CN101049533A

CN101049533A - 垃圾焚烧飞灰处理方法

Info

Publication number: CN101049533A
Application number: CN 200710074224
Authority: CN
Inventors: 龚佰勋; 曹学义; 姜宗顺; 吴立; 陈德珍; 王正宇; 张清
Original assignee: Shenzhen City Municipal Administration & Environmental Sanitation Integral Treat
Current assignee: Shenzhen City Municipal Administration & Environmental Sanitation Integral Treat
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2007-10-10

Abstract

一种垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)往焚烧飞灰中加水形成灰/水混合体系。(2)往灰/水混合体系中加入无机药剂溶液，搅拌均匀，使无机药剂与飞灰中的重离子反应生成稳定的化合物。(3)将上述灰/水混合体系的pH值控制在8~11.5之间。(4)将灰/水混合体系多余的水分滤去后，加入水泥混合并制成可填埋或建筑上使用的成型制品。(5)将成型制品放置于湿度大于90％的室温条件下养护3~28天。以上所述的无机药剂溶液的溶质是绿矾，绿矾质量是飞灰质量的1％~19％。也可以用磷酸盐或硫化钠代替绿矾。本发明防止重金属和二英的浸出，固化产物增容比小，当固化产物增容增大时可以作为建材使用，废物最终得于利用。整个过程没有废气产生，废水也无需处理；处理费用低。

Description

垃圾焚烧飞灰处理方法

技术领域

本发明涉及固体垃圾处理领域，指一种可以将含重金属和二噁英的垃圾焚烧飞灰进行无害化处理并适于资源化利用的方法。

背景技术

城市垃圾处理是城市环卫工作的重中之重，目前，焚烧是较为通用的处理方法。然而垃圾焚烧过程将产生大量的飞灰，飞灰约为入炉垃圾质量的2~5％；垃圾焚烧飞灰是国标规定的危险废物，未经特殊处理不可进入生态环境，随着焚烧处理在城市生活垃圾的推广应用，垃圾焚烧飞灰的产量日益增加。飞灰的堆积密度只有600kg/m³左右，囤积、填埋均占据很大空间，因此焚烧飞灰及时处理的任务十分紧迫。现有技术中垃圾焚烧飞灰处理主要包括以下几种方法：水泥固化法、药剂处理法、高温处理法和酸等溶剂提取重金属法。水泥固化法是将水泥和飞灰用水均匀混合，在完成水合反应后硬化，从而封闭重金属等有害成分。水泥固化费用低、操作简单。但是现行的水泥固化能混入的飞灰量有限，固化产品是原废物体积的1.5~2倍，而且固化后其所含盐类大部分可被雨水溶出，有害物的浸出率也比较高，有时需要作涂覆处理；对于难以利用氢氧化物的难溶特性处理的汞、铅以及需要还原处理的六价铬等无法实现稳定化处理。药剂处理法是向飞灰中添加重金属稳定剂和水，均匀混合成不溶性化合物，从而实现固定重金属的目的；其处理过程简单、能耗低、固化产品增容小甚至不增容。但药剂处理后的飞灰仍是散状，填埋后与周围环境的接触面积大，盐类和二噁英都有可能溶出，不溶性化合物在细菌作用和pH改变的条件下也会变得易溶。现有的飞灰化学药剂稳定化技术所采用的药剂主要有二类：(1)有机螯合剂，例如乙二胺四乙酸盐、柠檬酸盐、葡萄糖酸或天然有机酸等；它们的价格都很高，另一方面其水溶性也较差；(2)无机化学药剂，例如磷酸盐、硫化钠或石灰等。这些无机药剂的主要缺点是稳定效果受pH值的影响较大，此外处理后飞灰仍松散，不成型、不具有强度，与环境介质直接接触的面积大。高温处理包括熔融固化法和烧结技术，能耗很高，需要对二次烟尘进行处理，通常每吨的处理成本在1000元以上，在我国实行有一定难度。而酸等溶剂提取重金属法工序复杂，需要处理废水。鉴于现有技术的不足，迫切需要开发相对简单的技术对焚烧飞灰进行稳定化处理并提高其稳定效果与经济性。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，而提供一种具有可操作性，成本较低的垃圾焚烧飞灰处理方法。

