1、广州永兴环保能源有限公司 广东广州 510000
2、成都恒鑫和环保科技有限公司 四川省成都市 610052
摘要：本文以广州市第一资源热力电厂（广州永兴环保能源有限公司）二分厂为研究对象，主要探讨WARTT SAL新型螯合剂及其定制化应用，各垃圾电厂可根据飞灰中重金属不同含量，量身定制新型螯合药剂和添加量，使其对飞灰重金属处理更有针对性，处理效果更佳，飞灰固化物更稳定持久。
关键词：螯合剂；飞灰稳定化；药剂定制化
1 引言
垃圾焚烧技术由于能大幅度将废物减容、无害化程度高、可利用废热，符合垃圾处理的“三化”（减量化、无害化、资源化）原则，因此已经成为垃圾处理并回收其能量的重要途径[1-3]。然而垃圾中的部分重金属在高温焚烧过程中会大量挥发，并富集在烟气净化系统的焚烧飞灰上，使其含有大量高浸出浓度的重金属化合物，飞灰属于危险废物[4-5]。根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB16889-2008要求，处理后的飞灰按照《固体废物浸出毒性浸出方法 醋酸缓冲溶液法》HJ/T300方法制备浸出液，浸出液中重金属浓度应满足GB16889-2008的要求。
药剂稳定化法是利用化学药剂对飞灰中的重金属发生沉淀、螯合和絮凝等作用，降低飞灰重金属浸出毒性和迁移可能性[6]。无害化处理药剂分为无机型和有机型2种。无机药剂主要是以石膏、硫化物、氢氧化钠、硫代硫酸钠、铁酸盐、磷酸盐、黏土矿物等，与重金属反应形成不溶于水的沉淀，虽然成本可能较低，但固化效果一般，且易受酸性环境条件影响;有机药剂主要以螯合型药剂为主，包括EDTA接聚体、巯基胺盐、多聚磷酸盐、柠檬酸盐、甲壳素衍生物、碳氢链8个以上的非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂等。药剂稳定化最大优势是飞灰处理后，其增容比远远低于传统的水泥固化方法。
张瑞娜等[7]研究发现磷酸盐处理飞灰后重金属Pb在pH值为4～13范围内浸出浓度很小。在药剂研发方面，Wengerak 等[8]采用不同种类的多胺、聚乙烯亚胺与二硫化碳反应得到重金属鳌合剂，使之与焚烧飞灰反应，通过药剂与重金属间的化学键的合力作用，形成稳定的网状结构的鳌合物沉淀，其稳定化产物在填埋场环境下基本不会浸出，达到不增容或者少增容的目的。飞灰药剂稳定化具有增容少的优点，但不同药剂对各种重金属稳定化都有一定的选择性，高效复合型飞灰稳定药剂(尤其以螯合剂为主) 的开发与研究将成为飞灰安全化处理开辟一个崭新的课题。本文以广州市第一资源热力电厂二分厂为研究对象，探讨新型螯合剂的定制化应用。
2 使用螯合剂的状况
2.1 垃圾焚烧电厂概况
广州市第一资源热力电厂二分厂采用丹麦伟伦机械炉排炉，处理规模为2000 t/d，焚烧飞灰产生量约为焚烧规模的3%，飞灰稳定化处理站设计处理规模为15t/h（120t/d，每天工作8小时），配套两套7.5t/h生产线。
处理工艺采用药剂与飞灰中重金属发生化学或物理反应，以使飞灰经药剂稳定化处理后，稳定化产物中含水率、重金属和二恶英指标均能够满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008中相关指标要求后，送入兴丰生活垃圾卫生填埋场的填埋专区进行处理。
2.2 处理工艺
2.2.1飞灰的成分
飞灰的成分主要与焚烧的垃圾成分和烟气处理工艺有关。典型的高温机械炉排焚烧炉配套半干法烟气净化系统，产生的垃圾焚烧飞灰及反应生成物成分如下表所示：
飞灰中的重金属主要以多种化合物的形态存在，如：
Pb 的存在形态有PbCl2、PbSO4、PbO、PbCO3等；
Cd 的存在形态有Cd(OH)2、CdCO3等；
Cr 的存在有PbCrO4、Ba(S-Sr)O4等。
2.2.2工艺流程
广州市第一资源热力电厂飞灰稳定化站工艺系统设备由两套飞灰仓、药剂仓、搅拌系统等组成，单套稳定化生产线的额定处理能力以飞灰产量7.5t/h为设计值。采用的技术方案为：“100%（质量分数，下同）的飞灰+3%液体药剂+25%的工艺水）进行充分机械搅拌混合和螯合反应后，出料装袋进行养护四十八小时左右，经检验合格后装车运至广州兴丰生活垃圾卫生填埋场专区填埋处置。
具体工艺如下：
2.2.3工艺流程简述
1) 根据最终处置条件和专业定制配方确定螯合剂现场剂量；根据焚烧飞灰的粉体性质及捏合要求的强度特性确定需水量，一般需水量为飞灰量的25%。
2）根据确定的螯合剂剂量和需水量，事先配制螯合剂稀释液，所得的稀释溶液浓度为4%～20%。
3）将螯合剂稀释液与焚烧飞灰在混炼机中反应1~3分钟，经连续、充分的搅拌混合反应，完成重金属与药剂的螯合反应和稳定化作用，游离态重金属最终反应生成重金属螯合态化合物，被牢牢的稳定化在灰浆混合物中。
