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垃圾焚烧飞灰酸洗废水的处理技术研究

文档作者：季醋王中页罗津晶毛中建文档来源： 1新源中国环境科技责任有限公司 2厦门大学环境与生态学院环境科学研究中心		点击数：	更新时间： 2024年03月03日
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垃圾焚烧飞灰酸洗废水的处理技术研究
季醋· 王中页z 罗津晶z 毛中建，
(1新源中国环境科技责任有限公司福建厦门361008
(2厦门大学环境与生态学院环境科学研究中心福建厦门361005)
摘要介绍垃圾焚烧飞灰酸洗废水的来源及危害．综述酸洗废水的处理技术．重点介绍了化学沉淀和物理化学处理手
段。并对某垃圾焚烧电厂飞灰酸洗废水进行硫化物沉淀试验研究。讨论药剂投加量、pH值、重金属浓度对沉淀效果的影响。
关键词垃圾焚烧飞灰酸洗废水处理技术
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2013)01一079—03
l来源及危害
垃圾焚烧飞灰是指在垃圾焚烧厂烟气净化系统收集而
得的焚烧残余物．约占垃圾焚烧灰渣总量的20％．其主要化学
组成为Ca、Si、Al、C1．含量随垃圾种类和焚烧条件而变化㈦]。
飞灰因其中含有浸出毒性很高的重金属、可溶性盐类和有机
氯化物(多氯联苯和二唔英)，被普遍认为是一种危险废物．
对环境威胁极大。在我国．随着垃圾焚烧技术的广泛应用，焚
烧飞灰的产量逐年增加。
酸溶液提取法因其成本低廉．工艺简单．能同时去除飞
灰中的重金属及可溶性盐类．可操作性强等优势．日益受到
广泛关注[3]。酸溶液提取法又称飞灰酸洗．常用的酸液包括
盐酸、硫酸、硝酸等。郑丽婷等人发现，用硫酸酸洗飞灰，Cu、
Zn的洗脱率明显增加⋯。Seham等利用盐酸和乙酸对二次飞
灰进行酸洗．有68％的Zn和98％的Pb被洗脱到盐酸和乙
酸中．洗脱液的重金属仍需进一步提取回收㈦。薛军采用盐
酸作为浸出剂．对垃圾焚烧飞灰中重金属进行浸出试验．大
量金属离子被盐酸提取，进入酸洗液中㈦。
飞灰酸洗液中重金属的浓度和种类形态各异．表l列出
某垃圾焚烧电厂飞灰酸洗液中各重金属的浓度．其中Zn“和
Cuz+浓度较大．若不采取进一步处理而直接排放。会对周围
环境及人类健康造成极大的危害。过量摄人重金属会破坏生
物体的消化系统、神经系统及内分泌系统，引起肝硬化、肠炎
等疾病．严重危害人体健康-]。此外，重金属废水排入土壤，累
积在植物体内．会阻碍植物生长发育，造成农业、林业减产【8]。
目前国内外众多学者对实验室规模的飞灰酸提取做了
详细分析．效果明显．不少酸洗工艺已经应用于垃圾焚烧处
理厂．然而在各种酸洗工艺的研究中．对酸洗液中重金属的
进一步提取回收涉及较少．是飞灰酸洗研究领域的空白，因
此．研究含重金属的酸洗液废水的处理方法具有极其重要的
意义。酸洗废水中重金属含量如表1所示。
表l 某垃圾焚烧电厂飞灰酸洗废水中各重金属含量mg／L
2处理方法研究现状
虽然酸洗液废水是较新型的污染废水．其中存在的重金
属元素仍与其他工业废水类似．参考电镀废水的处理手段进
行处置，大体可归纳为化学法、物理化学法、生物法和高效捕
集剂法等．其中以化学法和物理化学法为主⋯。各种方法可
单独应用．也可组合应用。
2．1 化学法
化学法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀
法和高分子捕集法等m]。表2列出了各种化学沉淀法的原理
及优缺点对比。
王威、朱建梅等人利用氧化钙作为沉淀剂，在实验室模
拟对含铬及锰的强酸性重金属废水的去除．通过增加氧化钙
的投放量．铬去除率最高可达100％。他将中和沉淀用于实际
工程。采用序批式平流沉淀池，压缩空气搅拌并投加氧化钙，
能够准确控制出水达标排放⋯1。在硫化物沉淀技术中，除了
典型的硫化钠药剂外．近年来也出现许多有机高分子硫化
剂．如三巯基三嗪三钠盐(TMT一15)，二羟基二硫代磷酸盐
等。当废水中同时存在多种金属离子且pH值较低时，可以
采用硫化物与中和沉淀联用的方法，达到稳定pH及去除重
金属离子的目的。常用的有CT铁氧体法，以FeCl，替代Fe．
SO。，设置铁屑还原塔。铁还原和铁沉淀同时进行，反应速度
快．不需要通风加氧设备，减少设备投资和操作费用。
2．2物理化学法
