CN101797575A - 一种垃圾焚烧飞灰处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰处理方法，包括如下步骤：(1)将垃圾焚烧飞灰与水混合配制成灰浆，在灰浆中加入酸提取剂、捕收剂和起泡剂调和成浆液；(2)对浆液进行泡沫浮选处理，分离得到精灰和残浆；(3)将精灰送入垃圾焚烧炉的二燃室助燃，精灰中富集的碳组分被燃料化利用，精灰中的二恶英被高温分解；(4)将残浆进行过滤处理，分离得到尾灰和滤液，尾灰送入生活垃圾填埋场填埋；(5)在滤液中加入重金属沉淀剂再过滤，分离得到重金属沉淀盐和废液，废液经污水处理后排放。本发明能很好地对高碳、高氯垃圾焚烧飞灰中碳组分、氯离子、二恶英和重金属同时进行有效地分离和回收。

Description

一种垃圾焚烧飞灰处理方法

技术领域

本发明涉及一种环境污染治理方法，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰的处理方法。

背景技术

医疗垃圾是头号危险废物，尤其近年来，席卷全球的非典、禽流感、甲流感等烈性传染疾病的出现，使医疗垃圾无害化处理问题成为人们关注的焦点。焚烧处理是这些医疗垃圾处置的主要方法，国内现有医疗垃圾焚烧设施的年处置能力已超过58万吨。医疗垃圾经焚烧后将产生约3％～5％的飞灰，这些焚烧飞灰中含有相当量的重金属、二恶英(PCDD/Fs)等毒性物以及氯化物等，我国已将其列入《国家危险废物名录》。根据国标GB18484-2001，医疗垃圾焚烧飞灰应送危废填埋场进行安全填埋处置，但因处理费用太高，极少城市和焚烧厂能够承受，有些焚烧厂甚至装袋堆积储存。同时，在布袋除尘器前吸附二恶英及重金属后的大量活性炭，以及从焚烧炉带出的少量未完全燃烧的残碳都进入飞灰中，导致医疗垃圾焚烧飞灰热灼减率通常高达30％以上。正是因为飞灰中大量疏松多孔的活性炭的存在，致使安全填埋场的安全隐患升高，飞灰体积庞大，严重危及有限的危险废物填埋场容量。因此，亟需寻找医疗垃圾焚烧飞灰的安全有效处理方法，以解决我国医疗垃圾焚烧飞灰难处置这一燃眉之急。

新出台的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中规定垃圾焚烧飞灰经过稳定化、固化后可进入生活垃圾填埋场处置，为飞灰的合理安全处置开辟了可行之路。但常规的生活垃圾焚烧飞灰处理技术如水泥固化、化学稳定、溶剂提取、熔融等很难适用于高氯、高碳特点的医疗垃圾焚烧飞灰。水泥固化是最广泛和便宜的方法，但医疗垃圾焚烧飞灰中含有高浓度的氯盐和硫酸盐，在水泥固化过程中明显阻碍水泥的水化作用，且飞灰中高含量活性碳在水泥固化过程中易引起凝结时间延长、抗压强度降低以及重金属迁移性增强等诸多问题。采用化学药剂稳定化可以有效地降低飞灰中重金属的浸出浓度，但化学药剂对于飞灰中高含量的二恶英等有机污染物基本无固化作用，经过药剂稳定化处理后的飞灰仍需送往填埋场进行最终处置，其中的有机污染物将进入填埋场的渗滤液中，污染土壤和地下水。酸/碱溶剂提取通常主要针对熔融后二次飞灰进行重金属回收。飞灰熔融能分解二恶英并将重金属稳定在网格中，玻璃熔渣还可作为玻璃陶瓷建材，但是熔融技术能耗很大且设备费用昂贵，不适合医疗垃圾焚烧处理量小的特点。而且熔融过程中，氯化物易高温挥发不能固定在玻璃质产物中而引起二次污染。因此有必要针对高氯、高碳的医疗垃圾焚烧飞灰开发安全有效且经济可行的处理方法。

