CN101279825A - 一种垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法，属环境工程技术领域。该方法采取以下工艺：在常温下按飞灰与污泥比例为1∶10～1∶50混合，其中飞灰质量单位为克，污泥的体积单位为毫升，加入适量的重金属稳定剂，充分混合搅拌15～30min，pH控制范围为9～12。经过洗涤、压滤和烘干，可得飞灰与污泥混合物。通过协同处置，污泥的含水率降低，热值升高，飞灰中氯离子含量降低。处理后的飞灰与污泥的混合物可满足水泥生产的原料要求，实现飞灰/污泥协同资源化。

Description

一种垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法，属环境工程技术领域。
背景技术
上海生活垃圾焚烧飞灰目前年产2万余吨，预计到未来几年，飞灰产生量将达6万吨/年。垃圾焚烧飞灰富含重金属与部分二恶英有机物，归类为危险废物。如何处置和利用垃圾焚烧灰渣以及已成为生活垃圾焚烧污染控制中需解决的重大问题。目前大多数国家采用的是稳定化填埋方式处理飞灰，但飞灰固化后增容大，随着填埋场容量相对飞灰增长减少，并不能消纳飞灰，很多国家和地区在寻找飞灰资源化利用途径。目前飞灰可资源化途径主要有玻璃陶瓷、路基填料、肥料和土壤改良剂，以及制作水泥或混凝土等。飞灰熔融化制作玻璃陶瓷成本太高；飞灰作为路基填料和土壤改良剂加重了对周围环境的毒性影响；高浓氯盐和大量的重金属，使飞灰的利用率很低。
随着上海城市和工业的发展，生活污水、工业污水等排放量日益增加，从而使污水处理中所产生的污泥量日益增加。上海目前每天产生80％含水率的生活污泥700吨，预计在2010年上海城市污水处理量会达到550×104m3/d，随之每年就会产生40.15万吨的脱水干污泥，如再加上其余城市污泥及工业产生的污泥，上海未来产生的污泥量是相当大的。城市污泥的主要成分是有机物质，但同时也含有大量病原菌、寄生虫、铜、锌、铅、铬、汞等重金属盐，盐类以及许多难降解的有毒有机物；而对于工业污泥来说其组分中有毒有机物或重金属盐含量则更高。国内外主要的处理处置污泥的主要方法是卫生填埋、污泥农用和污泥焚烧，我国主要采用填埋与农用，随着污泥量的增加，上海的各个污泥填埋处置场也趋于饱和，部分城市污泥中重金属等有毒物质超标也使农用受到了限制。所以污泥的迅速增长与处置能力的矛盾日益突出，因此在减量化、资源化、无害化的前提下，探索污泥的资源化利用途径有重大需求。
从化学成分考虑，焚烧飞灰的成分不仅与水泥熟料相近而且与水泥原材料生料组分相近，而污泥焚烧后的灰渣成分也与水泥原料相似。从理论上分析可以推知焚烧飞灰与污泥可以用作水泥生产的原料，制备水泥熟料，而焚烧可除去污泥中大量的病原菌、寄生虫及其他有机物质，从而实现焚烧飞灰与污泥的资源化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法，其特征在于该方法采取以下工艺：在常温下按飞灰与污泥比例为1∶10～1∶50混合，其中飞灰质量单位为克，污泥的体积单位为毫升，加入适量的重金属稳定剂，充分混合搅拌15～30min，pH控制范围为9～12，经过洗涤、压滤和烘干，可得飞灰与污泥混合物。
上述的重金属稳定剂由氧化铁、氧化铝、活性碳和磷酸钠固相混合组成。
本发明中原污泥的含水率为97％左右，原污泥和经过洗涤后飞灰/污泥混合物在相同压滤条件下压滤后的含水率分别为82～87％，60～70％，含水率降低10～20％；原飞灰中氯离子含量为12％左右，经过污泥协同处理后混合物的氯离子含量为1.0～1.8％左右。本发明中洗涤后飞灰/污泥混合物中的重金属形成难溶重金属矿物质，通过美国EPA标准TCLP毒性浸出程序试验表明各种重金属的浸出均在标准限值以下；本发明中洗涤后飞灰/污泥混合物可利用水泥生产过程中的预热器或高温烟道气经过简单预热处理，可作为燃料替代部分煤和部分替代水泥原料生产生态水泥。
本发明的特点是：利用垃圾焚烧飞灰的高盐类、高钙特性，对城市污水污泥进行物理与化学调理而改善污泥的浓缩特性和脱水特性；建立了垃圾焚烧飞灰污泥脱水调理协同除氯预处理—污泥高效脱水—污泥部分替代煤生产水泥熟料的耦合循环新工艺。将干燥后的污泥颗粒用于水泥窑煅烧过程中，替代部分煤和部分原料，在水泥熟料生产过程实现污泥飞灰的无害化和资源化，实现污泥部分节煤的水泥生产过程能源节约。
通过协同处置，污泥的含水率降低，热值升高；飞灰中氯离子含量降低。由于混合物中含水率降低，避免了污泥干燥过程粘滞区的产生，再通过快速干燥工艺，提高污泥的热值可替代部分燃料；处理后的飞灰与污泥的混合物满足水泥生产的原料要求。实现飞灰/污泥协同资源化。
附图说明
图1飞灰/污泥混合物沉降速度随时间变化曲线
图2不同飞灰加入比例对脱水性能的影响
具体实施方式
以下结合具体实例来对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实例表述的范围。
实施例1
在室温下量出1000ml原污泥，分别加入30g、100g飞灰，再加入适量的重金属稳定剂，重金属稳定剂由氧化铁、氧化铝、活性碳和磷酸钠固相混合组成，充分混合搅拌20min，pH控制为11，经过洗涤、压滤和烘干，可得飞灰与污泥混合物。
飞灰对污泥的沉降性能和脱水性能有较大影响，没有加入飞灰的污泥经过一段时间后发生污泥膨胀，经过一定的压滤工艺含水率从97％降低至83％；加入3％和10％飞灰的污泥对沉降性能均有一定改善并且脱水性能大大改善，脱水后混合物的含水率可降低至60～75％。
搅拌后飞灰/污泥混合物通过美国EPA标准TCLP毒性浸出程序试验表明各种重金属的浸出均在标准限值以下：
表1.污泥预处理后飞灰中重金属的浸出量(mg/L)
  Cu   Cd   Pb   Cr   Zn
  原泥   0.059776   0   0.37929   9.143351   4.845442
  原泥+3％飞灰   2.072432   0.033444   0   0.499276   3.244579
  原泥+10％飞灰   7.040061   0   0   1.547764   0
  浸出标准   50   0.3   5   10   50
耦合处理前后的飞灰/污泥混合物中氯离子含量为：
表2.污泥预处理后飞灰中氯离子量(mg/kg)
  样品   污泥原样   飞灰原样   污泥+3％飞灰  污泥+10％飞灰
  氯离子含量％   0.025   11.2   1.06  1.26

Claims (2)

1.一种垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法，其特征在于该方法采取以下工艺：在常温下按飞灰与污泥比例为1∶10～1∶50混合，其中飞灰质量单位为克，污泥的体积单位为毫升，加入适量的重金属稳定剂，充分混合搅拌15～30min，pH控制范围为9～12，经过洗涤、压滤和烘干，可得飞灰与污泥混合物。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰与污泥共处置资源化的方法，其特征在于所述的重金属稳定剂由氧化铁、氧化铝、活性碳和磷酸钠固相混合组成。
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