原《然瓣辫麟零使废水中重金属投加硫化物沉淀蠢丰彩晶呆豢辑
离子形成溶解度剂使重金属离子磊舞蚩禚壶姑薪
原理碡，Jj的氢氧化坳生成溶解度小的鬲压=：i琵芹I
或碳酸盐沉淀硫化物沉淀s2一：*：。“：^备一：
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M(0H)2 i 一3￡”～：I公77
燃垂熬耋黧耋瓣秦蕊毳粪|||粼童獭攀蓬标排放；对PH要訾尉≯刿咩的沉淀颗粒大，
优缺点求高、出水pH需筌等崭箭菩巍盒容易分塞!产物
中和后才能排幂：。幂嚣嚣矗嚣可二次利用；操
放；沉淀物细小繁’昔秽．烈l黔} 作时间长、消耗
不易沉降；沉渣笺；袈；鬈器群l鬟i； 能量多、需要充
量大、含水率高、誊1”止”贝厂口戳足的氧气条件
作者简介：季吉旨(1968～)，女，本科，工程师，主要从事废水和固体废物处理的设计及研究工作。
20’3．No．1 O 万方数据
重金属废水的物理化学法主要包括吸附法、溶剂萃取
法、离子交换法、膜分离技术4大类。
吸附法是应用多孔吸附材料吸附处理废水中重金属的
一种方法，常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅藻土、大洋多结
核矿等。活性炭价格昂贵。使用时需要定期更换炭．应用常受
到限制。废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在．应
用溶剂萃取法时要采用有较高选择性的萃取剂．虽分离效果
显著．但溶剂的流失和再生过程耗能较大。离子交换法是利
用离子交换剂分离废水中重金属离子的方法。目前常用的离
子交换树脂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螫合树脂
和腐植酸树脂等。离子交换的推动力是离子间浓度差和交换
剂上的功能基对离子的亲和能力，离子交换剂具有吸附、交
换双重作用。分离效果好m’。膜分离技术是利用特殊的半透
膜，在外界压力的作用下．在不改变溶液中化学形态的基础
上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法。由于膜分离效率
随时间增加而呈现衰退趋势，需定期更换．膜分离技术的应
用受到很大限制。
在废水重金属的实际处理技术中．以传统的碱中和沉淀
法应用最为广泛。然而处理后废水的pH值太高，上层清液
必须移到中和池加酸反调至pH=6～9后才能排放。处理过程
繁琐．即耗时又增加运行成本。由于重金属硫化物的溶解度
比其氢氧化物的溶解度更低，去除效果更彻底．而且反应后
pH值在7～9之间，不需要反调节便可直接排放，缩小占地面
积。因此，硫化物沉淀法去除工艺将成为今后酸洗废水重金
属去除的趋势。
3硫化物沉淀法处理过程的工艺控制
硫化物沉淀法处理工艺一般分为混合池和浓缩沉淀池
两部分，包括废水调节pH、投药(硫化物及助凝剂)、混合搅
拌、静置沉淀4个过程。每个过程的工艺控制对重金属的去
除率及出水效果都有一定影响。以某垃圾焚烧电厂的酸洗飞
灰为例，采用TMT一15为硫化剂，确定反应pH、药剂投加量
和重金属浓度对去除率的影响。工艺过程中混合搅拌及静置
沉淀参数分别为：先快搅600r、30s；后慢搅75r、10 min：静置
沉淀60IIIin。
3．1 TMT_15投加量的影响
取100 mL实际酸洗废水．废水中各重金属浓度如前表
l所示，用1M Na0H调节至pH=6．8。得到不同硫化剂投加量
下各重金属脱除率．如表3所示。
表3不同投加量下酸洗废水各重金属去除率
经过硫化物沉淀后，酸洗液出水pH值均为6．6—7．6之
2013．No．1
间，符合工业废水中关于pH排放规定。从图1中看出，硫化
剂对各重金属的去除率随其投加量的增加变化趋势不呈线
性关系，当TMT一15投加量为2608．8 m玑时，基本酸洗液絮
凝效果最佳，各重金属脱除效果均可达98％以上。在沉淀过
程中无需添加其他助凝剂即可以达到较好的沉淀速率．去除
耗时短．
3．2反应DH的影响
取100mL实际酸洗废水，用l M NaOH调节废水pH分
别为6、7、8、9，TMT_15的投加量为2608．8mg／L。经过静置沉
淀后废水各重金属脱除率与pH对应关系如图l所示。
图l pH对废水去除率的影响
经过硫化物沉淀后，酸洗废水出水pH值分别为6．30、
7．29、7．82、9．23，废水经过絮凝后，pH值变化不大。这可能是