浮选法作为常用的矿物分离方法，在粉煤灰脱碳方面有着广泛的应用，医疗垃圾焚烧飞灰的碳组分与粉煤灰中未燃碳类似，且属于细灰级，符合浮选工艺对浮选粒度的基本要求。另外，由于二恶英无极性、难溶于水、可溶于大部分有机溶剂，在浮选过程中二恶英极易与碳组分一道被轻质油类捕收剂捕捉分离。另外，二恶英理论上的破坏温度是700℃，且在1000℃、停留时间1s条件下，95％的二恶英能够分解，而医疗垃圾焚烧炉的二燃室温度通常为1000～1150℃，烟气在二燃室停留时间大于2s，且二燃室大多采用柴油助燃，完全具备分解二恶英的条件。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种安全有效且经济可行的垃圾焚烧飞灰的处理方法，该方法能够对飞灰中的氯离子、碳组分、二恶英和重金属进行有效地分离和回收，低成本地对分离产物进行无害化及资源化处置，处理后剩下的尾灰体积小、废液毒性小，易处理。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种垃圾焚烧飞灰处理方法，包括如下步骤：(1)将垃圾焚烧飞灰与水混合配制成灰浆，在灰浆中加入酸提取剂、捕收剂和起泡剂调和成浆液；(2)对步骤(1)中的浆液进行泡沫浮选处理，分离得到精灰和残浆；(3)将步骤(2)得到的精灰送入垃圾焚烧炉的二燃室助燃，精灰中富集的碳组分被燃料化利用，精灰中的二恶英被高温分解；(4)将步骤(2)得到的残浆进行过滤处理，分离得到尾灰和滤液，尾灰送入生活垃圾填埋场填埋；(5)在步骤(4)得到的滤液中加入重金属沉淀剂再过滤，分离得到重金属沉淀盐和废液，废液经污水处理后排放。

所述酸提取剂加入的体积为所述灰浆体积的10％～20％。

所述酸提取剂是盐酸或醋酸。

在所述步骤(1)制得的浆液中加入活化剂。

所述步骤(1)制得的灰浆中垃圾焚烧飞灰的浓度为10g/l～200g/l。

所述捕收剂为柴油或煤油，其质量为所述飞灰质量的0.005％～0.3％。

所述起泡剂为松醇油、甲酚酸、混合脂肪醇、异构的己醇、异构的辛醇和醚醇中的任意一种；其加入质量为所述飞灰质量的0.005％～0.05％。

所述活化剂为油酸或植物油，其质量为所述飞灰质量的0.005％～0.1％。

本发明具有的优点和积极效果是：针对垃圾焚烧飞灰中碳组分(活性炭和残碳)含量高、氯离子含量且富集二恶英的特征，采用浮选法将飞灰中活性炭、残碳、氯离子和二恶英同时分离，并将其中的活性炭、残碳用作垃圾焚烧炉二燃室辅助燃料，在将飞灰中碳组分燃料化利用的同时彻底分解二恶英；溶于残浆中的Pb、Zn等重金属可进行提取回收；飞灰处理后剩下毒性很小且体积很小的尾灰直接送生活垃圾填埋场填埋处置，产生的废液可进入厂内废水系统，经污水处理后排放。因此本发明能很好地对高碳、高氯垃圾焚烧飞灰中碳组分、氯离子、二恶英和重金属同时进行有效地分离和回收；并可结合垃圾焚烧厂的现有设施低成本地对分离产物进行无害化及资源化处置，剩余尾灰体积和毒性得到极大降低，为后续填埋处理创造有利条件，限值减少了飞灰的后续处理费用。

附图说明

图1是本发明实施例的流程图；

图2是实现本发明实施例的处理系统示意图。

图中：1、配浆槽；2、进浆泵；3、浮选柱；4、气体分配器；5、出浆泵；6、气体流量计；7、空压机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1和图2。

