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本文针对我国目前生活垃圾焚烧飞灰(下称“飞灰”)固化/稳定化处理中存在的重金属超标严重、再溶出风险较大等问题,设计了一种有机/无机固化体系,探究其在飞灰增容率不变的情况下,对飞灰中重金属的固化/稳定化效果及机制;选用了模式生物秀丽隐杆线虫,对二甲基二硫代氨基甲酸钠(SDTC)螯合剂在飞灰固化/稳定化过程中存在的生态风险问题,开展了生态毒性评估;同时设计了一种基于冻融、干湿及碳化过程的多因素循环评估方法,以评估飞灰固化块在后续填埋处置中重金属的溶出风险及迁移转化规律。本研究对于我国急需解决的飞灰处理处置中存在的问题,提出了新的工艺和评估方法,具有一定的理论意义与实用价值。本文主要的研究如下:(1)参照飞灰污染控制技术规范(HJ 1134-2020),对我国多地飞灰现场样品进行了污染调查与溯源分析。结果表明,各地飞灰及固化物中Pb和Cd浸出浓度超标严重,这与源头混入了部分工业垃圾有关。基于飞灰中重金属超标严重的情况,采用了 6 Mpa压实成型和水洗处理工艺优化的方法。结果表明,压实成型后的Cd浸出浓度和增容比分别下降了 60.6%~70.2%和53.4~74.1%;水洗处理后飞灰固化物中Pb和Cd浸出浓度显著下降,Pb固定化效率达到98%以上,提高了填埋的达标率。本文针对高污染飞灰提出了一种“水洗+固化/稳定化+成型化”应急处置方案。(2)针对要求限定的低掺量水泥固化/稳定化飞灰中效果有限的问题,在10%水泥+飞灰体系中加入了 0.5~2.0%糊化糯米浆,发现该固化体系的初凝和终凝时间分别降低了 1 8.7%~25.3%和18.0%~26.8%,养护28天的抗压强度提高了 22.9%~67.3%,并且Pb浸出浓度显著降低,经28天养护后,该固化体系对Pb的固定化效率达到99%以上,远低于标准限值,而水泥处理的对照组,Pb浸出浓度始终高于填埋限值。这是由于糯米浆的加入抑制了水化颗粒的生长且固化结构更致密,使Pb的Fe-Mn氧化态组分转变成稳定的残渣态和有机态结构。另外,基于复杂的飞灰固化体系,探讨了糊化糯米淀粉/硅酸钙杂化材料对Pb的固化机理,发现糯米淀粉的掺入会加速诱导硅酸钙在固化Pb过程中,生成新结晶相产物,使Pb可迁移态组分含量明显降低。(3)研究测定了 SDTC秀丽隐杆线虫的急性24 h半数致死浓度(LC50)为139.4 mg/L,实验提出了 1.0 mg/L为SDTC在水体环境中一个安全阈值。当SDTC浓度大于1.0 mg/L会对线虫的存活率、体长、运动行为、活性氧自由基产生以及hsp-16.2、ctl-2和cat-l基因的表达水平上产生显著不利影响,这与较高浓度SDTC具有神经毒性并会造成体内多巴胺代谢障碍有关。此外,Cu和Pb的SDTC螯合物较未处理的Cu、Pb毒性效应显著降低,但仍会对线虫的早期发育产生干扰。(4)建立了“冻融+干湿+加速碳化”长期循环评估方法,研究了飞灰固化块的理化性质以及重金属的溶出行为,并采用总体污染毒性指标(OPTI)和风险指数(RAC)对重金属溶出风险进行了评价。长期稳定性效果评估的结果表明:SDTC螯合剂处理<水泥+螯合剂处理<水泥+螯合剂+糊化糯米淀粉处理。螯合剂处理在6次循环后质量损失率达到42.8%,并发生崩解;12次循环后,Pb的含硫螯合物分解转变成PbCO3和PbO2。水泥和糊化糯米淀粉加入后,Pb和Cd累积释放浓度和无机盐释放均明显降低,累积OPTI和RAC风险等级始终处于低风险水平。在累积碳酸水浸泡下,固化体系中CaClOH溶解以及水化产物的脱钙与分解,导致孔结构的恶化。通过相关性分析得出盐分溶解和孔容增加是影响重金属溶出的主要因素。