第29卷第5期 科技通报 Vo1.29 No.5 2013年5月 BUI E rIN OF SCIENCE AND TECHN0L0GY Mav.2013 城市生活垃圾焚烧炉渣中铅的溶出特性研究 孔庆娜 ,姚俊 , (1.台州学院环境工程系,浙江台州318000; 2.浙江省固体废物处理与资源化重点实验室浙江工商大学环境科学与工程学院,杭州310018) 摘要:利用浸出试验和Visual MINTEQ模型,对2种不同炉型的城市生活垃圾焚烧炉渣中铅的溶出 特性进行了研究。结果表明,无论是炉排炉型生活垃圾焚烧炉渣还是流化床型生活垃圾焚烧炉渣,其铅 的溶出行为均受pH的影响,并且受到PbMoO 溶解平衡的控制。 关键词:生活垃圾焚烧炉渣;铅;溶出;Visual MINTEQ 中图分类号:X131 文献标识码:A 文章编号:1001—7119(2013)05—0177—04 Leaching Characteristic of Pb from MSWI Bottom Ash Kong Qingna ,Yao Jun 2 (1.Department of Environmental Engineering,Taizhou College,Taizhou 3 1 7000,China;2.Zhejiang Provincial Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Recycling,College of Environmental Science and Engineering,Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310018,China) Abstract:The leaching characteirstic of Pb from two types of municipal solid waste incinerator(MSWI)bottom sah,namely grate furnace MSWI bottom ash and fluidized bed MSWI bottom ash,was studied with batch titi'ation procedure and Visual MINTEQ.The.resul ̄showed the leaching of Pb depended on the pH.Furthermore,the leaching of Pb was controlled by hte equilibrium of PbMoO4 for the two types of MSWI bottom ash. Key words:MSWI bttom ash;Pb;leaching;Visual MINTEQ 0 引言 垃圾焚烧炉渣主要被用作建筑材料,如用来铺路 或制砖等。另外,《生活垃圾填埋场污染控制标 随着我国社会经济的发展,城市生活垃圾的 准》(GB16889—2008)明确规定生活垃圾焚烧炉渣 产生量处于高速增长的态势。焚烧技术占地面 可直接进入填埋场进行填埋处置嘲。然而城市生 积少,减容率、减量率高,卫生条件好,可回收能 活垃圾焚烧炉渣含有较高浓度的重金属元素。根 源,已逐渐成为处理城市生活垃圾的主要方法 据文献报导,炉渣中Pb的浓度在300~1700 mg/kg 之一fI_3J。截止2009年,我国已建成城市生活垃圾 之间,炉渣在回用或填埋过程中发生的Pb溶出 焚烧厂93座,总处理能力达到71253 。然而, 行为将对环境产生严重的污染I7’8】。 生活垃圾焚烧会产生大量的焚烧副产物,包括炉 本文利用浸出试验研究了pH对两种不同炉 渣、飞灰和余热锅灰等。其中炉渣是主要的副产 型的生活垃圾焚烧炉渣中Pb的溶出行为的影 物,约占垃圾焚烧副产物总量的80%圄。城市生活 响,并结合Visual MINTEQ模型探讨了炉渣中Pb 收稿日期:2012—09—18 基金项目:浙江省重大科技专项项目(2008C13024—2); 浙江省固体废物处理与资源化重点实验室开放基金项目(SWTR一2012—06)。 作者简介:孔庆娜(1983一),女,山东青岛人,硕士,助理实验师,主要从事固体废物污染控制方面研究。 