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垃圾焚燒飛灰酸洗廢水的處理技術研究

文檔作者：季醋王中頁羅津晶毛中建文檔來源： 1新源中國環境科技責任有限公司 2廈門大學環境與生態學院環境科學研究中心		點擊數：	更新時間： 2024年03月03日
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垃圾焚燒飛灰酸洗廢水的處理技術研究
季醋· 王中頁z 羅津晶z 毛中建，
(1新源中國環境科技責任有限公司福建廈門361008
(2廈門大學環境與生態學院環境科學研究中心福建廈門361005)
摘要介紹垃圾焚燒飛灰酸洗廢水的來源及危害．綜述酸洗廢水的處理技術．重點介紹了化學沉淀和物理化學處理手
段。并對某垃圾焚燒電廠飛灰酸洗廢水進行硫化物沉淀試驗研究。討論藥劑投加量、pH值、重金屬濃度對沉淀效果的影響。
關鍵詞垃圾焚燒飛灰酸洗廢水處理技術
中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2013)01一079—03
l來源及危害
垃圾焚燒飛灰是指在垃圾焚燒廠煙氣凈化系統收集而
得的焚燒殘余物．約占垃圾焚燒灰渣總量的20％．其主要化學
組成為Ca、Si、Al、C1．含量隨垃圾種類和焚燒條件而變化㈦]。
飛灰因其中含有浸出毒性很高的重金屬、可溶性鹽類和有機
氯化物(多氯聯苯和二唔英)，被普遍認為是一種危險廢物．
對環境威脅極大。在我國．隨著垃圾焚燒技術的廣泛應用，焚
燒飛灰的產量逐年增加。
酸溶液提取法因其成本低廉．工藝簡單．能同時去除飛
灰中的重金屬及可溶性鹽類．可操作性強等優勢．日益受到
廣泛關注[3]。酸溶液提取法又稱飛灰酸洗．常用的酸液包括
鹽酸、硫酸、硝酸等。鄭麗婷等人發現，用硫酸酸洗飛灰，Cu、
Zn的洗脫率明顯增加?。Seham等利用鹽酸和乙酸對二次飛
灰進行酸洗．有68％的Zn和98％的Pb被洗脫到鹽酸和乙
酸中．洗脫液的重金屬仍需進一步提取回收㈦。薛軍采用鹽
酸作為浸出劑．對垃圾焚燒飛灰中重金屬進行浸出試驗．大
量金屬離子被鹽酸提取，進入酸洗液中㈦。
飛灰酸洗液中重金屬的濃度和種類形態各異．表l列出
某垃圾焚燒電廠飛灰酸洗液中各重金屬的濃度．其中Zn“和
Cuz+濃度較大．若不采取進一步處理而直接排放。會對周圍
環境及人類健康造成極大的危害。過量攝人重金屬會破壞生
物體的消化系統、神經系統及內分泌系統，引起肝硬化、腸炎
等疾病．嚴重危害人體健康-]。此外，重金屬廢水排入土壤，累
積在植物體內．會阻礙植物生長發育，造成農業、林業減產【8]。
目前國內外眾多學者對實驗室規模的飛灰酸提取做了
詳細分析．效果明顯．不少酸洗工藝已經應用于垃圾焚燒處
理廠．然而在各種酸洗工藝的研究中．對酸洗液中重金屬的
進一步提取回收涉及較少．是飛灰酸洗研究領域的空白，因
此．研究含重金屬的酸洗液廢水的處理方法具有極其重要的
意義。酸洗廢水中重金屬含量如表1所示。
表l 某垃圾焚燒電廠飛灰酸洗廢水中各重金屬含量mg／L
2處理方法研究現狀
雖然酸洗液廢水是較新型的污染廢水．其中存在的重金
屬元素仍與其他工業廢水類似．參考電鍍廢水的處理手段進
行處置，大體可歸納為化學法、物理化學法、生物法和高效捕
集劑法等．其中以化學法和物理化學法為主?。各種方法可
單獨應用．也可組合應用。
2．1 化學法
化學法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀
法和高分子捕集法等m]。表2列出了各種化學沉淀法的原理
及優缺點對比。
王威、朱建梅等人利用氧化鈣作為沉淀劑，在實驗室模
擬對含鉻及錳的強酸性重金屬廢水的去除．通過增加氧化鈣
的投放量．鉻去除率最高可達100％。他將中和沉淀用于實際
工程。采用序批式平流沉淀池，壓縮空氣攪拌并投加氧化鈣，
能夠準確控制出水達標排放?1。在硫化物沉淀技術中，除了
典型的硫化鈉藥劑外．近年來也出現許多有機高分子硫化
劑．如三巰基三嗪三鈉鹽(TMT一15)，二羥基二硫代磷酸鹽
等。當廢水中同時存在多種金屬離子且pH值較低時，可以
采用硫化物與中和沉淀聯用的方法，達到穩定pH及去除重
金屬離子的目的。常用的有CT鐵氧體法，以FeCl，替代Fe．
