Ⅲ)烟气中飞灰的捕集。烟气处理过程中为除去垃圾燃烧后产生的酸性气体,通常会采用喷入氢氧化钙的方式进行中和。而氢氧化钙自身的性质使得其很容易吸附重金属,同时氢氧化钙的添加还使得低挥发性质的钙在飞灰中含量的增高。
1。2。2 飞灰的理化性质
飞灰是指垃圾焚烧烟气处理系统中被布袋除尘器隔离下来的细小颗粒状物质,一般指燃料燃烧所产生的烟道气中的任何固体颗粒,有时也包括在水泥生产过程中悬浮在空气中的颗粒状物质,其中含有锌(Zn)、铅(Pb)、铜(Cu)、铬(Cr)、砷(As)等重金属(垃圾所含金属化合物或其盐类热分解产生)和二噁英等剧毒有机污染物。
飞灰粒径、密度均较小,很容易飞散进空气中造成环境污染。飞灰大部分为表面光滑的球状,小部分飞灰因熔融时粘黏到一起使得表面为蜂窝状[5]。飞灰的化学组成同燃烧时的燃烧类型、条件以及飞灰的收集方法有关。高亮等研究发现[6],飞灰中主要成分为SiO2、CaO、Al2O3、以及Fe2O3,其中氧化钙含量高主要是因为在烟气处理系统中有时为除去烟气中所含的酸性气体会喷入过量的石灰粉末,故而飞灰中金属钙的含量很高,且由XRD分析得飞灰中结晶物为:SiO2、NaCl、CaSO4、Ca2AlSiO7、CaCO3几种。飞灰中的重金属多以氧化物、氯化物形式存在,有时还包括硫酸盐以及硅铝酸盐。氯化物一般都具有较高的溶解度,故而当含氯量较高时溶出值较高,又经过下文中XRF测定结果中得到飞灰中氯的含量较高,因此可以推断出以本次论文使用的飞灰中以氯化物形式存在的重金属在水中时溶出值较高。
同炉渣相比,虽一般情况下产生的炉渣量高于飞灰的产生量(流化床焚烧炉产生的飞灰量占废物投入量的18%左右),但由于两者的形成过程的不同,炉渣中含有的重金属含量低、毒害性较少且多为非挥发性的重金属。而飞灰中则含有大部分的挥发性的重金属以及高浓度的有毒有机物例如呋喃、二噁英等,同时在高温挥发的过程中重金属还会同氧氯等元素形成溶解度较低的化合物,进一步使得其溶出度上升。
1。2。3 飞灰的处置技术现状及研究
常用的焚烧飞灰的处理方法类型主要分为焚烧飞灰中重金属稳定化和焚烧飞灰中重金属去除两种方法。包括:熔融法、烧结法、常温固化法、药剂处理法、电动去除法等。
① 熔融法。即将飞灰同玻璃质物质混合在高温下熔融,改变飞灰的物理化学性质后降温形成玻璃性质的固化体。主要问题在于,高温反应所需的高能量以及易挥发重金属、有毒有害物质加重了尾气处理的困难。
② 烧结法。解决了在高温的条件下重金属挥发以及同氧、氯发生反应的情况,同时烧结法所生产的产品可做结构材料再利用。该方法所存在的问题是对重金属的固化效果不稳定。
③ 常温固化法。即在常温下通过化学物理等的方法利用固化剂包容飞灰(同外界隔绝)达到飞灰无法浸出或同其他物质反应的目的。物理化学方法主要是指宏观和微观上的区别,一个是稳定在晶格内的化学反应过程,一个是指直接利用固化剂将飞灰包住的物理过程。除常温下的固化外,现在还有沥青固化法和热塑固化法。
④ 药剂处理法。向飞灰中添加一定量的重金属稳定剂与水混合后反应生成不溶于水的化合物。此法的关键在于pH和实际用量的调节以达到最好处理效果。但因飞灰的组成以及重金属形态差异较大反应机理复杂因而难有一种普遍适用试剂。