危险废物焚烧处理系统中烟气脱酸工艺介绍
在化工拆除领域，凯利环境以全新的思路和技术，提供化工装置拆除前的残留化学品处置，危险废物处理，动火条件化学清洗，水切割拆除等技术和理念。提供全新的安全环保的拆除方案。该文对某危险废物处置中央工业危险废物焚烧发生飞灰的加速碳酸化历程举行了研究。测定飞灰中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等重金属浸出浓度，其中Pb浸出浓度跨越危险废物判别尺度及填埋场入场控制尺度限值，高达288.40mg/L。对飞灰举行碳酸化处置，探讨碳酸化反映时间、反映温度、液固比和CO2浓度等因素对飞灰中重金属Pb浸出特征的影响。 效果解释，在反映时间2～4h，反映温度10～50℃、液固比3∶1～5∶1，CO2浓度60%～100%范围内碳酸化效果显著。并通过正交实验获得最优反映条件为CO2浓度100%，反映时间3h，液固比4∶1，反映温度30℃。通过行使X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)对飞灰碳酸化前后举行表征。 效果解释，碳酸化后飞灰中Ca(OH)2、CaClOH消逝，CaCO3增添显著，晶体吸附使得重金属浸出显著下降，飞灰颗粒外面天生了以CaCO3为主的片状和圆柱状的晶体物质。重金属浸出实验解释，飞灰经碳酸化处置后，重金属Pb浸出浓度由288.40mg/L降至0.02mg/L。碳酸化法处置工业危险废物焚烧发生飞灰可以有用控制重金属Pb的浸出以及降低系统的pH(由13～14降至7左右)，同时实现对温室气体CO2的牢固，具有潜在的应用价值。 危险废物是指除了生涯垃圾和放射性以外的具有化学反映性、急性毒性、易燃易爆性、腐蚀性等能引起对人类康健或环境危害的废弃物[1]。危险废物的发生途径大致可分为医疗废物、市政危险废物和工业危险废物3种，其中工业危险废物是危险废物最主要的发生途径。工业危险废物身分庞大，在发生、网络、运输、贮存、综合行使及处置等环节在时空上具有很大的不确定性，使其污染控制成为环境管理的一大难题，对环境以及人类康健有相当的平安隐患[2]。 凭据2007年度第一次天下污染源普查公报，工业源中危险废物发生量4573.69万t;综合行使量1644.81万t(其中68.82万t为往年贮存量)，处置量2192.76万t(其中11.44万t为往年贮存量)，昔时贮存量812.44万t(其中275.64万t相符环保要求贮存量)，倾倒抛弃量3.94万t[3]。凭据2011—2014年《天下环境质量公报》数据，2014年我国工业危险发生量到达3633.5万t，综合行使量2061.8万t，贮存量690.6万t，处置量929.0万t[4]。 焚烧手艺处置危险废物因处置效率高、危險废物能充实实现减容减量化、可接纳部门能量等优点而获得广泛应用[5，6]。焚烧后从热接纳行使系统、烟气净化系统网络的物质即为飞灰。垃圾焚烧发生飞灰量约占被焚烧垃圾量的3%～5%[7]。焚烧飞灰中含有重金属、二噁英、呋喃等有害物质，属重金属危险废物范围，为制止二次污染，在对其举行最终处置前须经由无害化处置到达《生涯垃圾填埋污染控制尺度》(GB16889—2008)中的要求才可直接举行平安填埋[8]。 现在处置焚烧发生飞灰应用较多的手艺主要有水泥固化、熔融玻璃化、化学稳固化等[9]。其中，水泥固化是将垃圾焚烧飞灰、水泥和水根据合适的配比举行夹杂拌料，把焚烧飞灰微粒划分包覆而逐渐硬化的历程[10]。刘彦博[11]等指出：水泥掺入量需35%以上，水泥飞灰固化体中重金属离子浸出浓度可到达填埋场污染控制尺度。 水泥固化因成本低廉被广泛应用，其瑕玷是固化后增容显著，一样平常增容比到达1.5～2，固化体破碎易致重金属再次浸出。熔融固化处置焚烧飞灰主要是将飞灰与玻璃质粉料于1000～1400℃高温下熔融夹杂造粒成型，待夹杂料粒烧至一定水平后，降温使其固化，形成玻璃固化体，将还未气化的重金属和无机物包罗在其中，从而到达稳固化的目的[12]，是现在稳固化最佳的方式。 