本發(fā)明屬于危險廢物無害化處理工藝領(lǐng)域，具體涉及一種生活垃圾焚燒飛灰中重金屬固定、穩(wěn)定化方法。

背景技術(shù)：

垃圾焚燒煙氣凈化系統(tǒng)收集而得的殘余物垃圾焚燒飛灰，是一種同時具有重金屬危害特性和環(huán)境持久性有機毒物危害特性的廢物，被《國家危險廢物名錄》列為危險廢物。垃圾焚燒飛灰中富集了大量的致畸致癌性污染物，例如鉛、鋅、銅、鎘、溶解鹽類物質(zhì)。這些含有重金屬物質(zhì)的垃圾焚燒飛灰，如果直接排入大氣，或者捕集后未經(jīng)妥善處置，通過某種途徑進入生態(tài)系統(tǒng)，在環(huán)境催化作用下，會對動植物和人體產(chǎn)生持久的毒性。對于人體而言，個別重金屬元素(鋅、銅)作為人類機體運轉(zhuǎn)過程中所必需的酶和蛋白質(zhì)的催化劑不可或缺，而其它重金屬元素(鉛、砷、汞、鎘、鉻、鎳)會對人體健康造成危害。無論哪一種重金屬元素在人體內(nèi)積聚過量，都會對人體健康造成危害，能引起人的頭痛、頭暈、失眠、健忘、神經(jīng)錯亂、關(guān)節(jié)疼痛、結(jié)石、癌癥等，尤其對泌尿系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的臟器、皮膚、骨骼、神經(jīng)的破壞更為嚴重。飛灰一般呈灰白色或深灰色，粒徑小于500μm，顆粒形態(tài)多呈棒狀、多角質(zhì)狀、棉絮狀、球狀等不規(guī)則形，表面粗糙，孔隙率較高，比表面積較大，這使Pb和Cd等易揮發(fā)性金屬易在其表面凝結(jié)富集；從元素組成來看，Si、Ca、Al是飛灰的主要成分，此外，還含有少量的K、Na、C1、Fe、Ti、Mg及微量元素Pb、Cr、Cd、Zn、Hg、Cu、Ni、As等。

垃圾焚燒飛灰中重金屬的化學形態(tài)有四種：1、酸提取態(tài)(也稱弱酸提取態(tài))。通常來講，酸可提取態(tài)主要包括水溶態(tài)、可交換態(tài)與碳酸鹽結(jié)合態(tài)。水溶態(tài)即可溶于水的重金屬形態(tài)，可交換態(tài)即可在擴散或絡(luò)合作用下，以離子交換的形式被置換出來的重金屬形態(tài)，碳酸鹽結(jié)合態(tài)即與碳酸鹽結(jié)合的重金屬形態(tài)，極容易在低pH條件下從飛灰中浸出，待考察的鉛、鋅、鎘和銅四種重金屬中，酸可提取態(tài)的鎘所占比例最高，約占整個形態(tài)分布的60％，一定程度上表明飛灰中重金屬元素鎘極易在受到干擾條件下釋放到周邊環(huán)境。銅、鋅和鉛的酸可提取態(tài)所占比例則次之，砷的酸可提取態(tài)含量極低，且在浸出毒性檢測中未被檢出。2、可還原態(tài)?？蛇€原態(tài)又可稱之為鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，在受到外界干擾的條件下，其中的Fe-Mn鍵遭到破壞，該形態(tài)的重金屬容易釋放到環(huán)境中，從而對環(huán)境造成危害。鉛、鋅、銅和鎘的可還原態(tài)的含量均較高，說明其存在一定的環(huán)境風險。3、可氧化態(tài)?？裳趸瘧B(tài)主要包括有機結(jié)合態(tài)，該形態(tài)在氧化條件下，有機物結(jié)合態(tài)較易被活化，研究表明垃圾焚燒飛灰中含有大量的有機物，這些有機物在成灰過程中就容易與重金屬絡(luò)合，與重金屬形成穩(wěn)定的有機結(jié)合物。實驗結(jié)果表明，銅、鉛和鋅這三種元素的有機結(jié)合態(tài)含量普遍較高，在氧化條件下，部分有機物分子發(fā)生降解，從而將重金屬釋放到環(huán)境中來，對周圍環(huán)境有潛在的影響，而鎘的可氧化態(tài)含量則偏低。鋅、鎘和銅的可氧化態(tài)所占比例相當，而鉛的可氧化態(tài)所占比例則偏小。4、殘渣態(tài)。通常來說，殘渣態(tài)的重金屬多賦存在原生礦和次生礦的礦物晶格中，而對于焚燒飛灰中的殘渣態(tài)重金屬，則多賦存于硅酸鹽等穩(wěn)定化合物晶格中。這類殘渣態(tài)的重金屬很難釋放到環(huán)境中，其潛在的生物毒性相對很小，鎘的殘渣態(tài)含量所占比例最小，而砷的殘渣態(tài)含量所占比例最大?？偠灾?，鎘、鋅、鉛和銅的酸可提取態(tài)含量較高，尤其是鎘，其含量比例達到57.3％。砷的殘渣態(tài)含量比較高，其比例將近94％。根據(jù)每種形態(tài)所選用的提取劑的差異，可知酸可提取態(tài)，可還原態(tài)在中性或弱酸性條件下容易浸出，對周邊環(huán)境造成危害，可氧化態(tài)次之，而殘渣態(tài)最穩(wěn)定。

