城市生活垃圾焚烧将产生大量的MSW飞灰,属于危险废物,必须予以填埋安全处置。危险废物填埋场不仅MSW飞灰、重金属污泥和其它含重金属危险废物可能同时共存, 而且重金属的低价阳离子和阴离子团也可能同时共存,对此必须进行稳定固化预处理。理想的固化基质必须具有低增容比、且能同时有效束缚重金属阳离子和阴离子团的能力。本课题拟以MSW飞灰资源化和重金属类危险废物的安全处置为目标,按照危险废物共处理的构想,利用MSW飞灰中的富氯富硫特性,探索将其用作新的无机固化基质的主要组分;通过研究典型重金属在Friedel相和Friedel-AFm-CSH复合相中的受束稳定规律,优化基质相的匹配设计,调控在固化基质中形成对各类重金属能有效耦合束缚的Friedel、AFm和CSH相,构作一种既具有低增容比又能有效固化、稳定和束缚各类重金属离子的新型固化材料,最终达到能安全处置各种危险废物的目的。
利用自然界中天然矿物的自净化功能来架构危险废物污染物治理新体系是本课题研究的基本思路。本课题在探索磷灰石类重金属磷酸盐矿物的形成、分解控制作用和化学稳定性的基础上,通过在垃圾焚烧飞灰(MSWI)体系引入磷酸盐,诱导其自形成具有低溶解度、高地球化学稳定的锌(镉、铅)羟基磷灰石和氯磷铅矿等矿物,实现了MSWI飞灰污染物的矿物自净化稳定。本课题围绕MSWI飞灰资源化和重金属类危险废物协同安全处置的目标,在研究典型Cr3+ Zn2+ Pb2+ 和重金属Oxyanion阴离子团在Friedel相和Friedel-Ettringite复合相中的吸附、解吸、相形成、相分解、相转变和不同介质环境中的受束稳定规律的基础上,利用MSWI飞灰中的富氯富硫特性,探索将其用作新型固化基质的主要组分,通过优化基质相的匹配设计,调控其形成对重金属能有效束缚和作用互补的Friedel、Ettringite和CSH相,构作了既具有低增容比又能有效固化和稳定束缚各种重金属离子的Friedel-Ettringite-CSH新型固化基质,新型固化基质已成功应用于垃圾焚烧飞灰-含Cr、Cu、Ni等电镀污泥的填埋场安全共处置。