入侵水相渗流路径对填埋稳定化飞灰重金属淋滤特性影响

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“固化/稳定化+填埋”是我国主流的垃圾焚烧飞灰处理技术路线。针对稳定化飞灰填埋区可能存在的覆盖层老化、破损,防水、防雨、防渗措施不完善等情况,构建了“模拟酸雨”和“模拟渗滤液”两种入侵外环境。以分阶段进水方式探究了模拟酸雨(硫酸-硝酸溶液)和模拟渗滤液(醋酸溶液)在6种典型渗流路径下对填埋螯合剂稳定化飞灰中重金属(Pb、Cd、Zn、Cu、Cr、Ni)浸出行为影响,并评估了液相和固相中重金属的潜在环境风险演化规律。主要研究内容和结果如下:(1)模拟酸雨入侵在不同渗流路径下稳定化飞灰重金属浸出行为初期酸雨浸沥是填埋稳定化飞灰的重金属浸出的主要阶段,且中后期阶段所浸出重金属多集中在各阶段初期。Pb是所有飞灰柱浸出液中检出超标率最高的重金属,尤其在初期阶段浸出时。从渗流路径看,重金属的浸出水平总体呈“上进下出>左上进右下出>下进上出>左上进右上出”趋势。初期浸满后再动态浸出对重金属的溶出有一定影响,总体呈“动态冲刷>动态浸泡>静态浸泡”趋势。酸雨侵蚀的过程会逐渐破坏飞灰的表层基质,暴露出更多的条形状或棒状晶体Ca基矿物结构,影响重金属的化学形态分布,该侵蚀行为影响着重金属的浸出行为。(2)模拟渗滤液入侵在不同渗流路径下稳定化飞灰重金属浸出行为重金属浸出浓度在中后期表现出不同程度增加趋势。Cd、Cr、Ni和Zn的浸出环境风险关注重点在醋酸溶液浸沥后期,而Pb则在浸沥前期和后期均应重点关注。从渗流路径看,重金属浸出量总体变化趋势与模拟酸雨入侵时一致,且溢满后再浸出的飞灰柱重金属浸出水平相比直接浸沥的飞灰柱显著降低。连续醋酸溶液浸沥下飞灰中部分重金属的赋存形态存在由稳定态向不稳定态转变的趋势,结合飞灰基质表面形貌和矿物相的变化可知,醋酸溶液浸沥过程中飞灰的表层基质将被不断侵蚀、剥落,暴露出内部矿物组分,使螯合剂与重金属形成的稳定结构被破坏,从而导致重金属在后期溶出增加的现象。(3)两种入侵环境在不同渗流路径下稳定化飞灰重金属潜在环境风险评估模拟酸雨入侵环境下,各飞灰柱浸出液重金属环境风险水平(OPTI值)总体呈“初期阶段>中期阶段>后期阶段”和“上进下出>左上进右下出>下进上出>左上进右上出”趋势。相较于初始稳定化飞灰,经历模拟酸雨浸沥后的固相飞灰基质赋存各目标重金属的潜在环境风险水平(RAC值)均有增加,且风险性较高值基本处于中后期阶段。醋酸溶液入侵环境下,各飞灰柱浸出液重金属OPTI值呈“初期阶段<中期阶段<后期阶段”趋势。总体上,模拟渗滤液入侵带来的环境风险(液相OPTI值和固相RAC值)均远高于模拟酸雨入侵。本论文研究结果可为我国飞灰固化/稳定化技术的开发、填埋稳定化飞灰重金属稳定性评估体系的构建以及风险管控等提供理论参考。
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