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城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属富集特性研究

作　者: 屠宏斌
导　师: 陆胜勇
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 垃圾焚烧飞灰粒径分布重金属富集特性
分类号: X502
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 205次
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内容摘要

垃圾焚烧处理技术由于具有减量化、无害化和资源化方面的优势,许多城市都大力发展焚烧技术来处理生活垃圾。但由此带来的二次污染问题,特别是排放烟气及飞灰中的持久性有机污染物、重金属等污染问题,越来越受到公众的关注。飞灰是垃圾焚烧产生的主要残渣,其中富集了较高浓度的重金属和二恶英类持久性有机污染物,我国把其列为危险废物,需按相关标准进行后续无害化处理。本文以垃圾焚烧炉飞灰及飞灰中的重金属为研究对象,综述介绍了重金属的危害、垃圾焚烧飞灰的无害化处理方法,综述分析了焚烧过程中重金属迁移机理及影响因素。并在此基础上,对当前商业运行的两台典型焚烧炉--某流化床垃圾焚烧炉(实际处理量550吨/天)和某炉排焚烧炉(实际处理量350吨/天)的焚烧流程中不同点进行了飞灰样品的采样,并进行了实验室研究和分析。本文首先对所采集的两台焚烧炉的飞灰样品(每台炉各取3个样)的基本物化特性进行了研究分析：利用能谱仪(EDX)分析了飞灰的元素组成,利用马尔文粒度仪及人工筛分分析了飞灰的粒径分布,利用电感耦合等离子体质谱(ICPMS)分析了飞灰中Pb、Cd、Zn、As、Cu、Cr、Ni、Hg等主要重金属的含量特性。分析结果表明：飞灰的粒径分布近似正态分布,80%以上颗粒集中在38-150μm之间,粒径小于38μm和大于106μm的颗粒所占的质量分数都很少。炉排焚烧炉飞灰中Cl、S元素含量比流化床焚烧炉高,Zn、Pb是焚烧飞灰中含量最高的重金属,炉排焚烧炉飞灰中重金属浓度比流化床飞灰高。本文进而对飞灰样品进行了粒径筛分,并对不同粒径段的飞灰进行了Pb、Cd、Zn、As、Cu、Cr、Ni、Hg等重金属的含量测试,对比分析了炉型、温度、粒径等参数对飞灰中重金属富集特性的影响。飞灰中挥发性重金属的含量排序为Zn＞Pb＞Cd＞As,流化床焚烧炉各取样点飞灰的不同粒径段中挥发性重金属的浓度分布差别不大,而炉排焚烧炉各取样点飞灰不同粒径段中的挥发性重金属含量差别较大。流化床焚烧炉对流管束飞灰中挥发性重金属主要分布在小颗粒(38-56μm)中,而省煤器飞灰中的中间颗粒(56-106μm)贡献率增加,布袋飞灰则56-75μm段贡献率为主。对于难挥发性重金属,飞灰中含量排序为Cu＞Ni＞Cr,炉排炉飞灰中的难挥发性重金属含量基本上大于流化床焚烧炉飞灰。由于难挥发性重金属的特性,不同粒径段飞灰中难挥发性重金属对总灰中该类重金属的贡献率类似粒径质量比分布。研究发现超过400℃时的飞灰中,不管其粒径大小,Hg含量均较低,而布袋工作温度与布袋飞灰中的Hg含量有较大关系。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-25
  1.1 引言  11-13
  1.2 飞灰中重金属的危害及国外处理现状  13-16
    1.2.1 重金属的危害  14-15
    1.2.2 国外飞灰处置现状  15-16
  1.3 垃圾焚烧飞灰的处理方法概况  16-23
    1.3.1 安全填埋法  17
    1.3.2 固化与稳定化法  17-20
    1.3.3 飞灰中重金属的分离提取  20-23
  1.4 课题的研究背景和主要内容  23-25
    1.4.1 研究背景  23
    1.4.2 本文主要研究内容  23-25
第2章重金属迁移机理及影响因素  25-38
  2.1 引言  25
  2.2 城市生活垃圾中重金属的来源  25-26
  2.3 焚烧过程中重金属的迁移机理  26-32
    2.3.1 重金属在垃圾焚烧中的迁移过程  27-29
    2.3.2 重金属的蒸发  29-30
    2.3.3 焚烧过程中重金属的形态  30-32
    2.3.4 冷凝团聚与飞灰吸附  32
  2.4 影响重金属迁移的主要因素  32-37
    2.4.1 垃圾组分影响  33-35
    2.4.2 焚烧炉运行参数  35-36
    2.4.3 灰颗粒尺寸  36
    2.4.4 烟气净化设备的影响  36-37
  2.5 本章小结  37-38
第3章两种炉型的飞灰基本特性研究  38-52
  3.1 实验飞灰的来源  38-39
  3.2 飞灰的元素分析  39-43
  3.3 飞灰的重金属含量分析  43-44
  3.4 飞灰的粒径分布  44-51
    3.4.1 马尔文  45-48
    3.4.2 人工筛分  48-49
    3.4.3 马尔文粒径分析结果与人工筛分结果的比较  49-51
  3.5 本章小结  51-52
第4章不同粒径下飞灰重金属分布特性  52-71
  4.1 引言  52-53
  4.2 挥发性重金属  53-61
    4.2.1 Pb  53-55
    4.2.2 Cd  55-57
    4.2.3 Zn  57-59
    4.2.4 As  59-61
  4.3 难挥发重金属  61-67
    4.3.1 Cu  61-63
    4.3.2 Cr  63-65
    4.3.3 Ni  65-67
  4.4 气相重金属  67-69
  4.5 本章小结  69-71
第5章全文总结及下一步研究展望  71-74
  5.1 全文总结  71-73
    5.1.1 重金属迁移及影响因素研究  71
    5.1.2 垃圾焚烧飞灰的理化特性实验研究  71-72
    5.1.3 不同粒径垃圾焚烧飞灰的重金属特性实验研究  72-73
  5.2 本文主要创新点  73
  5.3 下一步工作展望  73-74
参考文献  74-82
攻读学位期间发表论文  82

城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属富集特性研究

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