灰浆稳定化混合物经取样检测满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008中相关指标后，送入广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场专区填埋处置。
2.2.4新型螯合药剂
采用成都恒鑫和环保科技有限公司的焚烧飞灰专用稳定化剂，药剂配方如下表所示：
WARTT SAL新型螯合剂是成都恒鑫和环保科技有限公司自主研发的新型重金属螯合剂，更显著与铅、汞、砷、镉等金属离子的螯合处理，迅速形成六元环螯合物具有优异的溶限效益及性价比。
产品特性：
1、能在不同城市温度环境下使用，能在很宽的pH范围内完成有效反应。
2、能较好与飞灰不同的重金属离子起到很好的螯合作用，且反应时间短，去除效果佳。
3、处理成本低、操作方便、环保安全无毒。
4、和国内外知名同类产品比较，在相同灰量使用该产品去除效率高。
5、使用范围广泛，可以满足不同飞灰中重金属含量使用。
2.3 新型WARTT SAL螯合剂定制化过程
2.3.1原灰采集及药剂定制程序
广州市第一资源热力电厂使用的WARTT SAL螯合剂，根据该厂飞灰的重金属不同含量及处理要求，量身定制药剂及添加量。在飞灰重金属处理中更有针对性，处理效果最佳，飞灰固化物更稳定持久。
飞灰螯合剂定制程序：
1、公司专业人员到现场动态取原样（添加氢氧化钙及活性炭后未加水的原灰），共计5公斤，分五天共十次取样，每天上午下午各取500克，混合后封样送实验室。
2、实验室分析灰样理化指标，并依据分析数据作出相应药剂配方实验，实验室参考HJ/T300-2007对飞灰进行处理，处理后飞灰的重金属浸出浓度低于表1限值。
3、将处理后的飞灰样品送往第三方权威检测机构检测，至固化稳定化产物(飞灰)的污染物毒性浸出浓度满足《生活垃圾填埋污染控制标准》(GBl6889-2008)的所有要求。
4、生产药剂送检合格后，根据实验数据确定不同工厂的个体配方。工厂严格按照技术部门提供的配方数据为各工厂量身定制所需药剂。
2.3.2治理飞灰处理程序
1、目的
（1）了解飞灰稳定化后稳定化体的重金属含量和含水率的变化情况。
（2）了解飞灰稳定化体的强度。
2、要求
（1）每试验的批量大小：500g。
（2）采样法：根据《工业固体废弃物采样制样技术规范》采用系统采样法。
（3）采样时间：每批的采样质量间隔为100g/批；采样时间间隔为5min，即每隔5分种采集一个份样（其中第一个样品不能在第一间隔的起点开始，因此，第一样品在生产开始的第5分钟进行采样）。试验时已详细记录具体的采样时间。采样结束后将所采样品混合均匀。
2.3.3新型螯合剂定制化后治理飞灰检测结果
根据实验室的情况，新型螯合剂定制化工厂大规模生产，按照处理工艺采用新型药剂与飞灰中重金属发生化学反应，使飞灰经新型药剂稳定化处理后，稳定化产物中含水率、重金属和二恶英指标均能够满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008中相关指标要求后，可送入兴丰生活垃圾卫生填埋场的填埋专区进行处理。以下是稳定化飞灰检测报告：
新型WARTT SAL螯合剂定制化治理飞灰，飞灰固化块二噁英最终检测结果为38ngTEQ/Kg。
3 结果与讨论
3.1 飞灰产量及特性
广州市第一资源热力电厂二分厂每天产生60吨飞灰。飞灰颗粒细小，易形成扬尘，但吸水后易粘结成团，其颗粒表面吸附的重金属和二恶英等物质。在飞灰改性稳定化处置过程中，采用新型WARTT SAL螯合剂定制化治理飞灰，强化混合均匀，保证WARTT SAL药剂与飞灰颗粒的充分接触及反应环境，以形成良好的稳定化效果，并满足标准规定的浸出效果。
3.2 飞灰稳定化效果
根据现有的飞灰处理工艺流程，及成都恒鑫和环保科技有限公司定制化WARTT SAL飞灰螯合药剂，能有效完成每日飞灰稳定化任务，且稳定化产物经一段时间的跟踪检验分析，完全符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008中相关指标要求后，可送入兴丰生活垃圾卫生填埋场的填埋专区进行处理。
4 结论
新型WARTT SAL螯合剂通过定制化完全可以满足广州市第一资源热力电厂飞灰治理。飞灰药剂稳定化具有增容少的优点，但不同药剂对各种重金属稳定化都有一定的选择性，新型复合型飞灰稳定药剂( 尤其以螯合剂为主) 的开发与研究将成为飞灰安全化处理开辟一个崭新的课题。针对不同地区、不同垃圾焚烧电厂采用定制化配方，不失为一亮点。
参考文献
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论文作者:罗跃1,陈世耀2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/14
标签：药剂论文; 重金属论文; 合剂论文; 稳定论文; 电厂论文; 广州市论文; 生活垃圾论文; 《基层建设》2017年第13期论文;