E-mail:yizaghi@126.corno 通讯作者:姚俊,男,浙江台州人,博士,讲师,主要从事固体废物处理与资源化方面研究。E—mail:junyao@zju.edu.cn。 178 科技通报 第29卷 溶出的控制机理,为生活垃圾焚烧炉渣中Pb的 污染控制提供了参考。 1实验材料和方法 1.1样品采集 供试生活垃圾焚烧炉渣样品采自浙江省两 家具有代表性的城市生活垃圾焚烧厂。焚烧厂I 由3个平行的马丁逆推式炉排炉组成,处理能力 为650 t/d,正常工况下其炉温为850~1100℃,停 留时间约为50 arin。焚烧厂I的炉渣(BA I)在取 样前经磁选和水淬预处理。焚烧厂II为一套流化 床系统,处理能力为400 t/d,运行温度为 850~1000%。焚烧厂II的炉渣(BA II)取样前没有 经过任何预处理。取样过程持续5 d,每天分别在 上述2个焚烧厂正常工段采集新鲜炉渣25 。 采得的炉渣样品经充分混合后,取部分样品烘 干,研磨至154 133备用(德国Retsch o 1.2炉渣化学成分分析 对炉渣样品进行消解处理并且分析其化学 成分。消解的方法为:称量0.5 g样品于聚四氟乙 烯坩埚中,加入2.5 mL HNO3和2.5 mL HC10 ,150 ̄C下加热2~3 h。样品冷却后,加入2.5 mL HC10 和5 mL HF,在150℃下继续加热15 min,再加入5 ml HF至残渣近全干。残渣用5 mL HNO。溶解,去离子水稀释至100 mL。溶液用 ICP—AES测试各元素含量。 1.3酸缓冲能力和Pb溶出实验 炉渣样品酸缓冲能力和金属溶出实验参照 Johnson等[91的方法进行。具体做法为:在21个聚 乙烯瓶中分别加入2.5 g炉渣样品,依次加人浓 度为0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、 28、30、32、34、36、38、40 mmol/L的HNO3溶液250 mL。向聚乙烯瓶中充入氮气驱赶瓶中的空气,充 气结束后将聚乙烯瓶密封,于25℃条件下震荡 24 h。震荡后离心收集上清液测定pH。上清液以 0.45 m滤膜过滤后测定Ph、Al、Ca、Fe、Mg、Na、 Si、2-C0 ̄-、5042-、C1一、DOC的浓度。 液固比对炉渣中Pb溶出影响的试验方法 为:于4个聚乙烯瓶中分别加入1.0 gBAI样品, 依次加入含4.0 mmol H+的HNO 溶液100、200、 500、1000 mL;于4个聚乙烯瓶中分别加人1.0 g BAII样品,依次加入含2.2 mmol H 的HNO 溶液 100、200、500、1000 mL,向聚乙烯瓶中充人氮气 驱赶瓶中的空气,充气结束后将聚乙烯瓶密封, 于25℃条件下震荡24 h。震荡后离心收集上清液 测定pH。上清液以0.45 m滤膜过滤后测定Ph 的浓度。 1.4 Visual MINITEQ模型 Visual MINTEQ是美国环保署(us EPA)推出 的一款用于模拟水中矿物质沉淀与溶解的win— dows软件。Visual MINTEQ软件内置数据库,通过 初始环境参数的设定,可以计算环境体系中重金 属的溶解、沉淀、吸附及固、液相分布情况。本研 究以炉渣浸提液的水质(pH、A1、Ca、Fe、Mg、Na、 Si、S2-、C032-、SO42_、C1一、DOC浓度)作为输入条件, 根据文献报导结果选择与Pb相关的各种矿物进 行逐一模拟计算,比较各种矿物模拟曲线和Pb 实际溶出曲线的差异,以找出控制Pb溶出的矿 物类型。 2结论与讨论 2.1炉渣的基本组成和酸缓冲能力分析 BAI和BAII的基本化学组成如表1所示。Si 是两种炉渣中含量最多的元素,其质量占BAI的 22.4%,占BAII的24.4%。其次为ca,在BAI和 BAII的质量占比分别为6.94%和6.06%。此外,其 他碱土元素,如Al,K,Na,Mg,Fe的含量也较高, 表明两种炉渣均含有较高浓度的酸缓冲介质。值 得注意的是,BAI和BAII中还含有一定浓度的 Mo,但未检测到V的存在。 表1两种炉渣样品的元素组成(mg/kg} Table 1 Bulk chemical composition of the MSWI bottom ash samples(mg/kg) 注:ND:未检测到。 BAI和BAII的酸缓冲能力如图1所示。