垃圾焚燒煙氣灰中重金屬和無機鹽分析*

古祝平，高麗紅，項國梁，孫玲芳，徐天佐，李明潔，陳 穎

（1．廣西華藍設計（集團） 有限公司，廣西 南寧 530011；2．廣西大學環(huán)境學院，廣西 南寧 530004）

垃圾焚燒煙氣灰中重金屬和無機鹽分析*

古祝平1，高麗紅2，項國梁2，孫玲芳2，徐天佐2，李明潔2，陳 穎2

（1．廣西華藍設計（集團） 有限公司，廣西 南寧 530011；2．廣西大學環(huán)境學院，廣西 南寧 530004）

實驗研究了城市生活垃圾焚燒后煙氣灰中重金屬的形態(tài)分布規(guī)律以及無機鹽離子的溶出量。結果表明：煙氣灰中7種重金屬的形態(tài)分布不一，主要以殘渣態(tài)為主，均達60%以上；可交換態(tài)含量最少。Zn、Mn、Pb的形態(tài)分布類似，Ni和Cr的分布類似；Cr中殘渣態(tài)最高，含量高達90%以上。煙氣灰中無機鹽主要以和Cl-等為主，和F-的溶出較少。

垃圾焚燒；煙氣灰；重金屬形態(tài)；無機鹽

本實驗研究了生活垃圾焚燒后煙氣灰中重金屬形態(tài)分布及無機鹽離子在水中的溶出量，為垃圾焚燒煙氣灰的后處理提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗方法

實驗煙氣灰樣品為生活垃圾經(jīng)循環(huán)流化床焚燒后由煙道中布袋除塵器捕集的煙氣灰，是垃圾充分燃燒后的殘渣。實驗所用灰樣的粒徑小于1 mm。

1.1.1 重金屬的提取

重金屬按其形態(tài)可以分為5種：可交換態(tài)（Ex）、碳酸鹽結合態(tài)（CAB）、鐵錳氧化物結合態(tài)（O（Fe-Mn））、有機物結合態(tài)（OM）、殘渣態(tài)（Re）。實驗對煙氣灰樣品中幾種重金屬的形態(tài)進行了分析測試。煙氣灰中重金屬各形態(tài)的提取采用Tessier連續(xù)萃取法［1］分析污染場地附近土壤中重金屬的形態(tài)，該方法分為5步，先后分別提取5種形態(tài)，本實驗具體操作流程（0．500 0 g樣品）如表1所示。重金屬各形態(tài)的浸提都在50 mL離心管中進行，以10 000 r/min離心處理30 min，用注射器吸出清液。殘留物用8 mL去離子水反復洗滌離心3次，將各次離心獲得的上清液合并后定容，分析其中的重金屬含量。

1.1.2 無機鹽的溶出

取粒徑＜1 mm的煙氣灰樣品，樣品首先在35℃下風干12 h后，稱取灰樣10 g，接著加入500 mL超純水攪拌20 min，靜止后的溶出液通過1 μm的玻璃纖維濾紙過濾；過濾后的濾渣繼續(xù)重復以上步驟2次。將3次的濾液合并，通過0．2 μm的玻璃纖維濾紙過濾，保存待測。

表1 灰樣中重金屬形態(tài)提取條件

1.2 分析方法

煙氣灰中重金屬的測定采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES）。無機鹽的測定采用離子色譜儀（IC）；分析柱型號IonpacAS9-HC（4×250 mm）；檢測器ASRS 300（4 mm）；溫度 19℃；濕度64%；分析時間為30 min。

