1水泥固化 5

1.5.2烧结处理 5

1.5.3高温熔融处理法 6

1.5.4双重固化 6

1.5.5复合化学螯合药剂 6

1.5.6湿法脱除重金属 6

1.5.7电化学处置技术 6

1.5.8安全填埋法 7

1.5.9其他处理技术 7

1.6垃圾焚烧飞灰的用途 7

1.6.1作为路基或建筑材料 7

1.6.2水泥制作材料 7

1.6.3吸附剂 8

第二章原材料及试验方法 9

2.1实验设备及材料 9

2.1.1实验仪器 9

2.1.2 实验材料 9

2.2 实验方法 10

第三章 实验结果与讨论 12

3.1 垃圾焚烧飞灰的性质 12

3.1.1垃圾焚烧飞灰的细度、密度和勃氏比表面积 12

3.1.2 垃圾焚烧飞灰的XRF分析 12

3.1.3 垃圾焚烧飞灰的XRD分析 14

3.1.4垃圾焚烧飞灰的重金属浸出特性 16

3.2 水泥与飞灰固化体的性能分析 16

3.2.1水泥与飞灰的固化体的力学性能分析 16

3.2.2水泥飞灰固化体中重金属的浸出特性 18

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 绪论

1.1引言

飞灰是焚烧城市生活垃圾后产生的细小颗粒粉尘，其粒径一般在1-100μm之间。飞灰的产量与垃圾种类、焚烧条件、焚烧炉型及烟气处理工艺有关，一般约占垃圾焚烧量的3%-5%左右^[1,2,3]。分析表明：垃圾焚烧飞灰并不是化学惰性物质，其中有含量较高的能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多种有害重金属物质和盐类，若处理不当，将会造成重金属迁移，污染地下水、土壤及空气。

城市生活垃圾焚烧法容易产生SO₂、CO、HF、IP( 可吸入颗粒物) 、PCDD/Fs(二噁英)、重金属等污染物，容易造成二次污染，这些重金属一旦产生就很难被微生物降解，而且最终会通过食物链对人体产生较大危害。在众多处理生活垃圾的方法中，焚烧法具有能迅速而且大幅度地减少垃圾的容积、彻底消除有害细菌和病毒、破坏毒性有机物、处理周期短、不需长期堆存、焚烧厂占地少、并可回收热能等优点而得到广泛应用。但是垃圾焚烧会产生飞灰，飞灰因含有重金属，是一种公认的危险废物。

垃圾飞灰中重金属对环境的潜在污染一方面与它们在飞灰中的含量有关，含量越高其潜在污染性就越大^[4]。飞灰的危险性要求对其进行无害化处理，这就要求了解飞灰中重金属污染特性，本文就飞灰中重金属离子的浸出性进行研究。

1.2垃圾焚烧飞灰中的重金属来源

由于城市垃圾大多未经完善的分拣处理，很多有毒有害的重金属物质混入垃圾中。含有重金属的垃圾进入焚烧炉后，经焚烧炉内高温、SO₂、O₂作用，重金属将经历如下过程^[5]:(1)金属的蒸发( 挥发态的化合物)；(2)化学反应；(3)颗粒的夹带和扬析；(4)金属蒸气的冷凝，颗粒凝聚；(5)蒸气和颗粒的炉壁沉降；(6)烟气净化(颗粒捕集等)。这些含有有害物质的重金属在焚烧过程中就极易产生重金属污染，要么被浓缩在飞灰或底灰中，要么就会随烟气被排放到大气中给周边环境带来较大危害。

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