城市生活垃圾焚烧重金属研究分析

城市生活垃圾焚烧重金属研究分析

作者：王爱华

来源：《北方环境》2013年第05期

摘要：以当前我国城市生活垃圾焚烧处理现状为依据，通过文献综述法详细介绍了城市垃圾焚烧过程中重金属的迁移及分布规律，并提出重金属污染防控对策建议。 关键词：飞灰；重金属；生活垃圾；焚烧

中图分类号：X705文献标识码：A文章编号1007-0370（2013）05-0038-02

Key words： Fly Ash； Heavy Metal； Municipal Solid Waste； Incineration城市生活垃圾焚烧法容易产生SO2、CO、HF、IP（可吸入颗粒物）、PCDD/Fs（二噁英）、重金属等污染物，容易造成二次污染，这些重金属一旦产生就很难被微生物降解，而且最终会通过食物链对人体产生较大危害。此外，重金属还会污染土壤、水体和大气，造成对环境的严重破坏[1]。但是在众多处理生活垃圾的方法中，焚烧法具有能迅速而且大幅度地减少垃圾的容积、彻底消除有害细菌和病毒、破坏毒性有机物、处理周期短、不需长期堆存焚烧厂占地少、并可回收热能等优点而得到广泛应用[2]。本文采取文献综述法就近年来我国相关领域就垃圾焚烧重金属特性、成分以及防控方面的研究现状做一综述，陈述垃圾焚烧中飞灰重金属方面的研究成果。 1垃圾焚烧中的重金属来源

由于城市垃圾大多未经完善的分拣处理，很多有毒有害的重金属物质混入垃圾中，这些含有有害物质的重金属在焚烧过程中就极易产生重金属污染，要么被浓缩在飞灰或底灰中，要么就回随烟气被排放到大气中给周边环境带来较大危害。通过文献整理，垃圾中得重金属来源主要有：铬（Cr）主要来源于油漆、釉料、颜料、化学药品、皮革、鞋跟等；铜（Cu）主要来自人造丝、电镀产品、油漆、涂料、纸张、织物、塑料、电子材料、玻璃、陶瓷制品等；铅（Pb）主要来源于汽车添加剂、橡胶、报纸、织物、木块、塑料、焊接剂、电池、涂料、农药等；镉（Cd）主要来自镉电池、墨汁、尤其、涂料、电镀制品、颜料等；汞（Hg）主要来源于荧光灯、汞合金、电池、农药、温度计等；锌（Zn）主要来自干电池、镀锌、橡胶制品、涂料、防腐剂、木材等。

2 垃圾焚烧中的重金属迁移及分布规律 2.1重金属迁移

由于焚烧炉内温度较高且存在着Cl2 、SO2 、O2等气体成分，重金属将经历以下过程： 1）金属的蒸发（挥发态的化合物）；2）化学反应；3） 颗粒的夹带和扬析；4）金属蒸气的

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冷凝，颗粒凝聚；5） 蒸气和颗粒的炉壁沉降；6） 烟气净化（颗粒捕集等）。垃圾焚烧过程中产生的重金属通常以硫化态、氯化态、氧化态以及元素态形式存在，此外，在垃圾焚烧过程中，垃圾水分能够影响到重金属的迁移，水分可以让飞灰和气相中的重金属往底渣处转移，氯则更易使重金属向飞灰或气相处转移。 2.2重金属分布规律

垃圾焚烧所产生的重金属最后大多分布在焚烧炉的底渣、飞灰、烟气及炉壁积灰中。不同的重金属由于其物理属性的不同在分布的比例中差异较大，其中Hg主要是气态形式出现在烟气中，Pb、Cd则以气固两相的形式存在，而且Cd大部分出现在飞灰中，Pb主要是在底渣和飞灰中，其中主要是出现在底渣，Cu主要是以固相形态存在且多分布在底渣。卡希尔（Cahill）和纽兰（Newland）[3]实验发现，飞灰中得重金属多以化合物存在于飞灰表面，沸点或升华温度低于1550℃，并且得出影响金属元素在底灰或飞灰存在的关键性指标是金属的沸点。但也有一些重金属如Fe、Al沸点虽低，但不经历蒸发--冷凝过程，大部分出现在底灰中，形成灰颗粒的基体，而Ag 则根本没有挥发化合物，却冷凝聚合在飞灰的表面[4]。此外，重金属在焚烧炉中的分布除了受单个金属特性影响较大外，还与垃圾本身的含量组成及运行环境因素有关。祝建中[5]等观察后发现随着水分在垃圾比重的增大，飞灰中的重金属含量渐少，而底渣中得重金属含量却呈上升趋势， 3垃圾焚烧中的重金属污染控制方法

垃圾焚烧过程中产生的飞灰中含有大量的重金属，国际社会早已把飞灰列为必须处理的有害物质。目前采取阻碍飞灰中有害元素释放的方法主要有：水泥固化法、高温熔融法、化学稳定法、酸及其溶解剂提取法等。 3.1水泥固化法

水泥固化法处理飞灰中重金属的释放主要是把水泥作为一种固化剂将有害物质进行固化处理的一种方法。伦巴第（F.Lombardi）曾对水泥固化法后重金属浸出性研究发现固化后重金属具有较好稳定性。但由于水泥固化法的粘合强度不够，对一些诸如镉、锘、锌、钼等重金属无法做到很好的固定到水泥中，有害物质浸出标准就难以达标。王胜坤等采取将飞灰和炉渣混合熔融，再经水泥固化效果较好。因此，随着技术的日臻完善单一的水泥固化法难以起到有效控制飞灰中的重金属浸出性问题，应当辅之以一定物质或与其他方法结合起来综合处理才能到达预期效果。 3.2化学稳定法

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近年来，随着对固化体重金属稳定性和浸出率要求的提高，采用化学稳定药剂对飞灰中重金属进行处理成为研究热点，也取得了丰硕的研究成果。赵有才[6]等认为把药剂化学稳定法与水泥、沥青固定化结合起来或许是未来飞灰处理的趋势。 3.3高温熔融处理法

熔融处理法是指在高温（通常是在1400℃左右）条件下，使得飞灰中的有机物燃烧、气化，飞灰中的产物密度和机械强度也得到加强，从而使重金属进一步稳定化。经过熔融处理，飞灰大部分玻璃花，其中的重金属也被封存在固化体中而不致溶出。 参考文献

[1] Franks b Meserole ， Ramsay Chang ， Todd R Carey1Modeling mercury removal by sorbent injection. Jonranl of the Air & Waste Management Association ， 1999 ，49 ：694～704. [2] 李国鼎，金子奇.固体废物处理与资源化[M].北京：清华大学出版社，93～94. [3] Cahill C. A ， Newland L. W. Comparative efficiencies of trace metal extraction from municipal incinerator ashes[J ]. J . Environ. Anal. Chem ， 1982 ，11 ：227 -239.

[4] 陆胜勇，池涌，严建华等.垃圾焚烧中重金属污染物的迁移和分布规律[J]热力发电，2003（3）：24-27.

[5] 祝建中，钟雄，梁好.垃圾焚烧工况对重金属分布特性的研究[J]苏州大学学报（自然科学版），2005，21（1）：66-70.

[6]Zhao Youcai，Song Lijie，Li Guojian。Chemical stabilization of MSW incinerator fly ashes[J]Journal of Hazardous Materials，2002，95：47-63. 收稿日期：2013-1-21

作者简介：王爱华（1971-），男，大学学历，中级工程师，主要研究方向：环境污染监测及影响评价.