由于沉淀过程将重金属以硫化物沉淀的形势分离．不消耗废
水中的0H一离子。从图1可以看出，在pH=9时，除Cr外，其
余重金属脱除率达99％以上、但此时Cr几乎没有脱除：在
pH=7时，除Cr外，其余5种重金属的脱除率均在95％以上，
Cr的去除率仅为21％。由于酸洗废水中Cr的浓度较低．仅
为6．4mg，L，TMT一15沉淀时无法形成较大的颗粒硫化物沉
降．导致其去除率偏低。
3．3重金属浓度的影响
取100 mL浓度较低的酸洗废水，浓度值如表4所示．用
lM Na0H调节废水至pH=6．8。得到不同硫化剂投加量下各
重金属脱除率．如表5所示。
表4低浓度酸洗废水中各重金属含量mg／L
表5 不同投加量下低浓度酸洗废水各重金属去除率
从表5可以看出，低浓度下TMT—15对Cr、Cd、Zn、Cu和
Pb的去除率可达到95％以上，而As的去除率仅为58．98％。
与高浓度重金属废水的去除率对比得出．TMT一15硫化物沉
国
∞
∞
∞
们
∞
o
枣、*蝾一稍
万方数据
淀法更适用于高浓度废水酸洗废水。酸洗废水浓度较低时．
可以考虑使用中和沉淀法加以去除．
4总结与建议
通过硫化物沉淀法模拟处理实际垃圾焚烧电厂的酸洗
废水．结果表明TMT一15硫化剂去除率高．处理后出水水质
较好，且废水pH对处理工艺影响不大。
鉴于酸洗废水中各金属浓度较低．成分复杂多样．处理
要求又非常严格．在今后的废水处理领域．建议重点考虑对
环境无影响药剂的代用品的开发和利用：寻找效果好、成本
低的水处理技术和药剂的研发应用：加强各种处理技术的联
合应用[13川等。
参考文献
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率影响的试验研究．北京大学学报：自然科学版．2009(03)
(上接第76页)
显受到制约．要充分发挥水体的原有功能需采取一定的工程
性或非工程性措施，水质对应于其功能已受到污染：④重污
染：P>2．0，各项水体指标的总体均值已超过标准l倍以上，
部分指标可能超过标准数倍．水体功能已受到严重危害，如
不采取必要的措施．直接利用其水体功能可能是危险的。对
这类水体必须采取必要的措施．或改变其功能．或付诸行动
开展污染整治。
各采样点的综合污染指数及评价结果见表3。
由表3数据可知．水质已达到污染程度．水体功能明显
表3综合评价结果
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from municipal incineration plants by mealls of acid and or alkaline
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受到制约．要充分发挥水体的原有功能需采取一定的工程性
或非工程性措施。
4小结
通过此次对眉湖水质的分析．可以看出眉湖水质有被污
染的迹象．多项指标值已超过相应的标准值，其水体功能明
显受到制约．因此．学校相关部门要充分发挥水体的原有功
能需采取～定的工程性或非工程性措施．以保障眉湖景观的
水质．
参考文献
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水利，20lO(6)
h．·‘⋯⋯一．。’⋯l_-”’⋯r。’o⋯l_I’’‘⋯r+’‘⋯”+。o_l
(上接第78页)
公路建设对完善区域的城市交通网络和促进当地的社
会经济发展具有十分重要的意义．但公路工程建设将带来一
定的社会影响，通过进行社会环境影响评价．可及早发现项
目实施过程中带来的各种消极的社会影响及变化过程．进一
步优化行动实施方案．较大程度地减少潜在的社会矛盾与冲
突．维护受影响民众的合法权益，更好地促进项目的实施，保
证成功率和可持续发展。
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m-‘。⋯¨-。’ⅢII-，‘‘⋯¨-“1⋯I-·‘’‘lIm一．。Ⅷ
美巴将合建全球最大生物燃料公司
巴西最大的蔗糖和乙醇生产公司将和美国最大的生物
燃料贸易公司合作成立全球最大的生物燃料企业。整合后的
2013．NO．1．
合资企业将拥有年供应100亿L的乙醇的能力．对世界乙醇
消费市场具有重要的影响力。

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