日本学者Shin-ichi Sakai[13]对飞灰熔融前后二噁英类有机物含量转变的实验解释，在熔融以及氧化性气氛下，二噁英等有机物的剖析率可到达99.93%，其瑕玷是在高温条件下能耗过高，烟气处置难度大。药剂稳固化法是通过行使化学药剂与飞灰中的重金属发生沉淀、螯合和絮凝等作用，降低飞灰中重金属的浸出毒性和迁徙可能性[14]。徐颖等[15]研究解释，在加药量为1.5%时，药剂可对飞灰中Pb、Zn和Cd的稳固化率划分到达95.6%、85.5%和93.4%，浸出浓度均可知足危险废物填埋尺度。 药剂稳固化的优点在于增容少，更大限度实现焚烧飞灰的减量化和无害化处置，瑕玷在于差别药剂对差别种重金属的稳固化都有一定的选择性，因此很难找到一种普遍适用的化学稳固剂[16]。综上所述，通例固化手艺在手艺或经济方面存在一定缺陷，因此，学者们做了相当的研究工作探讨开发新型的固化/稳固化手艺。 金漫彤等[17]研究了行使地聚物固化垃圾焚烧飞灰的工艺及处置效果，并在其它条件相同下与水泥固化举行对比，效果解释，地聚物固化飞灰后固化体的抗压强度效果更高，且表现出早期抗压强度高的特点，固化体中重金属浸出毒性的效果更好。胡雨燕等[18]研究解释，焚烧飞灰吸收CO2后对重金属Pb、Cd具有稳固化效果。蒋开国等[19，20]研究解释加速碳酸化可以有用将生涯垃圾焚烧飞灰中重金属举行稳固化，将飞灰中40%的可交换态的Pb质量转化成碳酸盐连系态。籍晓洋等[21]研究解释加速碳酸化在一定条件下单元质量飞灰可牢固CO2为43.6mg/g。 本文对工业危险废物焚烧发生飞灰接纳加速碳酸化法处置后重金属浸出特征举行研究。该方式通常是将二氧化碳通入艳服飞灰的容器中，行使CO2与飞灰中CaO、Ca(OH)2等含Ca物质在一定条件下反映天生CaCO3晶体，使其对飞灰中重金属举行牢固，从而降低重金属的浸出。加速碳酸化法是近年提出的一种新型手艺，飞灰经处置后，可以有用降低其中重金属的浸出毒性，并对温室气体CO2举行吸收和牢固以到达削减温室气体排放的目的，具有值得期待的应用远景[22-24]。
1 质料和方式
1.1 实验质料 本研究所用焚烧工业危险废物飞灰样品取自安徽某危险废物处置中央，由布袋除尘器捕捉网络。飞灰呈灰白色，颗粒细小平均。为了保证科学实验的严谨性，取样后飞灰样品与空气无长时间接触，并置于密封装置，用真空泵将其内空气抽干，放置阴凉干燥处密封储存。
1.2 实验方式 1.2.1 加速碳酸化实验装置
本研究加速碳酸化反映装置为自制实验装置，如图1所示，凭据实验要求将CO2、N2气体(剖析纯)根据一定比例通入混和罐中，调治相宜流量将夹杂气体通入反映器中与飞灰系统举行碳酸化反映。 1-恒温水浴磁力搅拌器;2-带孔橡胶塞试剂瓶;3-橡胶管;4-尾气处置;5-气体流量计;6-夹杂罐;7-压力表;8-金属管浮子流量计;9-调治阀;10-N2钢瓶;11-CO2钢瓶
图1加速碳酸化实验装置 1.2.2 飞灰含水率的测定
称量样品飞灰M0=100g于干燥具盖器皿中，置于真空干燥箱中在105℃下干燥24h，取出再次称量记为M1，盘算飞灰含水率。 含水率W0盘算公式： W0(%)=(M0-M1)/M0×100 其中，M0—样品飞灰质量; M1—干燥后飞灰质量。 1.2.3 原焚烧飞灰浸出毒性实验
凭据中华人民共和国国家尺度《固体废物浸出毒性浸出方式翻转法》(GB5086.1-1997)举行毒性浸出实验，称取干基试样70.0g，置于1L浸取容器中，加入700mL蒸餾水，盖紧瓶盖后牢固在搅拌机上，调治转速为(30±2)r/min，在室温下翻转搅拌浸取18h后取下浸取容器，在国家新的安全和环保要求形式下，以安全技术和环保理念，对化工装置拆除，符合国家要求，确保施工安全。凯利的化工拆除一站式解决方案，为企业解决残留物处置，
11月份全国拟建在建固体废弃物项目