一种垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、往焚烧飞灰中加水形成灰/水混合体系。

(2)、往灰/水混合体系中加入无机药剂溶液，搅拌均匀，使无机药剂与飞灰中的重离子反应生成稳定的化合物。

(3)、将上述灰/水混合体系的pH值控制在8~11.5之间。

(4)、将灰/水混合体系多余的水分滤去后，加入水泥混合并制成可填埋或建筑上使用的成型制品。

(5)、将成型制品放置于湿度大于90％的室温条件下养护3~28天。

以上所述的无机药剂溶液的溶质是绿矾，绿矾质量是飞灰质量的1~19％。

可以先将三分之一以上的绿矾溶液加入到灰/水混合体系中反应0.5~10小时，再将剩余的绿矾溶液加入灰/水混合体系中反应0.1~1小时。

无机药剂溶液的溶质用磷酸盐(尤其是磷酸钠或磷酸氢二钠)或硫化钠代替，其用量是每吨焚烧飞灰对应100~1000mol磷酸盐或每吨焚烧飞灰对应50~625mol硫化钠，磷酸盐溶液与灰/水混合体系的反应时间为0.1~4小时。

磷酸盐为磷酸钠或磷酸氢二钠。

水泥与飞灰的质量比为1∶9到9∶1。

在无机药剂稳定化步骤中所采用的液固质量比L/S＝1.5~4∶1。

本发明相比现有技术具有如下有益效果：通过无机药剂稳定重金属的同时，去除大量可溶性盐，减轻了飞灰中的盐类对水泥水化和强度的影响，防止重金属和二噁英的浸出，而且在初步的药剂稳定化过程中产生的废水与现有技术使用水洗飞灰不同，仅含大量盐分而重金属浓度极低，性质类似海水，在对盐份浓度要求不高时可以直接排放；通过与水泥混合的二步固化，提高了固化产物的强度、抗渗性和酸性中和能力，降低了飞灰中重金属类物质向环境迁移的可能性。如果水泥的混合比偏下限，与飞灰直接用水泥固化处理相比增容比小，强度提高，填埋后更安全；如果水泥的混合比偏上限，固化产物可以作为建材使用，废物最终得于利用。整个过程没有废气产生，废水也无需处理；处理费用低，每吨飞灰费用低于现行安全填埋场的处理费用。

具体实施方式

下面将运用多个实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

某炉排式垃圾焚烧炉布袋除尘器收集的飞灰，用1.5~3倍质量的河水与之混合形成灰/水混合体系，将质量为飞灰质量1％的绿矾(FeSO₄·7H₂O)配成饱和溶液，并将三分之一左右的绿矾溶液加入到上述灰/水混合体系中，反应约3~5h(小时)后，再将剩余全部的绿矾溶液加入灰/水混合体系中继续氧化0.5h后，将此系统的pH值调节到8~11.5之间(一般地勿需调节pH值就在此范围)，然后进行液固分离；灰饼送至搅拌机，与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为1∶9。然后制成砌块，湿度大于90％的室温下养护3天后，抗压强度为0.79Mpa；养护28天后，抗压强度为0.83Mpa，Cd，Cr，Pb，Zn的浸出浓度分别为10ppb，390pbb，78ppb和190ppb，均在1ppm以下，远远优于填埋标准，整个过程排放的废水符合排放标准。与原灰样相比，增容比为0.57；与药剂稳定化相比，二次固化后的增容比为1.05，并满足填埋强度标准。总处理费用低于400元/吨。

