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随着经济的发展,我国固体废物产生量急剧增长,危险废物处置市场需求大。对此,近年来逐渐发展起来的工业窑炉协同处置技术成为固体废物处置的重要途径。而流化床锅炉作为工业窑炉的主要类型,其协同处置固体废物尚处在初步试验探索阶段,试验基础薄弱、缺乏工程实践,相应的技术标准也尚待制定。因此,开展流化床锅炉协同处置固体废物典型污染物释放特征研究,为流化床锅炉协同处置固体废物(尤其是危险废物)提供理论与技术支撑十分必要。
本文通过实验室模拟试验及现场工程试验对流化床锅炉协同处置固体废物进行研究。实验室模拟试验探究了重金属Pb、Cd、Zn、As的挥发特性和有机污染物苯与对二氯苯的降解特性。工程试验选择抗生素菌渣在大型流化床锅炉上进行协同处置,研究协同处置过程中典型污染物(重金属和二噁英)以及常规污染物的释放特性,分析其环境风险。最后,结合重金属模拟试验结果,分析验证重金属在流化床锅炉内的迁移转化规律。研究结果表明:
(1)实验室模拟条件下,Pb、Cd、Zn三种重金属无论初始形态是氧化物、氯化物还是硫化物,以及硫化物形态存的As,其挥发率都是随温度的升高、时间的增加而逐渐增大。当燃烧温度超过825℃,停留时间90min时,Pb、Cd、Zn、As的挥发率均达到60%以上,容易存在于锅炉粉煤灰或烟气中。通过工程试验分析验证,重金属Pb、As和Zn主要分配在粉煤灰中,分配率均在81%以上;其次是炉渣;而随锅炉烟气排放的极少,最高也才0.55%;脱硫石膏中Pb、As和Zn分配率也较低,Pb和As几乎不存在。重金属Cd易存在于粉煤灰或烟气中。其它重金属V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Mo和Sn也均易向粉煤灰迁移,其次是炉渣,脱硫石膏和锅炉烟气中分配率均较低。
(2)实验室模拟条件下750℃~975℃,有机污染物苯的热降解率相比对二氯苯低。在825℃以上,停留时间5s时,苯的热降解率只达到99.95%,而对二氯苯达到99.99%;对二氯苯的热降解率满足危险废物焚烧污染控制标准的要求。含对二氯苯及热稳定性等级低于对二氯苯的有机固体废物在流化床锅炉内可以得到充分降解。
(3)流化床锅炉协同处置抗生素菌渣对锅炉运行工况的稳定性影响不大,但协同处置过程中锅炉烟气具有一定的环境风险。协同处置抗生素菌渣增加了锅炉烟气中重金属Zn的排放浓度,以及CO和HF的排放浓度均超过危险废物焚烧污染控制标准限值,故后续应采取措施降低其浓度后排放。
本文通过实验室模拟试验及现场工程试验对流化床锅炉协同处置固体废物进行研究。实验室模拟试验探究了重金属Pb、Cd、Zn、As的挥发特性和有机污染物苯与对二氯苯的降解特性。工程试验选择抗生素菌渣在大型流化床锅炉上进行协同处置,研究协同处置过程中典型污染物(重金属和二噁英)以及常规污染物的释放特性,分析其环境风险。最后,结合重金属模拟试验结果,分析验证重金属在流化床锅炉内的迁移转化规律。研究结果表明:
(1)实验室模拟条件下,Pb、Cd、Zn三种重金属无论初始形态是氧化物、氯化物还是硫化物,以及硫化物形态存的As,其挥发率都是随温度的升高、时间的增加而逐渐增大。当燃烧温度超过825℃,停留时间90min时,Pb、Cd、Zn、As的挥发率均达到60%以上,容易存在于锅炉粉煤灰或烟气中。通过工程试验分析验证,重金属Pb、As和Zn主要分配在粉煤灰中,分配率均在81%以上;其次是炉渣;而随锅炉烟气排放的极少,最高也才0.55%;脱硫石膏中Pb、As和Zn分配率也较低,Pb和As几乎不存在。重金属Cd易存在于粉煤灰或烟气中。其它重金属V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Mo和Sn也均易向粉煤灰迁移,其次是炉渣,脱硫石膏和锅炉烟气中分配率均较低。
(2)实验室模拟条件下750℃~975℃,有机污染物苯的热降解率相比对二氯苯低。在825℃以上,停留时间5s时,苯的热降解率只达到99.95%,而对二氯苯达到99.99%;对二氯苯的热降解率满足危险废物焚烧污染控制标准的要求。含对二氯苯及热稳定性等级低于对二氯苯的有机固体废物在流化床锅炉内可以得到充分降解。
(3)流化床锅炉协同处置抗生素菌渣对锅炉运行工况的稳定性影响不大,但协同处置过程中锅炉烟气具有一定的环境风险。协同处置抗生素菌渣增加了锅炉烟气中重金属Zn的排放浓度,以及CO和HF的排放浓度均超过危险废物焚烧污染控制标准限值,故后续应采取措施降低其浓度后排放。