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摘 要 本文研究了风化城市生活垃圾焚烧炉炉底灰（MSWI BA）与常规天然或再生集料混合料的总金属含量和可浸出金属含量，重点研究了风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物作为部分组分在路基中的应用。将两种风化的底灰与各种集料混合，以高达85%的传统集料的多种替代率，以降低淋溶和直接暴露于人体的风险。铝浸出率与混合产品中的底灰质量成比例地降低，与85%再生混凝土骨料（RCA）混合的铝浸出率降低了90%以上。锑从底灰中的释放主要受溶解度的控制。设施A和B的锑浓度分别从0.043和0.037 mg/L降低到0.006和0.007 mg/L，并与再生混凝土骨料的最高测试比例（接近饮用水标准0.006 mg/L）混合。再生混凝土中的高pH值和含钙矿物的存在似乎有助于显著固定与其他总量相比。对其他几种元素和材料混合物也观察到了类似的结果。结果表明，风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物与常规集料混合是一种可行的再生利用方法。混合有效地降低了与在道路建设中未封装使用风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物相关的环境风险。 Abstract T The total and leachable metal content from mixtures of weathered municipal solid waste incinerator bottom ash (MSWI BA) and conventional natural or recycled aggregates was investigated with a focus on utilization of MSWI BA as a partial component in a road base. Two weathered bottom ashes were combined with various aggregates in multiple replacement percentages of up to 85% traditional aggregate, with the goal of mitigating leaching and direct human exposure risk. al leaching was found to decrease proportionally to the mass of bottom ash included in the blended products, with over 90% reduction in blends with 85% recycled concrete aggregate (RCA). Release of Sb from the bottom ashes was predominantly controlled by solubility. Sb concentrations were reduced from 0.043 and 0.037 mg/L to 0.006 and 0.007 mg/L for facility A and B respectively blended with the highest tested proportion of RCA, near compliance drinking water standards of 0.006 mg/L. The high pH and presence of calcium-bearing minerals in recycled concrete appeared to facilitate significant immobilization of Sb in comparison to other aggregates. Similar results were observed for several other elements and material blends. Results indicate that blending MSWI BA with conventional aggregates is a feasible recycling application. Blending effectively mitigates environmental risk associated with the un-encapsulated use of MSWI BA in road construction. 目 录 1简介 5 2方法和材料 6 2.1废弃物筛选评价 6 2.2实验方法 7 2.3材料 8 2.3.1 城市生活垃圾焚烧底灰 8 2.3.2天然再生骨料 8 2.4浸出程序 9 2.4.1合成沉淀浸出法 9 2.4.2浸出率与固液比的关系 9 2.4.3作为pH值函数的浸出 9 2.5分析程序 10 3结果和讨论 10 3.1直接暴露途径 10 3.1.2天然再生骨料 10 3.1.3混合产品 11 3.2淋溶到地下水通道 11 3.2.1底灰 11 3.2.2天然再生骨料 12 3.2.3混合产品 13 3.3讨论与启示 17 4.结论 19 感谢 19 附录A.补充材料 20
1简介
城市生活垃圾焚烧（MSWI）是一种有效的固体废物管理方法，它产生大量的底灰（BA）作为燃烧残渣（约占城市生活垃圾初始质量的20%）。在美国，2014年焚烧了超过3000万公吨的城市生活垃圾（约占国内城市生活垃圾总产量的13%）（美国环保署，2018年）。这种燃烧能力与年产量超过公吨残余钡。美国生产的绝大多数底灰与粉煤灰结合，作为避免粉煤灰危险废物分类的预防措施（Intrakamhaeng等人，2019年，Liu等人，2019年）。这种混合的灰烬混合物最终在灰烬单填料或垃圾填埋场处理，目前的回收或再利用率估计低于5%。 为了确定风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物的有益再利用应用，人们进行了全面的研究，主要是作为基础设施中的二级原材料（Chen等人，2008年；Clavier等人，2019年；Forteza等人，2004年；Lynn等人，2017年；Monteiro等人，2008年；Pan等人，2008年；Pasetto，1993年；Tang等人，2015年；Sarmiento等人，2019年；Schafer等人，2018年）。