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医疗垃圾焚烧底灰重金属特性

2011-07-14 14:17 环卫科技网 作者:刘汉桥 魏国侠 张曙光

摘要 本文对医疗垃圾焚烧底灰的重金属含量、重金属形态及其渗沥率进行了研究。结果表明:底灰重金属渗沥浓度低于危险废物规定的阈值,但底灰中Zn和Pb的碳酸盐态(F2)含量较高,仍具有一定的潜在危险性;底灰中Zn和Pb的可交换态(F1)主要分布在小颗粒中,Pb的碳酸盐态(F2)基本不随颗粒度变化;Pb的渗沥率随初始pH值的增加近似呈U形变化,先降低后升高。
关键词 医疗垃圾,底灰,重金属,渗沥率。
随着垃圾焚烧炉烟气排放标准的提高,以及先进的大规模焚烧技术和烟气净化系统的采用,焚烧产物中的有害物质进一步富集到焚烧灰(飞灰和底灰)中。国内通常将底灰直接送填埋场进行填埋。但Grochowalski[1]调查发现,医疗垃圾焚烧底灰中的二噁英含量高达8~45ngTEQ•g-1。Mitsuaki[2]也发现,医疗垃圾焚烧底灰中二噁英毒性当量均高于居民垃圾,远高于日本制定的关于居住地土壤中二噁英含量的控制标准。可见,医疗垃圾底灰若直接填埋处理对生态环境存在一定的潜在风险。
本文对国内典型医疗垃圾焚烧底灰的重金属含量、重金属形态及初始pH值对重金属渗沥浓度的影响进行了研究,以期从重金属方面对医疗垃圾焚烧底灰的环境危害性进行客观的评价。
1实验方法
两种底灰(BA1,BA2)分别取自回转窑医疗垃圾焚烧炉和固定床医疗垃圾焚烧炉,灰样是连续稳定运行的1周内采集。
采用连续化学提取法对底灰重金属形态进行五步提取测试,每一步提取过滤后的滤液中重金属浓度采用美国热电的SOLAARS4型原子吸收光谱仪和VP100氢化物连续发生器分析测定。计算求出重金属在各个形态分布的比例。所提取的样品均设置2个平行样,取平均值作为结果。利用2mm,20目,100目,200目的网筛进行筛分,筛分完毕后对BA1中841μm~2mm,150~841μm和<74μm三种范围的颗粒按上述化学分布提取步骤进行重金属形态测定。
2结果与讨论
2.1底灰重金属含量及渗沥浓度
底灰重金属含量及渗沥浓度如表1所示。从表中可以看出,2种底灰重金属含量及渗沥浓度相近。底灰重金属含量的大小依次是:Zn>Ni>Cu>Cr>Pb>Cd>As>Hg。Zn除了易挥发的ZnCl2和单质进入飞灰,剩余部分以化合物形式存在于底灰中,因此底灰中Zn含量较高。低挥发性的亲岩性重金属Ni和Cr主要存在于底灰中。垃圾燃烧后Cu容易转化为高沸点的Cu2O大部分停留在底灰中。挥发性金属Pb和Cd在Cl含量高条件下燃烧易形成沸点低的金属氯化物,随烟气集结在飞灰表面,底灰中这些重金属含量相对较低。极易挥发的金属As和Hg在燃烧过程中主要以气态形式逸出,极少部分停留在底灰中。重金属渗沥特征检测根据《固体废物浸出毒性浸出方法——水平振荡法》(GB5086.2-1997)。从表1可以看出,按照浸出液毒性鉴别标准,2种底灰(BA1,BA2)不属于危险废物。
表1底灰重金属含量及渗沥液浓度

2.2底灰的重金属形态
2种底灰的重金属形态分布如图1所示。在BA1中除了少量的Pb以可交换态(F1)存在外,其余几种重金属均未检测出可交换态(F1)。从图1可知,Cu有机结合态(F4)占较大比重,值得注意的是Pb和Zn的碳酸盐态(F2)均较高,其中Pb在BA1和BA2中的碳酸盐态(F2)含量分别达到39%和30%,Zn在BA1和BA2中的碳酸盐态(F2)含量分别达到51%和33%,尤其是底灰中Zn总含量非常高(表1),这表明底灰中Pb和Zn的稳定性会随环境pH值变化而发生改变,当遇到酸雨会增加Pb和Zn对环境的潜在危险;Cd主要以残余态(F5)和铁锰氧化态(F3)存在;Ni中残余态(F5)占绝对优势,Cr除了相当比重的残余态(F5),也有一定含量的铁锰氧化态(F3)。

图1两种底灰重金属形态分布
2.3不同颗粒尺寸底灰重金属形态分析
不同颗粒度的BA1重金属形态分布如图2所示。从图2中可以看出,Cu在841~2000μm颗粒中有机结合态(F4)较高,Pb的可交换态(F1)在颗粒尺寸<74μm时最高(711%),并随颗粒尺寸增大而减少。Zn的可交换态(F1)仅存在于小颗粒(<74μm),碳酸盐态(F2)随颗粒尺寸增大而增加。Cd的碳酸盐态(F2)主要集中于150~841μm颗粒,在此颗粒范围铁锰氧化态(F3)含量相对较少。Cr的可交换态(F1)也仅存在于小颗粒底灰中,150~841μm颗粒中碳酸盐态(F2)含量较高。Ni的有机结合态(F4)随颗粒增大而增大。Youngsook[3]研究发现,底灰重金属渗沥性取决于重金属相关化合物的溶解性,随颗粒尺寸增加,重金属Pb,Ni,Cu,Zn渗沥液浓度降低。

来源:互联网

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