当未 第5期 孔庆娜等.城市生活垃圾焚烧炉渣中铅的溶出特性研究 179 加入HNO 溶液时,BAI和BAIl的pH分别为 Pb的 l0.3和10.7。当加人1.2 mmolH+/g时,BAI浸 出液的pH变为7.2。当的加入量达到4.0 mmolH+/g时,BAI浸出液的pH降低为3.3。对于 BAIl,当加入1.2 mmolH+/g时,其浸出液pH 已降低为4.0。当的加入量达到2.6 mmolH+/g 时,BAII浸出液的pH降低至2.8。总体来说,BAI 丢 星 具有比BAli更强的酸缓冲能力,这可能是由于 定 BAI经过水淬处理,含水率较高,易与大气发生碳 酸化作用,从而提高了BAI的酸缓冲能力 。炉渣 的酸缓冲能力可缓冲其浸出液的pH变化,由于 重金属的溶出受pH的影响较大,较强的酸缓冲 能力可降低炉渣中重金属的溶出。因此,利用水淬 处理增强炉渣的酸缓冲能力可降低炉渣中重金 DH 属溶出作用。 图2不同pH环境下炉渣样品中Pb的溶出曲线及Visual MINTEQ模拟曲线 Fig.2 Pb concentration in the leaehates as a function of pH (represented by symbols(△)),and Visual MINITEQ prediction assuming equilibrium with diferent mineral phases 为进一步研究Pb的溶出行为,本研究采用 Visual MINTEQ模型对Pb的溶出机理进行了探 索,相关的模型输入参数如图3所示,模型模拟 结果如图2所示。将BAI和BAII中Pb的实际溶 出曲线与Visual MINTEQ模拟曲线对比发现,Pb 的实际溶出曲线远低于Pb(OH) ,Pb:O。和PbCO3 H舢八Jc/(mmolH/gJ 的模拟溶出曲线,而与Pb2V O 和PbMoO 较为接 图1炉渣样品的酸滴定曲线 近。这表明,BAI和BAII中Pb的溶出可能受 Fig.1 PH titration curve of the MSWI bottom ash samples Pb2V 0 或PbMoO 的溶解平衡所控制。然而,根 2.2炉渣中Pb的溶出行为分析 据BAI和BAII的元素组成分析结果,两种炉渣 BAI和BAIl中Pb的溶出行为如图2所示。 样品中均不含V,表明BAI和BAII中均无 炉渣中Pb的溶出受到pH的影响,当pH大于 Pb2V:O 的存在。因此,无论是BAI还是BAIl,其 6.7时,BAI浸出液的Pb浓度较低,在0.0024和 Pb的溶出都可能受PbMoO 溶解平衡的控制。这 0.0032 mg1L之间。当浸出液pH低于6.7时,随着 可能是造成炉渣中Ph的溶出率较低的主要原 pH的降低,浸出液中Pb的浓度显著提高,当浸 因。 出液pH降低至3.3时,浸出液中Pb的浓度达到 2.3不同液固比对炉渣中Pb的溶出行为的影响 0.07 mg/L。BAII中Pb的溶出高于BAI,当pH大 液固比对Pb溶出的影响可用来进一步验证 于6.5时,BAII浸出液中Pb的浓度在0.0180和 BAI和BAIl中Pb的溶出是否受PbMoO 溶解平 0.0283 mg/L之间。当浸出液pH继续降低至3-3 衡的控制。假如炉渣样品中Ph的溶出是受 时,浸出液中Pb的浓度达到0.0845 mg/L。这一方 PbMoO 溶解平衡的控制,那么随着液固比的变 面可能是由于BAII中Pb的含量高于BAI(见表 化,PbMoO 为保持其溶解平衡,将不断释放Pb 2),另一方面,BAI经过水淬处理后发生了碳酸化 进人浸出液,以保持浸出液中Pb的浓度相对稳 作用,固定了一部分的Pb。当浸出液pH降低至 定(式1)。反之,则不然。 3_3时,BAI和BAII中Pb的溶出率分别为1.9% PbMoO4+- ̄pbZ ̄+MoO42- (1) 和1.3%。相比于炉渣中的cu,zn等其他重金属, 当液固比改变为200:1、500:1和1000:1 180 科技通报 第29卷 时,由于炉渣的酸缓冲能力,BAI浸提液和BAII 浸提液的pH均未显著变化,表明当液固比改变 时,pH的改变不会对Pb的溶出产生重大影响。 如图4所示,随着BAI和BAII溶出试验的液固 比从100:1变化到1000:1,浸出液中Pb的浓 度均保持相对稳定。