超临界水无害化处理医疗垃圾焚烧飞灰的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 薄达 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张付申 |
| 关键词 | 医疗垃圾 焚烧飞灰 重金属 超临界水 PVC 重金属结合形态 TCLP Medical waste incinerator fly ash Heavy metal Supercritical water Metal fraction |
| 其他题名 | Feasibility of supercritical water treatment on detoxification of medical waste incinerator fly ash |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 医疗垃圾焚烧飞灰是在医疗垃圾焚烧过程中烟气净化系统内收集的一种危险废弃 物。飞灰中含有大量重金属和有机污染物，如不妥善处理，极易污染土壤和地下水。目 前，这类飞灰的主要处理方法是水泥固化、沥青固化、化学药剂固化、烧结固化和熔融 固化等，其中以水泥固化法占主流。但是，这些方法不能去除飞灰中有机污染物，同时 极大地增加了飞灰的体积与质量，最终填埋处置时还会占用大量的土地。此外，医疗垃 圾焚烧飞灰中大量的碱金属盐类会降低水泥固化的处理效果，早潮湿环境中会使飞灰中 的重金属缓慢浸出，造成二次污染。因此，亟待开发一种环境友好的处理技术来处置这 类特殊的危险废弃物，以解决医疗垃圾焚烧飞灰的污染问题。 本文对两种不同类型焚烧炉，旋转窑、热解汽化炉所产生的医疗垃圾焚烧飞灰 （FAR、FAP）的基本性质、重金属含量、浸出毒性等进行了测定，利用超临界水技术 对其进行处理，在超临界水氧化降解飞灰中有机污染物的同时，研究和探讨飞灰中的重 金属在超临界水中的迁移、转化规律。另外，通过添加聚氯乙烯（PVC）与飞灰共同在 超临界水中处理，研究了超临界水对焚烧飞灰中重金属提取的影响，考察了PVC 与飞 灰质量比、反应时间、反应温度等参数对重金属提取率的影响，并对提取后残渣的安全 性进行了评价，获得的主要研究成果如下： 1、由于焚烧炉采用活性炭为酸性气体的吸收剂，本研究的飞灰样品中，pH 呈酸性， 灼烧减量达到30%左右。飞灰中结晶相为NaCl，大量的重金属Cd，Cu，Pb，Zn 存在 于交换态与碳酸盐结合态中，具有极高的浸出性，Cd，Cu，Pb，Zn 的浸出浓度分别超 过USEPA 标准极限值，极易浸出造成环境污染。飞灰样品被判定为危险废弃物。而底 灰中的重金属相对稳定，可以安全填埋。 2、超临界水单独或配合氧化剂处理飞灰，可以将飞灰减量至65%左右，飞灰中的 重金属Cd 经过超临界水处理后会溶入水中，重金属Cu，Pb，Zn 可以从交换态与碳酸 盐结合态中转化到相对稳定的有机态及残渣态中。超临界水配合氧化剂（超临界氧化） 处理可以进一步将有机态中的Cu，Pb 转化到残渣态中。在酸性的旋转窑产生的飞灰FAR 中，处理过程中酸性气体的释放形成酸性环境会使更多的重金属溶入水中，灰中的部分 铁锰氧化物也被破坏，处于Fe-Mn 结合态中的重金属也会释放参与转化。经过超临界水 处理，飞灰中的重金属浸出浓度明显下降，但经过1h 的超临界水氧化处理后，飞灰中 重金属的浸出浓度低于标准所规定的极限值，飞灰被无害化。3、飞灰中的As 元素不同于其他重金属的转化规律。在超临界水条件下，残渣态中 的As 会释放出来，在中性的pH 值条件下，As 会被铁的氧化物及有机物所吸附，以铁 锰氧化物结合态与有机态存在，而在低pH 值的条件下，As 还会被飞灰的颗粒吸附或与 Ca2+结合，转化为交换态与碳酸盐结合形态，增强As 的迁移性。 4、加入PVC 与飞灰共同进行超临界水处理后，PVC 脱氯形成的盐酸可以将飞灰中 的重金属溶出，而超临界水可以破坏飞灰的颗粒及释放有机态中的重金属以促进重金属 的溶出。另一方面，超临界水可以固定提取出来的重金属离子，所以过高的温度及过长 的反应时间反而会降低重金属的提取效率。在反应温度为400 ℃，反应时间为90 min， PVC：飞灰质量比为0.5:1 时，飞灰中的重金属Cu，Pb，Zn 的提取率可以分别达到71.62%、 74.64%和88.65%。 5、飞灰经过超临界水处理后，所剩残渣中重金属的主要形态为残渣态，浸出率很 低。TCLP 结果显示，飞灰中原超标的重金属Cu，Pb 和Zn 处理后的浸出浓度分别为8.1 mg/l, 1.41 mg/l 与37.8 mg/l，满足USEPA 的无害化标准。 |
| 学科主题 | 纳米材料与减排技术 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-07 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/340]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境纳米材料实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 薄达. 超临界水无害化处理医疗垃圾焚烧飞灰的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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