实施例2

某炉排式垃圾焚烧炉静电除尘器收集的飞灰，用2~3倍质量的自来水与之混合，将质量为飞灰质量16％的绿矾(FeSO₄.7H₂O)配成饱和溶液，并将三分之二的溶液加入到上述灰/水混合体系中，搅拌氧化约2.5h后，再将剩余的全部绿矾溶液加入灰/水混合体系中继续氧化0.5h，该混合液的pH值为10.2，进行液固分离；灰饼送至搅拌，与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为1∶1。然后制成砌块，湿度大于90％的室温下养护7天后，抗压强度11.03Mpa，室温下养护28天后，抗压强度25.0Mpa，Cd，Cr，Pb，Zn的浸出浓度分别为2.9ppb，380pbb，58ppb和67ppb，均远在1ppm以下，远远优于填埋标准，整个过程排放废水符合排放要求。与原灰样相比，增容比为0.9；与药剂稳定化后相比，二次固化后的增容比为1.59。因强度足够，可以考虑作为建材使用。

实施例3

某炉排式垃圾焚烧炉静电除尘器收集的飞灰，用1.5~3倍质量的河水与飞灰混合；将质量为飞灰质量19％的绿矾(FeSO₄.7H₂O)配成饱和溶液，并将三分之二的溶液加入到上述灰/水混合体系中，氧化反应约5h后液固系统成红褐色，再将剩余的绿矾溶液加入继续氧化0.5h，后此系统的pH值为10.1，进行液固分离；灰饼送至搅拌机，与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为7∶3。然后制成砌块，湿度大于90％的室温下养护7天后，抗压强度25Mpa，室温下养护28天后，抗压强度41Mpa，Cd、Cr、Pb、Zn的浸出浓度分别为2ppb、100pbb、21ppb和33ppb，均远在1ppm以下，远远优于填埋标准，整个过程排放废水满足相关法规要求。因强度足够，重金属的浸出与水泥持平，推荐作为建材使用。

实施例4

某炉排式垃圾焚烧炉布袋除尘器收集的飞灰，用1.5~3倍质量的水与飞灰混合，将质量为飞灰质量10％的绿矾(FeSO₄.7H₂O)配成饱和溶液，并将二分之一的溶液加入到上述灰/水混合体系中，氧化反应2h后液固系统变成黄褐色，再将剩余的绿矾溶液加入继续氧化约0.75h，后此系统的pH值为10.4，进行液固分离；灰饼放置晾干后与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为9∶1。然后制成砌块，湿度大于90％的室温下养护3天后，抗压强度48.7Mpa，室温下养护28天后，抗压强度76.7Mpa，Cd、Cr、Pb、Zn的浸出浓度分别为1ppb、53pbb、35ppb和31ppb，均远在1ppm以下，远远优于填埋标准，整个过程排放废水满足相关法规要求。因强度足够高，重金属的浸出与水泥持平，推荐作为建材使用。

实施例5

某炉排式垃圾焚烧炉静电除尘器收集的飞灰，用河水与之混合形成灰/水混合体系，将质量为飞灰质量3.58％的磷酸氢二钠(Na₂HPO₄.12H₂O，合计100mol磷酸盐/吨飞灰)溶解于水，并将磷酸氢二钠溶液与灰/水混合体系混合，总液固比为2~4，搅拌2h后，pH为11.35；进行液固分离，将滤去水分的灰饼送至搅拌机，与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为2∶1。然后制成砌块，在湿度大于90％的室温下养护7天后，抗压强度19.4Mpa，室温下养护28天后，抗压强度39Mpa，Cd、Cr、Pb、Zn的浸出浓度分别为2.2ppb、158pbb、31ppb和39ppb，均低于1ppm以下。因强度足够，可以考虑作为建材使用。药剂处理过程中产生的废水有时会出现Cr超标，一种简单的处理方法是往废水中加入少量的亚铁盐，经氧化、沉淀后即可排放。

实施例6

某炉排式垃圾焚烧炉布袋收尘器收集的飞灰，用自然界的水与之混合形成灰/水混合体系，将质量为飞灰质量38％的磷酸钠(Na₃PO₄.12H₂O，合计1000mol磷酸盐/吨飞灰)溶解于水，并将磷酸钠溶液与灰/水混合体系混合，总液固比为3~4，搅拌4h后，体系的pH值为11.48；将液固分离，将滤去水分的灰饼送至搅拌机，与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为2∶1。然后制成砌块，在湿度大于90％的室温下养护7天后，抗压强度18.1Mpa，室温下养护28天后，抗压强度40.08Mpa，Cd、Cr、Pb、Zn的浸出浓度分别为2.0ppb、124pbb、23ppb和26ppb，均低于1ppm以下。因强度足够，可以考虑作为建材使用。