这进一步证实了无论是否经 液pH由10.3降至7.2,而未经水淬处理的BAII 浸出液pH则由10.7降至4.O; 2)炉渣中Pb的溶出受pH的影响。当BAI浸 出液pH从6.7降至3.3时,浸出液中Pb的浓度 从0.oo24 mg/L提高至0.07 mg/L。当BAII浸出液 pH从6.5降至3.3时,浸出液中Pb的浓度从 0.018 mgm提高至0.085 mg/L。但是,即使在pH 过预处理,炉渣中Pb的溶出均受到PbMoO4溶解 平衡的控制。 图3浸出液中阴离子和阳离子浓度 Fig.3 Dissolution of cations and anions as a function of acid added 液固比 液固比 图4液固比对炉渣中Pb溶出的影响 Fig.4 Effect of liquid/solid ratio on the leaching behavior of Pb in the bottom ash 3 结论 1)生活垃圾焚烧炉渣含有高浓度的碱性金 属,具有很强的酸缓冲能力。水淬处理可以进一 步提高生活垃圾焚烧炉渣的酸缓冲能力,当加入 1.2 mmolH+/g时,经过水淬处理的BAI浸出 为3-3的环境下,BAI和BAII中Pb的溶出率也 很低,分别为1.9%和1.3%; 3)无论是否经水淬处理,炉渣中Pb的溶出 均受PbMoO 溶解平衡的控制。 参考文献: [1】 Youcai Z,Lijie S,。Guojian L.Chemical stabilization of MSW incinerator lfy ashes[J].Journal of Hazardous Mate- rials,2002,95:47—63. [2]陆胜勇,池勇,严建华等.初始pH值、液固比对某焚烧 炉灰重金属渗滤的影响[J】.环境科学学报,2005,26: 152-156. 【3】章骅,何品晶,李忻洁等.模型化研究pH对垃圾焚烧飞 灰金属浸出的影响机制[J].环境科学,2008,29:268— 272. [4]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴2009【M】. 北京:中国统计出版社,2010. 【5】Polettini A,Pomi R,Fo ̄una E.Chemical activation in view of MSWI bottom ash recycling in cement-based sys- tems [J].Journal of Hazardous Materials,2009,162: 1292-1299. [6]国家环境保护部,公家质量监督检疫总局.GB 16889— 2008,生活垃圾填埋场污染控制标准[S].北京:中国环 境科学出版社,2008. [7]Yao J,Li w-B,Kong QN,et o1.Content,mobility and transfer behavior of heavy metals in MSWI bottom ash in Zhejiang province,China[J].Fuel,2010,89:616-622. 【8】Rosende M,Mir M,Cerd V.The potential of downscaled dynamic column extraction for fast and reliable assessment fo natural weathering effects of municipal solid waste in— cineration bottom ashes【J].Analytica Chimica Acta,2008; 619:192—201. [9】Johnson CA,Brandenberger S,Baccini P.Acid neutrlaiz— ing capacity fo municipal waste incinerator bottom ash【J]. Enviorn Science&Technobgy。1995,29:142—147. 