CN102294343A - 一种利用垃圾使灰渣脱氯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种利用垃圾使灰渣脱氯的方法，包括以下步骤：首先对灰渣和垃圾分别进行预处理；将预处理过的垃圾与灰渣按一定的比例进行混合；最后上述混合物进行定期淋水。本发明的方法大大降低了灰渣中总氯和重金属含量，在较短的时间内满足水泥资源化利用的标准和要求。工艺简单、运行费用低，可以克服传统水洗工艺，水资源消耗量大、不可溶氯去除效率低的不足，不仅减少对不可再生资源例如石灰石和粘土等的大量消耗，实现垃圾焚烧飞灰的高效资源化利用，而且可以有效控制二次污染，减少温室气体的排放，符合国家节能减排和可持续发展的国家政策，具有重要的理论和现实意义。

Description

一种利用垃圾使灰渣脱氯的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种脱氯方法。
背景技术
随着我国经济技术水平的提高、可利用土地面积的日益紧张、能源资源危机的来临、生活垃圾热值的提高，使得垃圾焚烧技术受到普遍的关注，且该技术发展非常迅速。焚烧灰渣中含量大量的重金属物质，其中毒性较大的Cd、Pb、Cr、Hg等多种有害重金属物质若处理不当，将会造成重金属迁移，污染地下水、土壤及空气，并借助于水生和陆生食物链，对人类健康带来极其严重的危害。目前我国常规的灰渣处理技术一般都是填埋处理，不仅占用了大量的土地资源，而且重金属稳定性较差，增加了填埋场污染风险。
焚烧灰渣除少量有害物质和氯、硫、碱含量过高外，主要成分与水泥工业普遍利用的粉煤灰、矿渣等废物接近，均属CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3体系，可以作为水泥原料的一部分得到充分利用，彻底实现资源化。利用焚烧灰渣用作水泥生产的原材料，可以因地制宜，就地处理利用，避免长途运输的高额运输费用以及可能引起的二次污染，因此这种技术是将来我国焚烧灰渣处理技术的重要发展方向之一。
由于我国垃圾混合收集方式，大量富含重金属物质如电池、灯管以及大量餐厨垃圾进入焚烧厂，导致焚烧灰渣中氯、碱金属和重金属含量极高，研究结果表明我国垃圾焚烧灰渣中氯的含量高达1-5％，如果直接在水泥中资源化利用，氯的含量会大大超过水泥中氯的控制标准(0.1％，飞灰含氯标准，200mg/kg，水泥含氯标准)，将大大影响其品质和使用性能，限制其使用范围；此外氯盐含量过高是导致钢筋混凝土腐蚀的最重要因素之一。因此如何有效的去除焚烧灰渣的氯，将水泥中的氯元素含量控制在0.1％以下，消减由于氯引起的钢筋混凝土腐蚀成为灰渣在水泥工厂原材料的一个瓶颈。
研究结果表明灰渣中的氯分为可溶与不可溶氯，一般以碱金属氯盐存在的可溶氯可以通过传统的水洗工艺而去除，而以friedel盐存在的不可溶氯CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O(其生成机理可表述为3CaO·Al2O3+Ca2++2Cl-+10H2O＝3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O)，难以通过水洗的方法将其去除。因而灰渣中不可溶氯的存在限制了灰渣的在水泥工厂中的利用量，不能实现对灰渣真正意义上的处理消纳。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供一种利用垃圾使灰渣脱氯的方法。该方法具有投资运行成本低、设备简单、易于实现、能耗低等优点，具有重要的实用价值，可以简单易行地实现灰渣中不可溶氯的去除。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用垃圾使灰渣脱氯的方法，包括步骤：
(1)首先对灰渣和垃圾分别进行预处理；
(2)将步骤(1)中预处理过的垃圾与灰渣混合均匀；
(3)对上述混合物进行定期淋水。
所述的灰渣为生活垃圾焚烧后的灰渣。
所述的垃圾为陈垃圾。
所述的陈垃圾为填埋或堆放时间为5-6年的生活垃圾。
所述的预处理包含以下步骤：首先分选出灰渣或垃圾中的塑料、石头和木块等杂质；然后对上述灰渣或垃圾进行磁选；再经过滚筒筛将灰渣或垃圾进一步筛分。
所述的筛选灰渣的滚筒筛的孔径为2cm，筛选垃圾的滚筒筛的孔径为10cm。
所述的步骤(1)中预处理过的灰渣的粒径小于2cm。
所述的步骤(1)中预处理过的垃圾粒径小于10cm。
所述的步骤(2)中垃圾与灰渣混合的质量比为5％～10％∶90％～95％。
所述的步骤(3)中的定期淋水的间隔为24h，淋水周期为30-50周，每日淋水量为当地日平均降水量的2倍。
最优淋洗水量控制在当地年平均降雨量2倍，淋水的主要目的是控制混合物的含水量以及为微生物提供一个适宜的生长环境。
本发明中，灰渣中的不可溶氯可以通过垃圾中的有机物，在微生物的作用下逐步降解产生的有机酸，将灰渣中的不可溶氯转化为可溶氯并伴随着渗滤液迁移脱盐槽，从而实现脱氯的目的。该种方法称为生物脱氯技术。其中，本发明中的微生物主要是垃圾中的微生物体系，不需要另外投加任何微生物种类具体反应如下：
3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O+6H++3CO3 2-＝3CaCO3+2Al(OH)3+Ca2++Cl-+H2O；
3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O+SO4 2-＝3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2Cl-；
此外有机酸与灰渣中重金属相互作用也可大大提高重金属的溶解，从而有效的促进重金属的去除。
本发明的优点在于：