危废无害化，危废减量化，水切割拆除一体化服务。避免安全和环保事故的发生。静置30min，通过45μm滤膜过滤并网络所有浸出液，摇匀，行使电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定浸出液中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等重金属浓度，实验效果见表1。
1.2.4 单因素对飞灰碳酸化效果影响及正交优化
称取质量均为200g飞灰样品置于反映器中，设置反映参数后测定pH后举行单因素实验，探讨碳酸化反映时间、反映温度、液固比和CO2浓度等因素对飞灰中重金属Pb浸出特征的影响，实验参数见表1。 反映到达设定时间后，关闭气体住手实验，打开反映器并测定pH。将夹杂物抽滤后固体置于真空干燥箱中105℃下干燥24h，取出密封保留供剖析用。凭据单因素实验效果，选取具有代表性的反映条件设计四因素三水平正交实验找出碳酸化最优反映条件，并考察各因素对Pb浸出的影响水平。 1.2.5 碳酸化产物浸出毒性实验
将1.2.4获得的样品凭据国标《固体废物浸出毒性浸出方式水平振荡法》(GB/5086.2-1997)举行毒性浸出实验，称取干基试样30g置于500mL的锥形瓶中，接纳液固比为10L/kg加入300mL蒸馏水，盖紧瓶盖后垂直牢固于往复式水平振荡器上(频率为110±10次/min，振幅为40mm)。在室温震荡8h，样品静止16h后取下。通过45μm滤膜举行过滤，网络所有浸出液，摇匀，立刻测定溶液pH，行使火焰原子吸收(AAS)测定浸出液中重金属Pb浓度，仪器型号为ZEEnit德国耶拿700P。 1.2.6 X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)
将原始飞灰与具有代表性的碳酸化后飞灰样品举行X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)实验，剖析工业危险废物焚烧飞灰与CO2反映前后的内部身分及表观形态转变。实验所接纳的装备是TD-3500型号X-射线衍射仪和S-4500场发射扫描电镜。
2 效果与剖析
2.1 含水率的测定
本研究称取工业危险废物焚烧飞灰样品M0=100g，干燥后称量M1=99.06g，经盘算飞灰含水率为0.94%。飞灰是由高温焚烧网络的底物，故含水率较低。
2.2 原飞灰浸出毒性
表2给出飞灰样品中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等重金属浸出浓度，由表2可知，原飞灰样品中重金属Cd、Pb浸出浓度在危险废物判别尺度以上，飞灰为危险废物。重金属Pb浸出浓度严重跨越填埋场入场控制尺度，高达288.40mg/L，是由于工业生产原料中含铅较高所致。因此，飞灰不得被直接填埋，须举行处置后相符填埋尺度方可填埋。
2.3 单因素对焚烧飞灰加速碳酸化的影响及正交优化 2.3.1 反映时间对重金属Pb稳固化效果的影响
图2给出碳酸化反映时间对重金属Pb浸出影响，由图2可知，碳酸化反映时间1h，不足以将Pb浸出控制在填埋场入场控制尺度以下。增添到2h，飞灰中的重金属离子Pb2+浸出浓度有显著下降，可降至约莫0.19mg/L，已远在填埋场控制尺度以下。
反映时间2～6h，重金属Pb浸出浓度趋于稳固，反映时间在3h时，浸出浓度最低降至0.02mg/L。原灰中的CaO与水反映天生Ca(OH)2再与CO2反映，天生了CaCO3，晶体包覆使得飞灰中的重金属Pb浸出显著下降。由于初始飞灰中含有大量CaO，与水反映天生Ca(OH)2使得浊液呈强碱性，初始pH在13～14左右。随着碳酸化的举行，Ca(OH)2吸收CO2天生CaCO3，使得反映后系统酸碱度的下降，效果解释，碳酸化后系统pH可降至7左右。 2.3.2 液固比对重金属Pb稳固化效果的影响
图3给出差别液固比对焚烧飞灰中重金属Pb浸出影响。由图3可知，碳酸化反映时间在1h，Pb浸出浓度划分为30.20mg/L、11.27mg/L、10.96mg/L、6.81mg/L、8.04mg/L，均未到达填埋要求。
