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伴随着我国“两个100年”战略的实施,国民生活质量日益提高,导致生活污水和生活垃圾的副产物污泥和焚烧飞灰产量出现快速的增长趋势。这种趋势给固废管理和环境保护带来了巨大压力,两者的重金属含量高,是处置过程中需要着重考虑的因素。有研究表明污泥热解产物中重金属有相当强的稳定性,所以污泥和焚烧飞灰共热解是极具潜力的协同处置方式。对两者共热解产物在不同环境中浸出特性和植物生态毒性的进一步探究,对确定共热解条件具有重要参考价值。
本文利用不同种类和比例的铁盐做添加剂,预植到污泥和焚烧飞灰混合物中共热解,以稳定污泥和焚烧飞灰中重金属,探索稳定机理;并研究了共热解炭浸出液对小麦种子萌发的影响,以此评价浸出液生态毒性。在此基础上进一步探讨了不同来源污泥和飞灰的适用情况。
结果表明,共热解和铁盐添加可使污泥飞灰共热解炭中重金属浸出浓度显著降低。当热解温度为500℃时,以我国生活垃圾填埋标准为依据,得出的最优工况是添加三价铁盐Fe2(SO4)3,Fe元素添加量为污泥干基0.5%,污泥与焚烧飞灰的混合比例是2:1。在该工况下共热解炭浸出液对小麦种子发芽抑制率也低至16.7%。当混合比例逐渐增大时,共热解产物浸出毒性和生态毒性会减小。
该最优工况下共热解炭对土壤污染风险较低,重金属酸/碱中和容量较原污泥和焚烧飞灰更大。共热解炭在酸性条件下浸出浓度较大,在pH<8时,大多数重金属随着pH的增大,浸出会减小。Fe盐能够增强共热解产物中重金属对pH变化的稳定性。当pH>8时,该最优工况下大多数重金属浸出浓度均较低,变化规律不明显,所以处置过程可通过适当提高pH来增强稳定效果。同时,共热解和铁盐添加有助于产物表面对重金属的固定和重金属形态的稳定。
将该最优工况推广至不同来源污泥和焚烧飞灰时,总体上对嘉定污泥及上海、江苏两地焚烧飞灰中重金属有显著的稳定作用,可有效地降低大多数重金属浸出,对小麦种子生态毒性也处于较低水平。但该最优工况在应用过程中也会出现不满足填埋标准,此时可改变污泥和焚烧飞灰混合比例以降低共热解产物的毒性。
本文利用不同种类和比例的铁盐做添加剂,预植到污泥和焚烧飞灰混合物中共热解,以稳定污泥和焚烧飞灰中重金属,探索稳定机理;并研究了共热解炭浸出液对小麦种子萌发的影响,以此评价浸出液生态毒性。在此基础上进一步探讨了不同来源污泥和飞灰的适用情况。
结果表明,共热解和铁盐添加可使污泥飞灰共热解炭中重金属浸出浓度显著降低。当热解温度为500℃时,以我国生活垃圾填埋标准为依据,得出的最优工况是添加三价铁盐Fe2(SO4)3,Fe元素添加量为污泥干基0.5%,污泥与焚烧飞灰的混合比例是2:1。在该工况下共热解炭浸出液对小麦种子发芽抑制率也低至16.7%。当混合比例逐渐增大时,共热解产物浸出毒性和生态毒性会减小。
该最优工况下共热解炭对土壤污染风险较低,重金属酸/碱中和容量较原污泥和焚烧飞灰更大。共热解炭在酸性条件下浸出浓度较大,在pH<8时,大多数重金属随着pH的增大,浸出会减小。Fe盐能够增强共热解产物中重金属对pH变化的稳定性。当pH>8时,该最优工况下大多数重金属浸出浓度均较低,变化规律不明显,所以处置过程可通过适当提高pH来增强稳定效果。同时,共热解和铁盐添加有助于产物表面对重金属的固定和重金属形态的稳定。
将该最优工况推广至不同来源污泥和焚烧飞灰时,总体上对嘉定污泥及上海、江苏两地焚烧飞灰中重金属有显著的稳定作用,可有效地降低大多数重金属浸出,对小麦种子生态毒性也处于较低水平。但该最优工况在应用过程中也会出现不满足填埋标准,此时可改变污泥和焚烧飞灰混合比例以降低共热解产物的毒性。