消除垃圾焚燒飛灰中的重金屬污染物從本質(zhì)上來說僅有兩種方式：第一種就是將重金屬元素從飛灰顆粒中“剖離”開來，使得飛灰中不再含有重金屬元素；第二種是將重金屬元素緊緊地固化于飛灰顆粒之中，使其無法在外界干擾作用下擴散到環(huán)境中。目前，垃圾焚燒飛灰主要處理方法有:①經(jīng)過適當處置后，按危險廢物填埋，但此法處理成本高，也不能達到減容化和資源化的目的；②將重金屬與飛灰分離，分別進行資源化處理，如酸提取、堿提取、生物提取等，但此法也存在著需要對可溶鹽和排水進行處理的弊端，一般只用于重金屬濃度較高、有必要進行回收的情況下；③固化與穩(wěn)定化，主要有水泥固化、瀝青固化、熔融固化、化學藥劑固化穩(wěn)定化等。

固化與穩(wěn)定化的方法不僅可使飛灰中的重金屬及其它污染組分呈現(xiàn)化學惰性被固定起來，也便于運輸及處置，并且可降低污染物的毒性和減少其向生態(tài)圈的遷移率。但是如何更有效的實現(xiàn)重金屬的穩(wěn)定及固定化仍是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種生活垃圾焚燒飛灰中重金屬固定、穩(wěn)定化方法，按照所述方法可更加有效的實現(xiàn)垃圾焚燒飛灰中重金屬的穩(wěn)定及固化。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，具體技術(shù)方案如下：

一種生活垃圾焚燒飛灰中重金屬固定、穩(wěn)定化方法，包括如下工藝步驟：

1)取生活垃圾焚燒飛灰并細化后備用；

2)按質(zhì)量份數(shù)計，取步驟1)細化后的生活垃圾焚燒飛灰77～100份、復合激發(fā)劑6～11份、復合穩(wěn)定劑2～3份混合均勻，以液固質(zhì)量比0.43～0.47：1加入水并充分攪拌得到漿狀混合物，再將漿狀混合物進行入模、固化、脫模及養(yǎng)護，所述復合激發(fā)劑為氫氧化鈉和水玻璃以質(zhì)量比1:1～2.5混合制成，所述復合穩(wěn)定劑為硫化鈉和硫酸亞鐵以質(zhì)量比1:1～1:1.5混合制成。

優(yōu)選的，步驟1)所述生活垃圾焚燒飛灰包括銅、鋅、鎘、鉛。

優(yōu)選的，步驟1)細化后生活垃圾焚燒飛灰粒度為小于200目。

優(yōu)選的，所述復合激發(fā)劑中氫氧化鈉和水玻璃質(zhì)量比為3:7。

優(yōu)選的，所述復合穩(wěn)定劑中硫化鈉和硫酸亞鐵質(zhì)量比為1:1。

優(yōu)選的，所述水玻璃模數(shù)為3.0。

優(yōu)選的，步驟2)配料時生活垃圾焚燒飛灰92份、復合激發(fā)劑6份和復合穩(wěn)定劑2份。

優(yōu)選的，步驟2)所述養(yǎng)護條件為溫度25℃。

本發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明通過優(yōu)化選擇穩(wěn)定劑及固化劑，以及各成分的配比，本發(fā)明制備的以氫氧化鈉和水玻璃混合組成的復合激發(fā)劑，運用此激發(fā)劑可以使垃圾焚燒飛灰的活性硅鋁鈣體系網(wǎng)絡(luò)迅速解離，加速水化反應(yīng)，使得固化體形成一種膠凝體系，配合本發(fā)明制備的以硫化鈉和硫酸亞鐵混合組成的復合穩(wěn)定激發(fā)劑，固化效果好。(2)在固化過程中對垃圾焚燒飛灰進行固定，工藝過程簡單，并且不會留下殘渣；(3)固定過程中不會增加容積，節(jié)省填埋空間。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖：