2 結果與討論

2.1 重金屬

圖 1 為重金屬 Cu、Zn、Mn、Ni、Cd、Cr、Pb的5種形態(tài)分布。由此可知，煙氣灰中的重金屬主要以殘渣態(tài)為主，均在60%以上，其中Cr含量最高可達90%以上；可交換態(tài)所占的比例最少，7種重金屬的可交換態(tài)都小于2%。重金屬的其他3種形態(tài)：碳酸鹽結合態(tài)、鐵錳氧化物結合態(tài)和有機結合態(tài)在重金屬中都有不同的分布。其中Zn、Mn、Pb中這3種形態(tài)的分布比較類似，含量從大到小排列依次為：碳酸鹽結合態(tài)、鐵錳氧化物結合態(tài)、有機結合態(tài)。Cu中3種形態(tài)的分布比較接近，碳酸鹽結合態(tài)、鐵錳氧化物結合態(tài)、有機結合態(tài)所占的比例分別為14．2%、11%、12．8%。Ni和Cr的形態(tài)分布類似，3種形態(tài)的比例從大到小的排列依次為：鐵錳氧化物結合態(tài)、有機結合態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)。Cd中3種形態(tài)的分布分別為：碳酸鹽結合態(tài)8%、鐵錳氧化物結合態(tài)14．2%、有機結合態(tài)15%。

圖1 煙氣灰中重金屬不同形態(tài)的分布

由于高溫氧化，排放到環(huán)境的煙氣灰中重金屬主要以穩(wěn)定的殘渣態(tài)形式存在，在自然條件下難以溶出，所以對環(huán)境的影響相對較小。

2.2 無機鹽

圖2為煙氣灰中溶出的陰離子，垃圾焚燒后的煙氣灰中主要含有以下幾種陰離子，含量由小到大排列分別為、、、、。的含量最低，為 380 mg/kg；Cl-的含量最高，為179 600 mg/kg，為的470倍。也較高，為32 680 mg/kg。其他幾種離子濃度都在5 000 mg/kg以下。垃圾中含有大量含氯、含硫物質(zhì)，如塑料、橡膠、電池等，經(jīng)垃圾焚燒高溫反應下轉化成氯化物和硫酸鹽進入煙氣，最后進入煙氣灰，故煙氣灰中這2種物質(zhì)溶出量較大。

圖2 煙氣灰中溶出的陰離子含量

3 結論

1）垃圾焚燒后的煙氣灰中存在大量的無機鹽離子和重金屬。主要的無機鹽離子分別為：、F-、Br-、、、、重金屬為：Zn、Mn、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni。

2）煙氣灰中不同重金屬形態(tài)分布有所不同。總之，殘渣態(tài)所占比例最高，可交換態(tài)最低。Zn、Mn、Pb的形態(tài)分布類似，Ni和Cr的類似。Cr主要以殘渣態(tài)存在，比例高達90%，其他形態(tài)所占比例很少。煙氣灰中含量最高的殘渣態(tài)，在自然條件下難以溶出，對環(huán)境的影響相對較小。

3）煙氣灰中不同的無機鹽離子溶出量差異較大，NO2-的溶出量最少，Cl-溶出量最大，次之，垃圾焚燒工藝中煙氣脫酸應作為重點考慮。

Heavy Metals and Inorganic salts in Waste Incineration Flue Ashes

Gu Zhuping1,Gao Lihong2,Xiang Guoliang2,Sun Lingfang2,Xu Tianzuo2,Li Mingjie2,Chen Ying2
（1．Guangxi Hualan Design and Consulting Group Co．,Ltd,Nanning Guangxi530011;2．School of the Environment,Guangxi University,Nanning Guangxi 530004）

The speciation distribution of heavy metals and the quantity of dissolved inorganic salts in flue ashes,which came from municipal domestic waste incineration,were investigated．The results showed that the speciation distribution of seven kinds of heavy metals in flue ashes was different．The most speciation was residue,all higher than 60%．And the least speciation was ion exchange．The speciation distributions of Zn,Mn and Pb were similar．And the speciation distribution of Ni was similar with that of Cr．The highest residue was Cr,and its content reached above 90%．The major inorganic salts in flue ashes wereand Cl-,and the least dissolved inorganic salts wereand F-．

waste incineration；flue ash；speciation of heavy metals；inorganic salt

X701．2

A

1005-8206（2012）05-0005-02

廣西科技攻關基金項目（10142001）

2012-06-06

古祝平（1954—），工程師，主要從事環(huán)衛(wèi)工程的概預算。E-mail：gaolihong65@126．com。

（責任編輯：張藝）