SO。，設置鐵屑還原塔。鐵還原和鐵沉淀同時進行，反應速度
快．不需要通風加氧設備，減少設備投資和操作費用。
2．2物理化學法
原《然瓣辮麟零使廢水中重金屬投加硫化物沉淀蠢豐彩晶呆豢輯
離子形成溶解度劑使重金屬離子磊舞蚩禚壺姑薪
原理碡，Jj的氫氧化坳生成溶解度小的鬲壓=：i琵芹I
或碳酸鹽沉淀硫化物沉淀s2一：*：。“：^備一：
oH一+M2+—， +M2+_+Ms i = 矗”萬兒w、
M(0H)2 i 一3￡”～：I公77
燃垂熬耋黧耋瓣秦蕊毳糞|||粼童獺攀蓬標排放；對PH要訾尉≯劌咩的沉淀顆粒大，
優缺點求高、出水pH需筌等嶄箭菩巍盒容易分塞!產物
中和后才能排冪：。冪囂囂矗囂可二次利用；操
放；沉淀物細小繁’昔穢．烈l黔} 作時間長、消耗
不易沉降；沉渣箋；袈；鬈器群l鬟i； 能量多、需要充
量大、含水率高、謄1”止”貝廠口戳足的氧氣條件
作者簡介：季吉旨(1968～)，女，本科，工程師，主要從事廢水和固體廢物處理的設計及研究工作。
20’3．No．1 O 萬方數據
重金屬廢水的物理化學法主要包括吸附法、溶劑萃取
法、離子交換法、膜分離技術4大類。
吸附法是應用多孔吸附材料吸附處理廢水中重金屬的
一種方法，常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅藻土、大洋多結
核礦等。活性炭價格昂貴。使用時需要定期更換炭．應用常受
到限制。廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在．應
用溶劑萃取法時要采用有較高選擇性的萃取劑．雖分離效果
顯著．但溶劑的流失和再生過程耗能較大。離子交換法是利
用離子交換劑分離廢水中重金屬離子的方法。目前常用的離
子交換樹脂有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螫合樹脂
和腐植酸樹脂等。離子交換的推動力是離子間濃度差和交換
劑上的功能基對離子的親和能力，離子交換劑具有吸附、交
換雙重作用。分離效果好m’。膜分離技術是利用特殊的半透
膜，在外界壓力的作用下．在不改變溶液中化學形態的基礎
上，將溶劑和溶質進行分離或濃縮的方法。由于膜分離效率
隨時間增加而呈現衰退趨勢，需定期更換．膜分離技術的應
用受到很大限制。
在廢水重金屬的實際處理技術中．以傳統的堿中和沉淀
法應用最為廣泛。然而處理后廢水的pH值太高，上層清液
必須移到中和池加酸反調至pH=6～9后才能排放。處理過程
繁瑣．即耗時又增加運行成本。由于重金屬硫化物的溶解度
比其氫氧化物的溶解度更低，去除效果更徹底．而且反應后
pH值在7～9之間，不需要反調節便可直接排放，縮小占地面
積。因此，硫化物沉淀法去除工藝將成為今后酸洗廢水重金
屬去除的趨勢。
3硫化物沉淀法處理過程的工藝控制
硫化物沉淀法處理工藝一般分為混合池和濃縮沉淀池
兩部分，包括廢水調節pH、投藥(硫化物及助凝劑)、混合攪
拌、靜置沉淀4個過程。每個過程的工藝控制對重金屬的去
除率及出水效果都有一定影響。以某垃圾焚燒電廠的酸洗飛
灰為例，采用TMT一15為硫化劑，確定反應pH、藥劑投加量
和重金屬濃度對去除率的影響。工藝過程中混合攪拌及靜置
沉淀參數分別為：先快攪600r、30s；后慢攪75r、10 min：靜置
沉淀60IIIin。
3．1 TMT_15投加量的影響
取100 mL實際酸洗廢水．廢水中各重金屬濃度如前表
l所示，用1M Na0H調節至pH=6．8。得到不同硫化劑投加量
下各重金屬脫除率．如表3所示。
表3不同投加量下酸洗廢水各重金屬去除率
經過硫化物沉淀后，酸洗液出水pH值均為6．6—7．6之
2013．No．1
間，符合工業廢水中關于pH排放規定。從圖1中看出，硫化
劑對各重金屬的去除率隨其投加量的增加變化趨勢不呈線
性關系，當TMT一15投加量為2608．8 m璣時，基本酸洗液絮
凝效果最佳，各重金屬脫除效果均可達98％以上。在沉淀過
程中無需添加其他助凝劑即可以達到較好的沉淀速率．去除
耗時短．
3．2反應DH的影響
取100mL實際酸洗廢水，用l M NaOH調節廢水pH分
別為6、7、8、9，TMT_15的投加量為2608．8mg／L。經過靜置沉
淀后廢水各重金屬脫除率與pH對應關系如圖l所示。