反映时间在2h，Pb浸出浓度划分为0.77mg/L、0.24mg/L、0.19mg/L、0.20mg/L、0.33mg/L，均可控制在填埋场入场尺度限值以下。反映时间在2h以上，差别液固比对Pb浸出影响趋于平缓，Pb浸出浓度均可到达填埋入场尺度。在液固比5∶1时，浸出浓度最低可降至0.02mg/L。 2.3.3 温度对重金属Pb稳固化效果的影响
图4给出10℃、30℃、50℃、70℃、90℃下碳酸化对重金属Pb浸出影响，Pb浸出浓度划分为0.34mg/L、0.26mg/L、0.34mg/L、0.41mg/L、0.40mg/L。由图4可知反映温度在30℃时Pb浸出浓度最低，为0.26mg/L。温度低于30℃，系统反映速度缓慢，降低碳酸化的效果。温度过高，二氧化碳气体分子活跃，气体加速溢出降低与溶液的反映速率。
2.3.4 CO2浓度对重金属Pb稳固化效果的影响
图5给出通入20%、40%、60%、80%、100%差别浓度下CO2对重金属Pb浸出影响，Pb浸出浓度划分为6.78mg/L、5.78mg/L、1.99mg/L、1.30mg/L、0.04mg/L。由图5可知，随着二氧化碳纯度越高，碳酸化效果越好，CO2浓度为100%时碳酸化效果最佳。当二氧化碳浓度到达60%时，Pb浸出浓度可控制在填埋尺度限值以下。
2.3.5 正交优化实验
凭据单因数实验效果，选择代表性的碳酸化反映条件划分为反映时间2h、3h、4h，反映温度10℃、30℃、50℃，液固比4∶1、5∶1、6∶1，二氧化碳浓度60%、80%、100%，表3和表4给出了碳酸化正交实验效果，正交实验效果解释影响碳酸化的主次因素划分为二氧化碳浓度、反映时间、液固比、反映温度。最优组合为D3A3CAB2，即二氧化碳浓度为100%、反映时间为3h、液固比为4∶1、温度为30℃时碳酸化效果最佳。
2.4 XRD效果与剖析
接纳XRD剖析原灰和碳酸化后产物中的晶像矿物组成，扫描角度从10℃到70℃。XRD效果解释，原始飞灰主要由Ca(OH)2、CaClOH、CaSO4等含Ca的物质和NaCl、KCl、CaClOH等含Cl的物质组成。飞灰经碳酸化处置后，Ca(OH)2、CaClOH的峰消逝，CaCO3的峰增强显著，可知碳酸化后焚烧飞灰中大量Ca(OH)2吸收CO2转化成大量的CaCO3。
2.5 SEM效果与剖析
图7给出了飞灰加速碳酸化前后的SEM效果，反映其前后外面形态转变。由图6可以看出，原飞灰多由细小颗粒组成，外面是粗拙和松散漫衍的孔径巨细差别的颗粒，很少能看见晶体形态的物质。由图6可以看出，飞灰经由碳酸化处置后的外面为大颗粒，并天生了片状和块状的晶体，连系XRD的实验效果剖析这些晶体是由于碳酸化作用后天生的CaCO3晶体。
3 结论 (1)飞灰经碳酸化后，原始飞灰中的Ca(OH)2、CaClOH转化成CaCO3，飞灰外面天生片状或块状的晶体。 (2)碳酸化最优反映条件为反映时间3h、反映温度30℃、液固比4∶1，CO2浓度100%，该条件下Pb浸出浓度为0.02mg/L。在CO2浓度为60%时，反映时间2h以上，Pb浸出浓度可控制在填埋场填埋尺度以下。 (3)飞灰经碳酸化处置后，原始飞灰中重金属Pb浸出浓度由288.40mg/L降至约莫0.02mg/L，到达填埋尺度。碳酸化法可以有用控制工业危险废物焚烧飞灰中重金属Pb的浸出并降低系统的酸碱度。清淤、抽沙机器人是凯利环境公司新研发的智能水下清淤设备。针对化工企业不停产清淤作业的迫切需求，尤其是人工清淤带来的安全事故频发。凯利集团与西安交大深度合作研发水下清淤机器人，解决国内化工企业在生产过程中不停产水下清淤的难题。 该机器人具有深水作业、智能遥控、24小时连续作业、履带越野行走、全液压控制、防爆作业、安全环保等特点。 目前该机器人两大系列，清淤机器人应用化工沉淀污泥，污水厂清淤，市政管网清淤，河道清淤，水库清淤等作业。抽沙机器人应用黄河抽沙，河道抽沙，水库抽沙等作业。
飞灰处置问题重重 垃圾发电“最后一公里”难题待解