(完整word版)生活垃圾焚燒爐渣性質(zhì)及處置技術(shù)

1、1、生活垃圾焚燒爐渣性質(zhì)(1)爐渣的物理性能生活垃圾焚燒爐渣是生活垃圾焚燒的副產(chǎn)物，包括爐排上殘留的焚燒殘?jiān)蛷?爐排間掉落的顆粒物，呈黑褐色，原爐渣有刺激性氣味，經(jīng)過處理后氣味減弱。未經(jīng)處理的焚燒爐渣主要由灰渣、碎玻璃和磚塊、陶瓷碎片、木屑，以及少量碎 布條、塑料、金屬制品等物質(zhì)組成。碎玻璃、陶瓷碎片等主要來自于工程中的建 筑垃金屬制品圾，但只要其粒徑大小不超過5mm，就不會影響爐渣多孔磚的整體性能。主要來自于人們的生活用品，如易拉罐、釘子、鐵罐等，并且其中的單質(zhì)鐵會氧 化，產(chǎn)生銹蝕，影響磚的性能。布條、塑料等物質(zhì)是由于生活垃圾在焚燒過程中燃 燒不夠充分而未能去除。爐渣中還含有極少量的有色金

2、屬，在公路基層應(yīng)用過程中可能會由于和堿反 應(yīng) 產(chǎn)生H2而破壞路面，大顆粒金屬可能會損壞施工設(shè)備，對施工的危害較大，應(yīng)盡 可能地除去；爐渣中的可燃物含量較低，5mm以上顆粒中的可燃物含量在 0.06-1.34%?？扇嘉锏拇嬖诓焕谫Y源化利用，如影響應(yīng)用時(shí)路面的長期穩(wěn)定性， 影響無機(jī)結(jié)合料與爐渣的結(jié)合，而降低材料強(qiáng)度。因此，該將這些物質(zhì)盡量去除。 經(jīng)過預(yù)處理的爐渣只含有少量的碎玻璃、磚塊和陶瓷碎片，布條、塑料等有機(jī)物 幾乎全部去除。由于爐渣主要物理組分質(zhì)地堅(jiān)硬，因而作為集料使用時(shí)能保證一 定的強(qiáng)度。(2)爐渣的含水率、熱灼減率、堆積密度、吸水率由于水淬降溫排渣作用，爐渣的含水率約為12.0%18.

3、9%，隨著堆積時(shí)間、 天氣等因素上下波動；爐渣熱灼減率反映垃圾的焚燒效果，一般較低，為 1.57%-3.16% ；爐渣堆積密度在1150kg/m31350kg/m3之間，吸水率為37%左 右。說明爐渣是一種多孔的輕質(zhì)材料，強(qiáng)度不高。(3)爐渣的粒徑分布爐渣粒徑分布較均勻，主要集中在250mm的范圍內(nèi)(占60.8%7.68%)，小于0.074mm的顆粒含量在0.06%1.36%?；痉系缆方ú闹屑系募壟湟?。(4)爐渣化學(xué)成分預(yù)處理后的爐渣主要化學(xué)成分及含量為：硅35%50%、鈣7%15%、鋁 3.5%7.0%、鐵 3.0%6.0%、鈉 2.5%8.0%、鉀 33%3.0%、磷 0.7% 3

4、.0% 不同地點(diǎn)、不同批次的爐渣主要化學(xué)組成接近，由此可認(rèn)為預(yù)處理后的爐渣 的化學(xué)成分相對比較穩(wěn)定。(5)爐渣礦物組成對預(yù)處理后的爐渣取樣進(jìn)行X衍射，X衍射結(jié)果顯示，爐渣的主要礦物為石英 (Quartz)、鈣長石(Anorthite )、斜方沸石(Gismondine)，其他的礦物峰比較弱， 含量很少。各礦物衍射峰均比較尖銳，說明結(jié)晶程度較高，且石英、鈣長石、斜方沸 石的水化活性都不高，據(jù)此初步判斷爐渣的活性不高。爐渣表面很粗 糙，呈不規(guī)則 角狀，孔隙率較高，孔隙直徑也比較大。爐渣部分位置晶體生長良好，要為棒狀、針 狀和粒狀晶體，但是發(fā)育不是很均勻，可能是因?yàn)榉贌^程中溫度和空氣分布不均， 停