圖l pH對廢水去除率的影響
經過硫化物沉淀后，酸洗廢水出水pH值分別為6．30、
7．29、7．82、9．23，廢水經過絮凝后，pH值變化不大。這可能是
由于沉淀過程將重金屬以硫化物沉淀的形勢分離．不消耗廢
水中的0H一離子。從圖1可以看出，在pH=9時，除Cr外，其
余重金屬脫除率達99％以上、但此時Cr幾乎沒有脫除：在
pH=7時，除Cr外，其余5種重金屬的脫除率均在95％以上，
Cr的去除率僅為21％。由于酸洗廢水中Cr的濃度較低．僅
為6．4mg，L，TMT一15沉淀時無法形成較大的顆粒硫化物沉
降．導致其去除率偏低。
3．3重金屬濃度的影響
取100 mL濃度較低的酸洗廢水，濃度值如表4所示．用
lM Na0H調節廢水至pH=6．8。得到不同硫化劑投加量下各
重金屬脫除率．如表5所示。
表4低濃度酸洗廢水中各重金屬含量mg／L
表5 不同投加量下低濃度酸洗廢水各重金屬去除率
從表5可以看出，低濃度下TMT—15對Cr、Cd、Zn、Cu和
Pb的去除率可達到95％以上，而As的去除率僅為58．98％。
與高濃度重金屬廢水的去除率對比得出．TMT一15硫化物沉
國
∞
∞
∞
們
∞
o
棗、*蠑一稍
萬方數據
淀法更適用于高濃度廢水酸洗廢水。酸洗廢水濃度較低時．
可以考慮使用中和沉淀法加以去除．
4總結與建議
通過硫化物沉淀法模擬處理實際垃圾焚燒電廠的酸洗
廢水．結果表明TMT一15硫化劑去除率高．處理后出水水質
較好，且廢水pH對處理工藝影響不大。
鑒于酸洗廢水中各金屬濃度較低．成分復雜多樣．處理
要求又非常嚴格．在今后的廢水處理領域．建議重點考慮對
環境無影響藥劑的代用品的開發和利用：尋找效果好、成本
低的水處理技術和藥劑的研發應用：加強各種處理技術的聯
合應用[13川等。
參考文獻
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(上接第76頁)
顯受到制約．要充分發揮水體的原有功能需采取一定的工程
性或非工程性措施，水質對應于其功能已受到污染：④重污
染：P>2．0，各項水體指標的總體均值已超過標準l倍以上，
部分指標可能超過標準數倍．水體功能已受到嚴重危害，如
不采取必要的措施．直接利用其水體功能可能是危險的。對
這類水體必須采取必要的措施．或改變其功能．或付諸行動
開展污染整治。
各采樣點的綜合污染指數及評價結果見表3。
由表3數據可知．水質已達到污染程度．水體功能明顯
表3綜合評價結果
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水，1998，14(4)
受到制約．要充分發揮水體的原有功能需采取一定的工程性
或非工程性措施。
4小結
通過此次對眉湖水質的分析．可以看出眉湖水質有被污
染的跡象．多項指標值已超過相應的標準值，其水體功能明
顯受到制約．因此．學校相關部門要充分發揮水體的原有功
能需采取～定的工程性或非工程性措施．以保障眉湖景觀的
水質．
參考文獻
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h．·‘??一．。’?l_-”’?r。’o?l_I’’‘?r+’‘?”+。o_l
(上接第78頁)
公路建設對完善區域的城市交通網絡和促進當地的社
會經濟發展具有十分重要的意義．但公路工程建設將帶來一
定的社會影響，通過進行社會環境影響評價．可及早發現項
目實施過程中帶來的各種消極的社會影響及變化過程．進一
步優化行動實施方案．較大程度地減少潛在的社會矛盾與沖
突．維護受影響民眾的合法權益，更好地促進項目的實施，保
證成功率和可持續發展。
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m-‘。?¨-。’ⅢII-，‘‘?¨-“1?I-·‘’‘lIm一．。Ⅷ
美巴將合建全球最大生物燃料公司
巴西最大的蔗糖和乙醇生產公司將和美國最大的生物
燃料貿易公司合作成立全球最大的生物燃料企業。整合后的
2013．NO．1．
合資企業將擁有年供應100億L的乙醇的能力．對世界乙醇
消費市場具有重要的影響力。

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