在欧洲（Van der Wegen et al.，2013）、亚洲（Huang et al.，2006）已经开展了风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物作为二次骨料在道路施工中的回收利用，并且在美国正逐渐受到关注（Oehmig et al.，2015）。在一些欧洲国家，回收道路中的底灰不仅很受欢迎，而且在许多情况下也得到了立法的授权（例如，荷兰的“绿色协议”，荷兰基础设施和环境部，2012年）。 城市生活垃圾焚烧底灰具有与某些天然骨料相似的矿物学和物理性质（Arm，2003；Chimenos et al.，1999；Clavier et al.，2019；Vegas et al.，2008；Xie et al.，2017），因此，如果传统骨料可以在道路上补充或替换（尤其是考虑到填埋灰烬的避免成本时）。此外，再生骨料资源的利用道路基础减少了对自然开采矿物的依赖，并抵消了与开采原始矿物相关的温室气体排放（Carpenter等人，2007年；Norgate和Haque，2009年）。2014年，美国开采了公吨碎石（主要是石灰石和白云石）用作道路基层和底基层的级配骨料（美国地质勘探局，2016年）。如果利用每年的风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物吨位来满足对道路基础设施的巨大总需求，则可以减少碎石的开采。 使用风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物作为颗粒状材料必须解决的一个问题是，由于潜在问题污染物（COPC）从底灰中浸出到供水系统中时，可能对人类或环境造成危害。虽然按照毒性特征浸出程序，风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物在美国主要被归类为无害废物，但先前的研究表明，风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物含有少量金属和盐，可能对环境和生态健康构成风险（Abbas等人，2003；Dijkstra等人，2006；Lynn等人，2016；Wiles，1996年）。当材料放置在压实的路面层下时，人直接接触风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物中的潜在问题污染物造成的风险很低，但仍必须考虑污染物淋溶到地下水中。通过使用某些工程控制措施（例如，风化或洗涤产生的灰烬调节、物理密封）和机构控制措施（例如，靠近地下水井的位置限制），可以减轻潜在问题污染物在底灰中造成的大部分风险。迄今为止，很少进行实验室或现场工作来调查含有风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物和传统使用的骨料来源（如石灰石）组合的粒状骨料产品。将焚烧炉底灰与普通颗粒材料混合用于道路基层是一种有前景的工程控制方法，它可能会对以无粘结方式使用底灰所呈现的总浸出率和总浓度产生重大影响。这在美国也是一种可接受的做法，因为底灰是一种可靠的无害废物（因此与传统骨料混合不会稀释有害废物）。尽管混合材料应降低相对于仅含底灰的道路基层的金属总浓度，但某些种类的浸出可能并不总是与灰的原始质量成正比。其他机制，包括pH、溶解度、氧化还原和表面络合影响浸出（Cornelis et al.，2012；Dijkstra et al.，2008；Johnson et al.，1996），因此有必要进行材料特定测试，以最佳评估风险。 先前对底灰进行的试验研究评估了金属造成的浸出风险，但仅当灰是基底或底基层材料中的唯一成分时（Dabo等人，2009年；Hjelmar等人，2007年；Izquierdo等人，2008年；Lideloacute;w和Lagerkvist，2007年；Lynn等人，2016年；Ore等人，2007年）。其他研究已经研究了用波特兰水泥稳定风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物，以提高材料作为基底的力学性能，但该处理并没有降低重金属的可浸出性（Cai等人，2004年，Pasetto，1993年）。在法规批准风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物再利用的区域，作为道路基地的再利用可能会受到底灰供应有限的阻碍。道路基层和底基层项目需要大量的骨料，通常其数量足以使城市生活垃圾焚烧底灰本身无法满足需求，从而降低行业的接受度。假设具有可比的机械性能，将风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物与天然骨料结合可产生混合骨料产品，提供灰回收的一些经济和环境效益，但也为承包商提供一致和可持续的骨料来源（即使在混合料中风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物的比例较低）。 本研究以微量金属（砷、钼、铅、锑）及宏量元素（铝）的浸出浓度为研究对象，探讨风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物灰与各种天然及再生骨料的混合行为。本研究旨在评估掺合料对底灰浸出的影响，并检验是否能将总金属和浸出的金属降低到适合道路建筑材料的安全水平。饮用水标准是一种保守的比较方法。为了验证混合可以减轻风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物造成的潜在环境健康风险的假设，将两种风化城市生活垃圾焚烧炉底灰混合物来源的分级骨料组分与两种不同百分比的天然骨料和两种回收骨料混合，并使用标准协议进行分批浸出分析。为了检查达到直接暴露阈值所需的混合程度（如果骨料后来被挖出并使用土地），还对材料中的金属进行了总浓度分析。2方法和材料
2.1废弃物筛选评价
当筛选与无害固体废物的有益再利用有关的对人类健康的潜在风险时，通常评估两种接触途径：（1）将含水的潜在问题污染物淋溶到水供应（地下水或地表水）中， 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料资料编号：[240420]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
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