本发明基于垃圾和灰渣混合物，利用垃圾有机物生物降解产酸以及灰渣里面无机离子的化学作用，将灰渣里面的不可溶氯转化为可溶氯，大大降低了灰渣里面的总氯和重金属含量在较短的时间内满足水泥资源化利用的标准和要求。工艺简单、运行费用低，可以克服传统水洗工艺，水资源消耗量大、不可溶氯去除效率低的不足，不仅减少对不可再生资源(石灰石和粘土)的大量消耗，实现垃圾焚烧飞灰的高效资源化利用，而且可以有效控制二次污染，减少温室气体的排放，符合国家节能减排和可持续发展的国家政策，具有重要的理论和现实意义。
附图说明
图1脱氯反应机理。
图2脱盐槽结构。
图3渗滤液收集管结构。
图4布水系统结构。
图5布水管结构。
图6实施例1脱氯效率与反应时间的关系。
图7实施例1重金属去除效率与反应时间的关系。
图8实施例2脱氯效率与反应时间的关系。
图9实施例2重金属去除效率与反应时间的关系。
具体实施方式
为能对本发明有进一步的了解，下面以实施例并结合附图作进一步描述。
实施例1
(1)分选灰渣使其粒径小于2cm，分选及磁选去除其中金属和塑料，选用填埋5-6年的垃圾，去除其中塑料、金属、大石块、木块等，使其粒径小于10cm；
(2)将上述灰渣和陈垃圾按质量比9∶1均匀混合于脱盐槽中；
(3)在脱盐槽上方设置淋洗布水管，每天定时对脱盐槽进行淋洗，按照上海近5年年平均降雨量1178.2mm计算，淋洗水量为6.5mm/天，淋洗周期为30周。
底部设置渗滤液收集管，同时定期对灰渣和渗滤液进行取样分析。脱盐槽和布水系统具体结构和尺寸如图2-5所示。采用AQF-离子色谱联用仪检测灰渣中总氯含量，采用水洗-离子色谱检测可溶氯含量，进而得到不可溶氯含量，如图6所示。
如图6结果所示，灰渣与垃圾混合物在水淋洗的作用下，其中可溶氯的含量迅速降低，2周后基本达到水泥资源化利用的标准和要求(0.1％)，第5周以后可溶氯的含量变化不大，说明灰渣中的可溶氯5周内可以得到有效去除。垃圾灰渣里面的不可溶氯随着时间的延长，其含量逐渐下降，在经过30周后总氯的含量降低至0.1％以下，达到水泥资源化利用的标准。
如图7所示，灰渣与垃圾混合物在水淋洗的作用下，重金属的含量明显下降，说明对重金属有明显的去除效果。
实施例2
(1)分选灰渣使其粒径小于2cm，去除其中金属和塑料，选用填埋5-6年的垃圾，去除其中塑料、金属、大石块、木块等，使其粒径小于10cm；
(2)将上述灰渣和陈垃圾按质量比19∶1均匀混合于脱盐槽中；
(3)在脱盐槽上方设置淋洗布水管，每天定时对脱盐槽进行淋洗，按照上海近5年年平均降雨量1178.2mm计算，淋洗水量为6.5mm/天，淋洗周期为50周。
底部设置渗滤液收集管，同时定期对灰渣和渗滤液进行取样分析。
图1所示为本发明中利用垃圾使灰渣脱氯的反应机理。
脱盐槽和布水系统具体结构如图2-5所示。采用AQF-离子色谱联用仪检测灰渣中总氯含量，采用水洗-离子色谱检测可溶氯含量，进而得到不可溶氯含量，如图8所示。
如图8结果所示，灰渣与垃圾混合物在水淋洗的作用下，其中可溶氯的含量逐渐降低，10周后基本达到水泥资源化利用的标准和要求(0.1％)，第12周以后可溶氯的含量变化不大，说明灰渣中的可溶氯12周内可以得到有效去除。垃圾灰渣里面的不可溶氯在前8周内变化不大，随着时间的延长，从12周开始不可溶氯含量明显下降，在经过50周后总氯的含量降低至0.1％以下，达到水泥资源化利用的标准。说明有机垃圾混合比例对于灰渣中不可溶的去除效率影响很大，适当合理的提高混合比例可以提高不可溶氯的去除效果。
如图9所示，灰渣与垃圾混合物在水淋洗的作用下，重金属的含量明显下降，说明对重金属有明显的去除效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)首先对灰渣和垃圾分别进行预处理；
(2)将步骤(1)中预处理过的垃圾与灰渣混合均匀；
(3)对上述混合物进行定期淋水。
2.根据权利要求1所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的灰渣为生活垃圾焚烧后的灰渣。
3.根据权利要求1所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的垃圾为陈垃圾。
4.根据权利要求3所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的陈垃圾为填埋或堆放时间为5-6年的生活垃圾。
5.根据权利要求1所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的预处理包含以下步骤：首先分选出灰渣或垃圾中的塑料、石头和木块；然后对上述灰渣或垃圾进行磁选；再经过滚筒筛将灰渣或垃圾进一步筛分。
6.根据权利要求5所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的筛选灰渣的滚筒筛的孔径为2cm，筛选垃圾的滚筒筛的孔径为10cm。
7.根据权利要求1所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中预处理过的灰渣的粒径小于2cm。
8.根据权利要求1所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中预处理过的垃圾粒径小于10cm。
9.根据权利要求1所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中垃圾与灰渣混合的质量比为5％～10％∶90％～95％。
10.根据权利要求1所述的利用垃圾使灰渣脱氯的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的定期淋水的间隔为24h，淋水周期为30-50周，每日淋水量为当地日平均降水量的2倍。
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