实施例1：

某医疗垃圾焚烧飞灰热灼减率、重金属、二恶英及氯含量见表1。将200g医疗垃圾焚烧飞灰和4升去离子水同时加入到配浆槽中，搅拌灰浆5min，使飞灰彻底湿润，在此期间，向灰浆中添加400ml盐酸作为酸提取剂，并加入0.2克柴油和0.05克油酸，搅拌数分钟调和该浆液，在此期间，向灰浆中添加0.05g松醇油，搅拌数分钟调和该浆液。

表1实施例1中医疗垃圾焚烧飞灰热灼减率、重金属、二恶英及氯含量

将上述浆液经进浆泵2从浮选柱3上部送入，同时由空压机7提供的空气经流量计6和气体分配器4从浮选柱3的下部进入，在充气作用下，浆液中产生大量大小不等的气泡，浆液中疏水的碳组分(活性炭和残碳)和二恶英由于吸着捕收剂柴油而附着在气泡上，被气泡带到上面聚集成泡沫层，采用喷淋水破泡后得到富集碳组分(活性炭和残碳)和二恶英的精灰，将精灰送入医疗垃圾焚烧炉二燃室火焰附近的高温区(1000～1150℃)焚烧，精灰中二恶英等有机污染物被高温分解，富集的活性炭、残碳等被燃料化利用。在浮选时出浆泵5从浮选柱3底部抽出残浆，飞灰中可溶性氯盐溶解在残浆中，难溶的无机盐大部分也留在残浆中，残浆过滤后得到尾灰和滤液。浆液中加入的酸提取剂使得大部分Pb、Zn等重金属存在于滤液中，在滤液中加入NaHS或Na₂S等重金属沉淀剂，再过滤，得到两种产物，一种是废液，一种是Pb、Zn等重金属盐的沉淀物，将Pb、Zn等重金属回收，废液经污水处理达标后排放。

对上述浮选分离产物精灰、尾灰、沉淀盐脱水干燥后进行分析，其结果见表2，尾灰中二恶英含量满足GB16889-2008要求的二恶英限值(＜3ng TEQ/g)。同时，将干燥后的尾灰按HJ/T300进行重金属浸出浓度测试，测试结果见表3，浸出液中危害浓度低于GB16889-2008中重金属污染物浓度限值，上述数据表明该尾灰可直接进生活垃圾填埋场填埋。

表2实施例1中浮选分离产物的热灼减率、重金属、二恶英及氯含量及重金属回收率

表3实施例1中尾灰产物的重金属浸出浓度mg/l

Cu	Zn	Pb	Cd	Ni	Cr
						2.85	39.2	0.23	0.09	0.35	2.10

上述废液中重金属和二恶英含量见表4，从表4可以看出废液中各重金属含量均低于GB8978-1996所规定的控制排放浓度，二恶英含量低于日本规定的限制标准(1ngTEQ/m³)，可以排放到焚烧厂废水处理系统。

表4实施例1中废液产物的重金属及二恶英含量

活化剂起着增强飞灰中碳组分可浮性的作用，也可以不添加。

实施例2：

采用的医疗垃圾焚烧飞灰样与实施例1相同，向灰浆中添加的盐酸量为800ml，加入的药剂(捕收剂、活化剂和起泡剂)和其它参数均同实施例1。

对上述浮选分离产物(精灰、尾灰、沉淀盐)脱水干燥后进行分析，其结果见表5，尾灰中二恶英含量满足GB16889-2008要求的二恶英限值(＜3ng TEQ/g)。同时，将干燥后的尾灰按HJ/T300进行重金属浸出浓度测试，测试结果见表6，浸出液中危害浓度低于GB16889-2008中重金属污染物浓度限值，表明该尾灰可直接进生活垃圾填埋场填埋。

表5实施例2中浮选分离产物的热灼减率、重金属、二恶英及氯含量及重金属回收率

表6实施例2中尾灰产物的重金属浸出浓度mg/l

Cu	Zn	Pb	Cd	Ni	Cr
						1.25	14.4	0.18	0.11	0.30	1.95

上述废液中重金属和二恶英含量见表7。从表7可以看出废液中各重金属含量均低于GB8978-1996所规定的控制排放浓度，二恶英含量低于日本规定的限制标准(1ngTEQ/m³)，可以排放到焚烧厂废水处理系统。

表7实施例2中废液产物的重金属及二恶英含量

实施例3：

采用的医疗垃圾焚烧飞灰样与实施例1相同，向灰浆中添加的盐酸量为600ml，加入的药剂(捕收剂、活化剂和起泡剂)和其它参数均同实施例1.