5、留時(shí)間不同以及爐渣組分復(fù)雜的緣故。(6)爐渣的輕漂物含量爐渣的輕漂物含量進(jìn)過測試，爐渣輕漂物含量為0.1%0.2%，滿足GB/T25032-2010生活垃圾焚燒爐渣集料中輕漂物含量不大于0.2%的技術(shù)要 求。 以輕漂物含量高的爐渣為原料生產(chǎn)的制品，其質(zhì)量必然受到負(fù)面影響，因?yàn)檫@些輕 漂物不僅增加了需水量，造成了更多空隙，還影響界面的粘結(jié)力。輕漂物含量與發(fā) 電廠燃燒制度以及爐渣預(yù)處理工藝有關(guān)。(7)爐渣毒性浸出爐渣的有害物質(zhì)浸出(鉛、鍥、鎘、銘、碑、汞、氟化物)含量遠(yuǎn)低于GB5085.3- 2007危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別安全濃度限量標(biāo)準(zhǔn)值，可認(rèn)為爐渣不屬于 有毒廢物。(8)爐渣的放射性對爐

6、渣進(jìn)行放射性檢測，其檢測結(jié)果為：內(nèi)照射指數(shù)IRa在0.30 0.39之間，外照射指數(shù)卜在0.630.68之間。參照GB6566-2001建筑材料放射性核素限量標(biāo)準(zhǔn)的要求，當(dāng)材料的內(nèi)照射指數(shù)、外照射指數(shù)均小于1.0時(shí)，可用于民 用、公用建筑的主體結(jié)構(gòu)。(9)爐渣二惡英含量參照HJ77.3-2008固體廢物二惡英類的測定同位素稀釋高分辨氣相色譜高 分辨質(zhì)譜法，隨機(jī)抽取爐渣進(jìn)行檢測，二惡英總含量為1.706 x10ng/k，g遠(yuǎn)低于 GB16889-2008生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)中對二惡英含量3.0 x 103ng/k的 g要求。2、污泥焚燒底灰的理化性質(zhì)及再利用技術(shù)環(huán)保工程成套有限公司的王少波

7、等人通過對兩種不同的污泥焚燒底灰的粒 徑、 抗剪、壓縮固結(jié)性、滲透性以及重金屬含量等理化性質(zhì)進(jìn)行了研究，并將其與原生污泥性質(zhì)進(jìn)行對比，分析焚燒處理對污泥理化性質(zhì)的影響，并進(jìn)一步根據(jù)焚燒底探索其再利用途徑。結(jié)果表明污泥焚燒底灰屬于砂土，且抗剪強(qiáng)度較污泥焚燒前有明顯增大，可達(dá)76 - 2380 - 03kPa，金屬含量有所超標(biāo)，但重金屬浸出量均小于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)限定值，可進(jìn)行路基材料、CO2捕集、填海造陸等再利用。所用的原生污泥、污泥加煤焚燒底灰、污泥不加煤焚燒底灰的樣品來源如下。(1)原生污泥，為上海某污水處理廠污泥經(jīng)105烘干后的產(chǎn)物；(2)污泥加煤焚燒底灰(以下簡稱為加煤底灰)，為未烘干的原生污泥

8、與礦化垃 圾篩上物、木屑、M1脫水劑、煤粉以100 ： 10 ： 5 ： 5 ： 20(w/w)混合后在20下 自然風(fēng)干5d，然后制成的污泥燃料經(jīng)900焚燒1h后產(chǎn)生的殘余物；(3)污泥不加煤底灰(以下簡稱為不加煤底灰)，同(2)，只是在污泥燃料配比中 取消了煤粉的添加。其中，原生污泥稍有氣味，顏色近似于土黃色；而加煤底灰和不加煤底灰則 均由粉狀物和燒結(jié)物組成，無明顯氣味，底灰中燒結(jié)物質(zhì)地堅(jiān)硬，并呈疏松多孔 的狀態(tài)；粉狀物則較為疏松，滲透性好，類似于砂土。加煤底灰顏色較黑，而不加 煤底灰顏色偏黃。(1)粒徑分布加煤底灰粒徑大于2mm的顆粒比率為36.%，而不加煤底灰的為25%，根據(jù) 巖土工程勘

9、察規(guī)范(GB50021-94)和公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ024- 85)關(guān)于土的分類規(guī)定可知，兩種底灰均屬于砂土中的礫砂。(2)抗剪強(qiáng)度加煤底灰和不加煤底灰的抗剪強(qiáng)度明顯高于原生污泥，在垂直壓力為50kPa的情 況下，原生污泥的抗剪強(qiáng)度僅為39.4，而加煤底灰和不加煤底灰的抗剪強(qiáng)度則分別 達(dá)80.3和76.3kPa。由在相似的含水率條件下，原生污泥的凝聚力和內(nèi)摩 擦角分別 僅為17.19kPa和24。，而加煤底灰和不加煤底灰的凝聚力和內(nèi)摩擦角則 比原生污泥 有明顯增大，分別達(dá)到43.93kPa、35.97 °和42.98kPa、33.76 °，因此相應(yīng)的施工 允許