圖1表示生活垃圾焚燒飛灰中重金屬固定、穩(wěn)定化方法流程；

圖2表示試件的XRD分析圖；

圖3表示試件的電鏡掃描圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件或按照制造廠商所建議的條件。

實施例1

取城市生活垃圾焚燒飛灰干燥并細化，研磨過200目尼龍篩網(wǎng)后，備用。將氫氧化鈉和水玻璃以質(zhì)量比3:7混合制成復合激發(fā)劑，將硫化鈉和硫酸亞鐵以質(zhì)量比1:1混合制成復合穩(wěn)定劑。將以質(zhì)量份計(100份、0份、0份)、(87份、11份、2份)、(90份、7份、3份)、(92份、6份、2份)取上述細化后的垃圾焚燒飛灰、復合堿激發(fā)劑和復合穩(wěn)定劑混合，再以液固質(zhì)量比0.43：1加入水并攪拌均勻，再將混合物依次放入模具中、固化、脫模并在溫度25℃條件下繼續(xù)養(yǎng)護28天，分別得到固化體，制備步驟如圖1。按HJ/T299-2007《固體廢物-浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》分別對試件塊進行浸出毒性測定。樣品設(shè)置3個平行樣(測定數(shù)據(jù)為3次測定的平均值)，并設(shè)置空白對照。浸出毒性值測試數(shù)據(jù)見表1，重金屬固化率測試值見表2。

表1試件的重金屬(銅、鋅、鎘、鉛)浸出毒性值

表2試件的重金屬(銅、鋅、鎘、鉛)固化率

由表1及表2的測試結(jié)果可看出，通過本發(fā)明所述穩(wěn)定、固化方法可以有效的減少重金屬的浸出，進而實現(xiàn)重金屬的固化。

X射線衍射(XRD)分析

取城市生活垃圾焚燒飛灰干燥并細化，研磨過200目尼龍篩網(wǎng)后，備用。將氫氧化鈉和水玻璃以質(zhì)量比3:7混合制成復合激發(fā)劑，將硫化鈉和硫酸亞鐵以質(zhì)量比1:1混合制成復合穩(wěn)定劑。將以質(zhì)量份計(100份、0份、0份)、(90份、7份、3份)取上述細化后的垃圾焚燒飛灰、復合堿激發(fā)劑和復合穩(wěn)定劑混合，再以液固質(zhì)量比0.43：1加入水并攪拌均勻，再將混合物依次放入模具中、固化、脫模并在溫度25℃條件下繼續(xù)養(yǎng)護28天，分別得到固化體，制備步驟如圖1。將固化體進行X射線衍射，圖2為XRD分析圖。從圖2可以看出，相比于空白試件，加入復合堿激發(fā)劑和復合穩(wěn)定劑后，生成了穩(wěn)定的水化結(jié)構(gòu)，可以有效地將重金屬固定在固化體中。

電鏡(SEM)掃描

取城市生活垃圾焚燒飛灰干燥并細化，研磨過200目尼龍篩網(wǎng)后，備用。將氫氧化鈉和水玻璃以質(zhì)量比3:7混合制成復合激發(fā)劑，將硫化鈉和硫酸亞鐵以質(zhì)量比1:1混合制成復合穩(wěn)定劑。將以質(zhì)量份計(100份、0份、0份)、(90份、7份、3份)取上述細化后的垃圾焚燒飛灰、復合堿激發(fā)劑和復合穩(wěn)定劑混合，再以液固質(zhì)量比0.43：1加入水并攪拌均勻，再將混合物依次放入模具中、固化、脫模并在溫度25℃條件下繼續(xù)養(yǎng)護28天，分別得到固化體，制備步驟如圖1。將固化體進行電鏡掃描，圖3為SEM分析圖，其中A表示空白試件，B表示固化體。從圖3可以看出，相比于空白試件，加了復合堿激發(fā)劑和復合穩(wěn)定劑的固化體有網(wǎng)狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，能將重金屬固定在固化體中。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。