按照上述条件，对浮选分离产物(精灰、尾灰、沉淀盐)脱水干燥后进行分析，其结果见表8，尾灰中二恶英含量满足GB16889-2008要求的二恶英限值(＜3ng TEQ/g)。同时，将干燥后的尾灰按HJ/T300进行重金属浸出浓度测试，测试结果见表9，浸出液中危害浓度低于GB16889-2008中重金属污染物浓度限值，表明该尾灰可直接进生活垃圾填埋场填埋。

表8实施例3中浮选分离产物的热灼减率、重金属、二恶英及氯含量及重金属回收率

表9实施例3中尾灰产物的重金属浸出浓度mg/l

Cu	Zn	Pb	Cd	Ni	Cr
						1.34	10.4	0.12	0.17	0.26	1.05

[0051]上述废液中重金属和二恶英含量见表10。从表10可以看出废液中各重金属含量均低于GB8978-1996所规定的控制排放浓度，二恶英含量低于日本规定的限制标准(1ngTEQ/m³)，可以排放到焚烧厂废水处理系统。

表10实施例3中废液产物的重金属及二恶英含量

上述实施例是以盐酸为例，本发明中若用醋酸作为酸提取剂替代盐酸，且加入浓度为所述灰浆的10％～20％，也能达到上述结果，本领域技术人员的公知常识。

参照公知的粉煤灰浮选脱碳技术，垃圾焚烧飞灰与水配制的灰浆浓度范围可为10g/l～200g/l。捕收剂加入质量为飞灰质量的0.005％～0.3％，可为柴油或煤油；起泡剂加入质量为飞灰质量的0.005％～0.05％，可为松醇油、甲酚酸、混合脂肪醇、异构的己醇、异构的辛醇和醚醇中的任意一种；活化剂加入质量为飞灰质量的0.005％～0.1％，可为油酸或植物油。

上述实施例阐述的是医疗垃圾焚烧飞灰无害化处理及资源化利用新工艺，本发明并不局限于医疗垃圾焚烧飞灰，还适用于含碳量高的生活垃圾焚烧飞灰。浮选机不限于浮选柱，还可以是用于煤及粉煤灰的浮选设备。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

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)将垃圾焚烧飞灰与水混合配制成灰浆，在灰浆中加入酸提取剂、捕收剂和起泡剂调和成浆液；

(2)对步骤(1)中的浆液进行泡沫浮选处理，分离得到精灰和残浆；

(3)将步骤(2)得到的精灰送入垃圾焚烧炉的二燃室助燃，精灰中富集的碳组分被燃料化利用，精灰中的二恶英被高温分解；

(4)将步骤(2)得到的残浆进行过滤处理，分离得到尾灰和滤液，尾灰送入生活垃圾填埋场填埋；

(5)在步骤(4)得到的滤液中加入重金属沉淀剂再过滤，分离得到重金属沉淀盐和废液，废液经污水处理后排放。

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，所述酸提取剂加入的体积为所述灰浆体积的10％～20％。

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，所述酸提取剂是盐酸或醋酸。

4.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，在所述步骤(1)制得的浆液中加入活化剂。

5.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，所述步骤(1)制得的灰浆中垃圾焚烧飞灰的浓度为10g/l～200g/l。

6.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，所述捕收剂为柴油或煤油，其质量为所述飞灰质量的0.005％～0.3％。

7.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，所述起泡剂为松醇油、甲酚酸、混合脂肪醇、异构的己醇、异构的辛醇和醚醇中的任意一种；其加入质量为所述飞灰质量的0.005％～0.05％。

8.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，所述活化剂为油酸或植物油，其质量为所述飞灰质量的0.005％～0.1％。

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