10、坡度也分別提高到了 29.17。和2721 °，由此可知污泥經(jīng)焚燒處理后，抗剪性質(zhì) 較原生污泥能有明顯增強(qiáng)。(3)滲透系數(shù)滲透系數(shù)是根據(jù)100kPa固結(jié)壓力下的滲透時(shí)間而得到。滲透系數(shù)由大到小 的順 序?yàn)椴患用旱谆以勰嗉用旱谆摇Ｓ纱丝芍患用旱谆易顬槭杷?，透水效?較高；而加煤底灰的顆粒更為致密，顆粒間的空隙更小，從而透水性較差。(4)壓縮固結(jié)性質(zhì)壓縮系數(shù)、壓縮模量Es及壓縮指數(shù)Cc可作為反映試樣的壓縮性大小的指標(biāo)， 利用這3種指標(biāo)表征土樣的可壓縮性。在100200kPa壓力變化下，不加煤底灰 和加煤底灰近似于中壓縮土，而原生污泥則趨近于高壓縮土。即污泥經(jīng)焚燒處理 后，壓縮固結(jié)性

11、質(zhì)會較原生污泥有所降低。(5)重金屬含量原生污泥的重金屬含量明顯高于加煤底灰和不加煤底灰，且相對于土壤環(huán)境質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)的三級標(biāo)準(zhǔn)，即能夠保障農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生 長的土 壤臨界值，原生污泥的重金屬濃度除As外，Zn、Cd、Ni、Cr、Cu均嚴(yán)重超標(biāo)，其 中Zn、Cd超標(biāo)最為嚴(yán)重，超標(biāo)率分別為392 6%和300%，而Ni、Cr、 Cu則分別超標(biāo)9%、62.7%和47.3%原生污泥在燃燒過程中，底灰和煙氣間發(fā)生了重金屬的分配，部分重金屬轉(zhuǎn)移至煙氣中，但由于原生污泥重金屬本底值較高，故底灰類物質(zhì)中的重金屬含量普遍 未達(dá)到土壤環(huán)境質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)的要求。Zn、Cd、Cr、Cu

12、均超標(biāo)，其中加煤底灰和 不加煤底灰的Zn分別超標(biāo)270.2%和284.4%、Cd均超標(biāo)200%。Cr和Cu則較為 接近標(biāo)準(zhǔn)值，其中加煤底灰Cr超標(biāo)8.33%，而Cu未超標(biāo)，不加煤底灰的Cr和Cu 則分別超標(biāo)20.7%和9.5%。(6)重金屬浸出量根據(jù)危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別(GB5085.3-2007)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法測定，可知各試樣重金屬浸出濃度均小于鑒別標(biāo)準(zhǔn)值。因此僅就重金屬浸出毒性來 講，不加煤底灰、加煤底灰、原生污泥均不屬于危險(xiǎn)廢物。(7)污泥焚燒底灰的再利用途徑對于污泥焚燒底灰的再利用途徑傳統(tǒng)的方法主要是用作建材，如制磚、作為水泥 原料和路基等。近年來，亦有報(bào)道利用垃圾焚燒底灰捕

13、集酸性氣體，如利用垃圾焚 燒底灰作為填料吸收CO2氣體，吸收量可達(dá)到12.5L/kg(干基底灰)，且達(dá)到吸附平 衡后，底灰pH可由11.8降至8.2，Pb、Cr、Cd的浸出濃度明顯降低。分析其用作路基土以及CO2捕集材料的可行性。根據(jù)污泥焚燒底灰的理化性質(zhì) 及公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD302004)中對于路基土的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可知：(1)加煤底灰粒徑大于2mm的顆粒比率為365%，而不加煤底灰的為25%， 屬于砂土中的礫砂，為理想的路基材料；(2)不加煤底灰的滲透性較好，達(dá)到2.7 x 1 -50cm/s，十分適用于冰凍地區(qū)的路基和浸水部分的路堤等，加煤底灰的滲透性雖差，排水性能不好，但亦可用于干旱地區(qū)的路基及路堤等；(3)不加煤底灰及加煤底灰的凝聚力及內(nèi)摩擦角均較大，允許坡度分別達(dá)到了 29.7 °和27.12 °，遠(yuǎn)大于泥土的允許坡度，符合標(biāo)準(zhǔn)中最大邊坡傾角的要 求。因此，加煤和不加煤底灰理論上可以用作路床土和邊坡等路基材料。然 而，對于確定底灰適用的具體路基類型，則需對污泥焚燒底灰進(jìn)行進(jìn)一步