垃圾焚燒飛灰含有重金屬、二噁英類、溶解鹽等有毒有害的物質。

1 重金屬

城市生活垃圾是一種成份十分復雜的廢物, 其中含有一定數(shù)量的重金屬成份, 現(xiàn)階段通常認為垃圾焚燒過程中產生的重金屬主要來源于電池、電器、半導體、鍍金材料、顏料等。

1.1 重金屬在飛灰中的吸附行為及分布

金屬及其化合物在垃圾焚燒過程中會被蒸發(fā)進入煙氣,煙氣從溫度較高(800~1000℃) 的爐膛進入溫度較低的煙道(400~500℃)時,急劇的冷卻使重金屬從煙氣中濃縮出來,形成離散的金屬顆粒氣溶膠或在飛灰顆粒表面發(fā)生吸附。重金屬是垃圾焚燒飛灰中重要的污染成份, 根據(jù)Katsunori N研究表明, 焚燒過程中廢物中33%的Pb 轉移到飛灰中, 1%隨煙氣排出, 其余66%殘留在底灰中。對于Cd 有92%轉移到飛灰中, 2%隨煙氣排出, 約6%殘留在底灰中。根據(jù)李潤東測定結果, 焚燒飛灰中Cu、Pb 和Zn 的含量較多。何品晶測定結果表明, Pb、Cd、Hg 和Zn 是焚燒飛灰重金屬污染的主要元素。施惠生采用連續(xù)萃取法分析焚燒飛灰浸出液中Zn、Pb、Cd 和Cr 的質量濃度均高于固體廢物浸出毒性鑒別標準。由于垃圾中各種重金屬含量及其焚燒過程中各種重金屬的遷移和轉移特性不同, 不同飛灰的重金屬含量仍呈現(xiàn)較大的差異。飛灰中重金屬含量的一般范圍: As 0.01 ～20mg/kg; Cd1.72 ～60mg/kg; Cr 2.38 ～150mg/kg; Cu 1.87 ～400mg/kg; Hg3.25 ～100mg/kg; Ni 6.29 ～120mg/kg; Pb 880.6 ～1200mg/kg; Zn71.1～2000mg/kg。

1.2 重金屬在飛灰中的形態(tài)分布

根據(jù)王偉、萬曉等報告, 中本康宏、武田信生等采用連續(xù)浸出法和XPS 研究了飛灰中重金屬的化學形態(tài), 表明Zn在飛灰中主要以2ZnCO3、3Zn(OH)2、ZnSO4、7H2O 和ZnO 的形式存在; Pb 主要以PbCl2、PbCO3、PbO 等形式存在; Cu 主要存在為CuO; 干式脫硫系統(tǒng)的飛灰中Cd 的主要存在方式是Cd(OH)2 和CdO; 濕式脫硫系統(tǒng)中主要是CdSO4 和CdCl2。何品晶、施惠生等采用連續(xù)萃取法對飛灰重金屬的化學形態(tài)進行分析, 表明飛灰可浸出部分Cd 主要以離子交換態(tài)和酸溶態(tài)形式存在, 而Pb、Zn 主要以酸溶態(tài)形式存在。除Cd 外, 其余重金屬可交換態(tài)的含量幾乎可以忽略, 這也就說明焚燒飛灰中重金屬通過焚燒飛灰—水相互作用進入溶液的量是極其有限的。但H+濃度直接影響飛灰中重金屬的浸出濃度。根據(jù)馮軍會分析, H+濃度對各元素浸出的影響程度分別為:Pb=Zn>Cu>Cd>Ni>Cr>As>Hg, 所以保持飛灰所處環(huán)境的pH在中性條件有利于抑制重金屬的遷移。

2 二噁英

垃圾焚燒過程中會產生二噁英等痕量有機污染, 二噁英包括多氯聯(lián)苯并二噁英(PCDDs)、多氯聯(lián)苯并呋喃(PCDFs)和多氯聯(lián)苯(PCBs), 一般情況下, 把前兩類物質簡稱為二噁英(PCDD/Fs), 二噁英對人體有極大危害, 一旦在人體內積累會產生一系列毒性效應, 損害免疫系統(tǒng)并具有致癌、致畸性, 因此二噁英的污染危害逐年受到公眾的重視。

2.1 二噁英在焚燒飛灰中形成機理

由于飛灰表面重金屬的催化作用, 二噁英的產生主要是通過焚燒尾部煙道中的二次合成和氣相前驅物低溫催化生成的。而且焚燒煙氣尾部合成的二噁英又被比表面積很大的飛灰所吸附, 導致飛灰中二噁英含量很高。已被證實的垃圾焚燒過程中PCDD/Fs 的形成機理主要方式有, 具有短鏈的氯化了的碳氫化合物首先轉化成氯苯, 然后轉化為多氯聯(lián)苯(PCBs), 最終在高溫條件(871℃～982℃) 下轉化成PCDFs,PCDFs 進一步反應轉化成PC- DDs; 通過飛灰中的大分子碳(所謂的殘?zhí)?同有機或無機氯在低溫下(約250℃ ～450℃)經飛灰中某些具有催化性的成分(如Cu, Fe 等過渡金屬或其氧化物)催化生成PCDD/Fs。

2.2 二噁英在焚燒飛灰中的分布

Buekens A等人認為焚燒處理后袋式除塵器處飛灰二噁英毒性當量高達6ng/g, 靜電除塵器飛灰二噁英毒性當量則大約為4ng/g。楊志軍檢測報告, 飛灰中二噁英總濃度和毒性當量分別為8.44ng/g 和0.80ng/g。飛灰中二噁英的含量取決于垃圾成分、焚燒爐型、焚燒溫度、停留時間、混合狀況等,這些因素共同作用導致不同飛灰樣品中二噁英含量迥異。對于二噁英異構體濃度分布的比較, 馮軍會、何品晶對飛灰中二噁英類化合物的檢測, 表明飛灰中多氯代二苯并呋喃(PCDFs) 中1,2,3,4,6,7,8- HpCDF 和1,2,3,7,8- PeCDF 百分含量之和為36%～39%, 對毒性當量濃度貢獻率最大的是2, 3,4, 7, 8- PeCDF (29%～33%), 其次是1,2,3,7,8- PeCDD (21%～26%)。在對飛灰性質進行評價時, 尤其要注意這2 種化合物對環(huán)境的影響。

3 溶解鹽

根據(jù)張沛君測試結果, 飛灰中溶解鹽含量高達17.4%～21.9%, 何品晶對中溶解鹽的分析,飛灰中溶解鹽質量分數(shù)也高達22.1%, 主要為Ca、Na 和K 的氯化物(溶解性氯離子占8.4%～11.0%), 飛灰中氯化物的大量存在會增加其它某些污染物的溶解性, 若不事先去除, 可能會妨礙飛灰的固化和穩(wěn)定化。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”