【10】Dijkstra JJ,Van Zomeren A,Meeussen JCL'et o1.Effect fo accelerated aging of MSWI bot ̄m ash on the leaching mechanisms of copper and molybdenum[J】.Enviorn- .mentla Science&Technology,2006,40:4481—4487. (下转第201页) 第5期 张斌等.中小型企业会计电算化系统实施研究 201 4 总结 由于中小型企业在我国经济发展之中的重要 位置,使得中小企业的会计电算化发展成为工作的 重心。只有不断提高数据处理的准确性和规范性, 才能为中小企业的发展奠定良好的基础,才能让中 小型企业为我国经济的发展做出更大的贡献。只有 针对中小型企业出现的问题进行探究,才能真正解 图3数据库E—R图 决会计电算化水平不足的问题,虽然当前中小型企 Fig.3 Database E—R diagram 业会计电算化水平发展遇到了一些困境,但是只有 加大领导的重视程度,吸取更多的专业人才才能提 高中小型企业会计电算化水平。才能提高对于电算 化系统的应用能力。 参考文献: [1】樊珊珊.目前我国会计电算化存在的问题及对策『J].会计之 友,201 1(32):48—50. 【2】陈新.中小企业会计电算化存在的问题及探讨[J]'中国乡镇 企业会计,2012,(12):ll2. 【3】国家经济贸易委员会、国家发展计划委员会、财政部、国家 图4数据模式图 统计局.关于印发中小企业标准暂行规定的通知(国经贸 Fig.4 Data model diagram 中小企[20031143号).201 1:2—19. 【4】武小红.会计电算化下企业内部控制探析[J].会计之友, 0 2010(2l、:106—107. 记账凭证 【5】 Raymond McLeod,Jr.George,Schel1.Management Informa- tion System[J1.Prentice Hall,Inc.,2002:238—256. 纂羹 I毒 曩 _ 霸始 ■啊■■ —_ 1 静 【6】Tiwana A.The essential guide to knowledge management:E- 1 酶《 business and CRM application[M】.Atlanta:Prentice—Hall, l 2001:2-4. 《 l . [7】苗壮.会计信息化对内部控制的要求[J].华北电力大学学报 l n 秘 H 叁洚 静 峥 f社会科学版),2006(1 3). 能譬j l圳itl i ̄ 【8】秦小丽,孙月萍.浅析电算化环境下的企业内部控制[J].中 国管理信息化(会计版),2007(2). 图5系统主页面 【9]蔡梦筠,朱蓉.会计电算化系统的内部控制[J].中国管理信 Fig.5 Systems page 息化(A计版),2010(1):131. 【lO]胡洁,章旭颖,蒋翠.会计电算化环境下企业内部控制存 在的问题及对策研究[J】.商业会计.2012(12):118—119. (上接第180页) 【1 1】 Olsson S,Gustafsson JP,Berggren Kleja D,Bendz D, waste incinerator bottom ash[J】.Fuel,2012,93:99-104. Persson I.Metal leaching from MSWI bottom ash as af_ 【13】Yao J,Li WB,Tang ML,Fang CR,Feng HJ,Shen DS. feeted by salt or dissolved organic matter『J].Waste Effect of weathering treatment on the fractionation and Management,2009,29:506—5 12. leaching behavior of copper in municipal solid waste in- 【12]Yao J,Li WB,Kong QN,Xia FF Shen DS.Effect of cinerator bottom ash[J】.Chemosphere,2010,81:571— weathering on the mobility of zinc in municipal solid 576. ‘