生活垃圾焚烧飞灰中重金属的稳定化及其机理研究

垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧处理（如城市生活垃圾焚烧、医疗废弃物焚烧等）过程中除尘设备所收集的灰分.飞灰一般呈灰白色或深灰色，粒径一般小于300μm，颗粒形态多样化[1].由于飞灰中含有大量的重金属、微量的二口恶英和呋喃等有机污染物，若不能有效处置，容易导致污染扩散[2~4].飞灰中的重金属通常优先附着在颗粒物的表面，从而使他们更容易通过液体介质从飞灰中释放进入到土壤、地表水和地下水.研究表明，飞灰颗粒尺寸越小，其中富集的重金属浓度越高，且焚烧改变了金属的形态，使其转化为更易迁移的形式[5，6].飞灰的污染控制及管理已经引起社会广泛关注，国内外现有的环境法规均将其归类为危险废物，其安全处置技术已成为环境工程的研究热点之一[7~10].因此，如何妥善处置飞灰中的重金属是目前面临的一个关键问题.
为了能有效利用这些污染物或减少它对生态环境的危害，如今飞灰的处理主要有3种方法：（1）固化/稳定化；（2）分离；（3）热处理[11].其中，固化/稳定化中的药剂稳定化相对其他处理技术，具有低增容、低成本和易操作等优势而成为国内外研究的热点.
所以本研究选择固化/稳定化中的药剂稳定化作为飞灰的重金属处理方法.药剂稳定化是利用化学药剂通过化学反应使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程[12].除了传统的硫化钠、磷酸盐等无机类药剂外，国内外已有一些对于研制合成的新型螯合剂的飞灰重金属稳定效果研究[13，14].
我国在2007年颁布实施了新的《固体废物浸出毒性浸出方法—醋酸缓冲溶液法（HJ/T300-2007）》[15]，要求以pH2.64的醋酸缓冲溶液作为浸提剂对飞灰进行浸出毒性测试，这相比于之前的《固体废物浸出毒性浸出方法—水平振荡法（GB5086.2-1997）》（浸提剂的pH7）和美国国家环境保护局（EPA）的TCLP（浸提剂的pH2.88）都较严格，所以之前的很多重金属稳定剂单一添加处理飞灰已经不能够达到《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）》所规定的限值.本文以中国西南某垃圾焚烧厂所产生的飞灰为对象，研究了一种二乙基二硫代氨基甲酸盐（DTC）类有机重金属螯合剂和磷酸钠及他们的混合配比对飞灰中多种重金属的稳定化效果，并研究了其对飞灰中重金属的稳定化机理，以寻求螯合能力强、使用方便且成本低的混合焚烧飞灰稳定化药剂配比，为飞灰的药剂稳定化处理提供更多选择.