基于微生物水泥的垃圾焚烧飞灰重金属矿化固结及其作用机制

Municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash is increasing along with extensive research and development of waste incineration technology. Therefore, the safe disposal of MSWI fly ash and its heavy metals become the urgent problem to solve at present. The researches of new type of microbe cement mineralization consolidation heavy metals in MSWI fly ash will be carried out in this project with the consideration of the cement consolidation MSWI fly ash heavy metals exists compatibilization, weight gain ratio, poor stability of consolidated body, lower utilization rate of MSWI fly ash. The main contents include: the influence of physicochemical properties and heavy metal ions of MSWI fly ash on physiological and biochemical and enzymatic activity of carbonate bacteria will be determined. Based on above the proven effects, the influence factors, passivation efficiency and mineralization properties of carbonate mineralization bacteria deposited passivation of MSWI fly ash will be researched. Then, the influence factors, consolidation effect and mineralization consolidation mechanism of microbe cement mineralization consolidation of MSWI fly ash will be studied and the stability of consolidation body with microbial cement-MSWI fly ash can be researched. Finally, the mechanism of microbe cement mineralization consolidation of MSWI fly ash will be revealed and a method of consolidation MSWI fly ash will be proposed through the study to rich theoretical results and provide new ways and useful supplement for the current disposal of heavy metals of MSWI fly ash.

垃圾焚烧飞灰随着垃圾焚烧技术的广泛研究和发展而日益增多。因此，垃圾焚烧飞灰及其重金属的安全处置成为当前亟需解决的问题。本项目针对当前国内外水泥固结垃圾焚烧飞灰重金属技术存在增容、增重比大、固结体稳定性差、飞灰利用率低等问题，开展新型微生物水泥矿化固结垃圾焚烧飞灰重金属的研究。主要研究内容包括：垃圾焚烧飞灰理化特性以及飞灰中重金属离子对微生物水泥用碳酸盐矿化菌生理生化和酶活性的影响。在探明上述影响基础上，研究碳酸盐矿化菌沉积钝化飞灰重金属影响因素、钝化效率以及矿化产物性质。随后，研究微生物水泥矿化固结飞灰重金属影响因素、固结效果以及矿化固结机制，并在上述研究基础上对微生物水泥-飞灰固结体的稳定性进行研究。通过研究，揭示微生物水泥矿化固结飞灰重金属机制，提出基于微生物水泥的垃圾焚烧飞灰重金属矿化固结方法，丰富飞灰重金属安全处置的理论成果，并为当前垃圾焚烧飞灰重金属安全处置提供新途径和有益补充。

垃圾焚烧飞灰随着垃圾焚烧技术的广泛应用而日益增多。因此，垃圾焚烧飞灰及其重金属的安全处置成为当前亟需解决的问题。本项目针对当前国内外水泥固结垃圾焚烧飞灰重金属技术存在水泥生产能耗大且产生大量二氧化碳、固结体增容、增重比大、稳定性差、飞灰利用率低等问题，开展新型微生物水泥固结垃圾焚烧飞灰重金属的研究。主要研究内容包括：微生物水泥用微生物的选育、垃圾焚烧飞灰理化特性及其对微生物水泥用碳酸盐矿化菌生理生化和酶活性的影响。在探明上述影响基础上，研究碳酸盐矿化菌沉积钝化飞灰重金属影响因素。随后，研究微生物水泥固结飞灰重金属效果、机制以及影响因素，并在上述研究基础上对微生物水泥-飞灰固结体的稳定性进行研究。通过研究，探明了适合碳酸盐矿化菌沉积钝化飞灰重金属所需尿素浓度、沉积钝化顺序、环境pH值等微生物水泥用碳酸盐矿化菌沉积钝化飞灰重金属影响因素，获得了固结飞灰效果较好的矿化固结工艺，揭示了微生物水泥是依靠飞灰水化产物、微生物水泥-飞灰之间形成的分子间氢键两者共同固结飞灰重金属的作用机制，明确了水、上清液、微生物溶液、化学碳酸钙、微生物水泥、微生物水泥-上清液、微生物水泥-微生物溶液七种不同拌合介质对飞灰固结强度和重金属固结效果的影响，探明了微生物水泥掺量（0~60%）和养护时间（0~10天）对飞灰固结强度和重金属固化效果的影响，明确了微生物水泥-飞灰固结体在酸雨淋浴和冻融循环环境下的稳定性，提出了基于微生物水泥的垃圾焚烧飞灰重金属固结方法，丰富了飞灰重金属安全处置的理论成果，并为当前垃圾焚烧飞灰重金属安全处置提供新的途径和有益补充。