目前,垃圾焚烧成为我国处理城市生活垃圾的主流方式。但是,焚烧过程中的烟道气经脱硫除尘后产生的飞灰富含重金属。其中,铅(Pb)和镉(Cd)的超标率远远高于其他元素,这两种重金属的稳定化值得重点研究。固化/稳定化飞灰进入填埋场填埋后,许多环境因素会破坏飞灰中重金属的稳定性。近来年,重金属稳定化技术的长期有效性引起了许多专家学者的关注。其研究方法主要有两种:一是通过填埋场采样监测;二是通过实验室环境模拟。但是第一种方式耗时较长,且造成的环境污染已无法挽回。因此,本课题采用普通硅酸盐水泥(OPC)和二硫代氨基甲酸盐(DTCR)对飞灰进行固化/稳定化处理,考察固化/稳定化飞灰中重金属Cd和Pb在实验室模拟天然雨水/酸雨,冻融循环和干湿交替等环境下的溶出风险,为垃圾焚烧飞灰的处理与处置提供风险评估方法和理论基础。本研究的主要结果如下:(1)研究了水泥固化飞灰中重金属Cd和Pb的浸出特性在模拟天然雨水和酸雨侵蚀下的变化。本研究在美国毒性浸出测试(USEPAMethod1311)和我国《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)两个标准下测定飞灰的浸出浓度。根据USEPAMethod1311的浸出结果,经过第一轮天然雨水的老化后,飞灰中Cd和Pb的浸出浓度均降低了 50%并且可溶性氯化物大量流失,说明氯化物的去除可有助于增强水泥稳定化Cd的Pb的效果。根据HJ/T300-2007的浸出结果,天然雨水老化飞灰中Cd的浸出浓度比酸雨老化飞灰高出26.3%～32.5%,因此碳酸化作用会严重损害水泥对Cd的稳定化效果。(2)研究了飞灰中重金属Cd和Pb在酸雨侵蚀下的稳定性。模拟老化200年后,水泥固化飞灰中Cd和Pb的浸出浓度略有降低,说明水泥固化具有较好的酸雨侵蚀抗性;而DTCR螯合飞灰中Cd和Pb的浸出浓度显著升高,说明DTCR螯合处理的酸雨侵蚀抗性则较差。在协同处理中,添加水泥会使DTCR对重金属的稳定效果变差,但可提高飞灰在酸雨侵蚀下的长期稳定性。据此,水泥和DTCR的添加比例需要进行精确的调整,使飞灰在满足填埋标准的条件下同时具有较好的长期稳定性。本研究定义了一个长期生态风险指数以定量评估重金属的长期稳定性,当水泥添加量从5%提高到10%后,飞灰200年的长期生态风险指数下降了 10.29%,10%OPC+1.5%DTCR为处理该飞灰的最佳投加比例。(3)研究了水泥+螯合剂协同处理飞灰中重金属Cd和Pb在干湿交替和冻融循环过程中浸出特性的变化。在协同处理体系中,DTCR对Cd的稳定化起主要作用,水泥对Pb的稳定化起主要作用。冻融循环过程中,由于凝结水的膨胀破坏了水泥水化产物水化硅酸钙(C-S-H)的结构,减弱了对飞灰颗粒的包裹作用。同时,DTCR对Cd和Pb的稳定化作用在冻融循环过程中也会受到破坏。因此,在冻融循环过程中,Cd和Pb的浸出浓度均有所升高。在干湿交替过程中,由于干燥过程的高温(71℃)对Cd-DTCR螯合物的破坏,Cd的浸出浓度显著提高。而干湿交替促进了水泥的水化,飞灰颗粒受到更多的水化产物的保护,导致Pb浸出浓度反而降低。另外,研究结果表明,加入NaH2PO4可有效提高协同处理飞灰中Cd和Pb在冻融循环和干湿交替过程中的稳定性。