实施例7

某炉排式垃圾焚烧炉布袋除尘器收集的飞灰，用1.5~3倍质量的水与之混合；再将质量为飞灰质量15％的Na₂S·9H₂O(合计625mol硫化钠/吨飞灰)配成近饱和溶液，将此溶液与灰/水体系混合，随后再搅拌3h，用硫酸将灰/水混合体系的pH值调节到8~11.5之间；最后总液固比为3~4。进行液固分离，将滤去水分的灰饼送至搅拌机，与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为7∶3。然后制成砌块，在湿度大于90％的室温下养护7天后，抗压强度27.20Mpa，室温下养护28天后，抗压强度40.65Mpa，Cd、Cr、Pb、Zn的浸出浓度分别为1.0ppb、6pbb、25ppb和15ppb，均远在1ppm以下，远远优于填埋标准，整个过程排放废水满足相关法规要求。因强度足够，重金属的浸出与水泥持平，推荐作为建材使用。

实施例8

某炉排式垃圾焚烧炉布袋除尘器收集的飞灰，用2~3倍质量的水与之混合；再将质量为飞灰质量1.2％的Na₂S·9H₂O(合计50mol硫化钠/吨飞灰)配成溶液，将此溶液与灰/水体系混合，随后再搅拌0.1h，用硫酸将灰/水混合体系的pH值调节到8~11.5；最后总液固比为3~4。进行液固分离，将滤去水分的灰饼送至搅拌机，与P.II 42.5级水泥混合，水泥与飞灰的质量比为1∶4。然后制成砌块，在湿度大于90％的室温下养护7天后，抗压强度2.74Mpa，室温下养护28天后，抗压强度2.30Mpa，室温下放置180天后，抗压强度2.45Mpa，无裂纹。28天固化体的Cd、Cr、Pb、Zn的浸出浓度分别为8ppb、400pbb、65ppb和117ppb，均在1ppm以下，远远优于填埋标准，整个过程排放废水满足相关法规要求。与原灰样相比，增容比为0.61；与药剂稳定化相比，二次固化后的增容比为1.12，强度完全满足填埋强度标准。总处理费用低于400元/吨。

以上是实践中的采用的具体案例，根据实践得知，在以下的数据范围，可以得到比较好的焚烧飞灰处理结果，当无机溶质是绿矾时，其质量是飞灰质量的1％~19％；当无机溶质是磷酸盐时，每吨焚烧飞灰用磷酸盐100~1000mol；或当无机溶质是硫化钠时，每吨焚烧飞灰用硫化钠50~625mol；而水泥与飞灰的质量比为1∶9到9∶1的范围内可以达到固化的作用，在此范围内水泥配比适当提高时，其抗压强度也得以提高，其成型制品可以用作建材；而在无机药剂稳定化步骤中所采用的液固质量比为1.5~4∶1为比较佳的比例范围。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1、一种垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、往焚烧飞灰中加水形成灰/水混合体系。

(3)、将上述灰/水混合体系的PH值控制在8~11.5之间。

2、根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：将三分之一以上的绿矾溶液加入到灰/水混合体系中反应0.5~10小时，再将剩余的加入灰/水混合体系中反应0.1~1小时。

3、根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：无机药剂溶液的溶质用磷酸盐或硫化钠代替，其用量是每吨焚烧飞灰用100~1000mol磷酸盐或50~625mol硫化钠。

4、根据权利要求3所述的垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：磷酸盐溶液或硫化钠溶液与灰/水混合体系的反应时间为0.1~4小时。

5、根据权利要求4所述的垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸钠或磷酸氢二钠。

6、根据权利要求1至5中任一项所述的垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：水泥与飞灰的质量比为1∶9到9∶1。

7、根据权利要求1至5中任一项所述的垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：在无机药剂稳定化步骤中所采用的液固质量比为1.5~4∶1。