焚烧飞灰稳定化技术及飞灰污染空间分布可视化系统研究

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搜集并分析我国城市垃圾年清运量、无害化处理量、以及包含垃圾焚烧和填埋场在内的垃圾处理设施数量和不同垃圾处理方式处理量的变化情况,总结不同垃圾处理方式的优缺点和在实际应用过程中面临的的问题。对比不同国家针对垃圾焚烧飞灰的污染控制对策,比较熔融法、水泥固化和化学药剂稳定化法在飞灰污染控制领域的研究与应用进展以及优缺点。概述不同有机螯合剂的结构特点及其在焚烧飞灰中的应用历程。  本文结合文献和专利资料,以佛山市某垃圾焚烧厂垃圾/污泥混合焚烧飞灰稳定化问题为背景,在开展飞灰重金属污染调查的基础上,开展螯合剂筛选优化研究,选择若干人工合成有机螯合剂,按照最新标准要求进行飞灰重金属浸出实验和重金属稳定化实验研究,比较有机螯合剂加入前的重金属浸出浓度和固化后飞灰中重金属元素的浸出浓度,对不同螯合剂的稳定化效果进行评价研究,从而选择合适的有机螯合剂种类和不同的螯合剂组合配方,确定飞灰固化处理时的最佳螯合剂投加量,并研究不同的pH值浸出因素的变化对不同种类重金属元素的浸出影响,分析探讨其变化机理,为规模化应用提供基础依据。  研究结果表明:(1)飞灰中分布的主要常量金属元素为Ca、Fe、K等,主要重金属元素为:Zn、Pb、Cu。实验飞灰中Si、Na、Al、Mg等元素含量相对较低,Cr元素含量相对较高,反映出该飞灰的污染独特性。(2)飞灰中Zn和Cu的浸出率最高,分别为5.76%和3.68%,Pb、Cd和Hg的浸出浓度分别超出国家垃圾填埋控制标准限值21倍、18倍和2倍以上。(3)同等药剂添加比例下,丁铵黑药、乙硫氮、甲硫氮等有机螯合剂对Pb、Cd、Zn、Cr四种重金属的螯合效果的顺序是:Cd>Pb>Zn>Cr。无机磷酸对Cr、Zn元素的螯合效率较高,最大螯合效率分别可达94.29%和66.06%。有机螯合剂乙硫氮,甲硫氮对Cd的螯合效率可以保持在95%左右,普遍高于无机磷酸;其中乙硫氮1号的综合螯合效率最好,当添加比例3%时,重金属浸出浓度均低于国家控制标准限值;(4)在酸性条件下对于Cr、Zn元素无机磷酸表现出了更好的螯合效率,对于Cd、Pb元素乙硫氮1号表现了更好的螯合效率。在中性和碱性环境下,有机螯合剂和无机螯合剂都表现出较好的螯合效果,对于Cd、Pb、Zn的螯合效率可以达到98%以上。  此外,本文在总结梳理国内生态环境大数据相关政策和国内外环境信息化的最新应用场景基础上,探索WebGIS技术在垃圾焚烧污染信息化监管中的应用途径。搜集整理全国垃圾焚烧厂投资规模、日处理量、烟气净化技术以及包括地址信息和运行时间在内的基本属性信息;搜集整理重点区域内垃圾焚烧厂焚烧飞灰污染控制研究资料,统计整理飞灰中重金属元素的浸出浓度数据;以省重点监控企业环境公开信息发布平台为信息源,整理统计企业自行监测年度报告中的垃圾焚烧厂污染排放信息。在全国垃圾焚烧厂文本地址数据的基础上,研究不同地图平台的地址解析工具,实现从文本地址到经纬度坐标的精准转化。基于上述步骤获取的经纬度信息,研究对比不同WebGIS系统的实现方式,和当前最新的前端开发技术,尤其是地图Saas服务模式对传统WebGIS开发带来的变革。最终通过ArcGIS Online生成全国垃圾焚烧厂空间分布可视化图层,结合ArcGIS API for Javascript实现不同字段搜索、多重指标渲染和三维空间可视化的功能开发,实现任意垃圾焚烧厂基本属性信息、飞灰重金属元素浸出浓度信息以及其他污染排放信息的空间定位搜索和关键字段的可视化渲染。
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