CN102416396B - 一种复合药剂处理焚烧飞灰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合药剂处理焚烧飞灰的方法，采用组合无机磷系药剂即A类药剂与有机硫系螯合剂即B类药剂作为重金属稳定剂，该方法包括以下步骤：（1）将焚烧飞灰和A类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆A；（2）将灰浆A与B类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆B；（3）将灰浆B在自然通风的条件下养护24小时以上，优选养护时间为24~36小时，使复合药剂中的有效成分与飞灰中的重金属充分反应，之后运至安全填埋场。采用本发明的方法，无机磷系与有机硫系化合物能够互相弥补，使焚烧飞灰中的重金属得以高效稳定化的同时，减少药剂的使用量，降低飞灰的处理成本。
Description
技术领域
本发明属于环境保护中固废处理处置领域，尤其涉及一种复合药剂处理垃圾焚烧飞灰的方法。
背景技术
焚烧作为一种生活垃圾常规处置手段越来越受到关注，但城市生活垃圾焚烧后会产生相当于原城市生活垃圾质量2%~5%的生活垃圾焚烧飞灰（以下简称飞灰）。据预测，2012年我国各大城市日产飞灰将会超过1500吨，年产量将达45万吨~50万吨。飞灰中有含量较高的能被水浸出的Cd、Pb、Zn、Cr等多种有害重金属物质和盐类，若处理不当，将会造成重金属迁移，污染地下水、土壤及空气，属于危险废弃物，须按照危险废物进行特殊管理。我国《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）规定，飞灰通过稳定化处理满足HJ/T300规定的浸出指标后可送往生活垃圾卫生填埋场与生活垃圾分开填埋，该标准降低了末端处置的要求，但对飞灰稳定化处理却提出了更严格的要求。在众多飞灰安全处理技术中，化学药剂稳定化法由于具有工艺简单、稳定效果好、增容比小、能耗低等诸多优势，在国内外都被认为是飞灰稳定化的一个发展方向。
化学药剂稳定化技术是利用化学药剂通过化学反应使飞灰中有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程，并且要具有在特定环境中的长期稳定性。常见的飞灰重金属稳定化药剂包括绿矾、磷酸盐、硫化物、螯合剂和高分子有机稳定剂等。新的生活垃圾填埋场的污染控制标准（GB16889-2008）出台后，对飞灰中重金属的浸出浓度提出了更苛刻要求，单种药剂往往不能满足多种重金属稳定的需要，或者部分药剂虽能满足GB16889-2008标准的要求，但药剂投加量大，处理费用较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合药剂处理焚烧飞灰的方法，通过复合药剂的配合使用，使焚烧飞灰中的重金属得以高效稳定化的同时，减少药剂的使用量，降低飞灰的处理成本。
本发明的技术解决方案如下：
一种复合药剂处理焚烧飞灰的方法，采用组合无机磷系药剂即A类药剂与有机硫系螯合剂即B类药剂作为重金属稳定剂，该方法包括以下步骤：
（1）将焚烧飞灰和A类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆A；其中，A类药剂是能与重金属发生沉淀和吸附作用的磷酸盐，投加量为飞灰干重量的0.01%~30%；
（2）将灰浆A与B类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆B；其中，B类药剂是能与重金属发生螯合反应的有机硫系螯合剂，投加量为飞灰干重量的0.01%~20%；
（3）将灰浆B在自然通风的条件下养护24小时以上，优选养护时间为24~36小时，使复合药剂中的有效成分与飞灰中的重金属充分反应，之后运至安全填埋场。
所述步骤（1）和步骤（2）中与磷酸盐和硫化物配成溶液的水的总量为飞灰干重的1%~60%，优选范围为10%~30%，为去离子水、自来水、江河水中任一种水。
所述A类药剂的优选投加量为飞灰干重的0.1%~20%。
所述B类药剂的优选投加量为飞灰干重的0.1%~10%。
所述A类药剂为磷酸盐无机磷系化合物，所述B类药剂为二硫代氨基甲酸盐，结构式如下：
其中，K为碱金属或碱土金属，R1、R2为烷基取代基。
本发明提供了一种复合药剂处理焚烧飞灰的方法，采用能沉淀和吸附重金属的无机磷系药剂（以下称为A类药剂）组合与重金属发生螯合反应的有机硫系螯合剂（以下称为B类药剂）的稳定化方法，首先采用A类药剂和飞灰混合，磷酸盐与飞灰中的重金属生成不溶性金属磷酸盐；然后再在系统中加入B类药剂，进一步和残留的重金属特别是Pb、Cd等生成重金属螯合物沉淀，从而大大降低重金属的溶出量。因为大部分的重金属已经被磷酸盐所稳定，所以有机硫系螯合剂的用量可以大幅度降低。
本发明提出的复合药剂处理焚烧飞灰的方法对飞灰中重金属的稳定效果好，飞灰经稳定化处理后能达到GB16889-2008规定的填埋标准，进而顺利进入卫生填埋场单独分区填埋。
本发明提出的复合药剂处理焚烧飞灰的方法，无机磷系与有机硫系化合物能够互相弥补，由于大部分的重金属可以被磷酸盐所稳定，所以有机硫系化合物的用量可以大幅降低，不仅巩固了处理效果，而且降低了处理费用。
具体实施方式
下面通过具体实施例说明本发明的实施方式和效果。
按本发明的一种复合药剂处理焚烧飞灰的方法，采用组合无机磷系药剂（称为A类药剂）与有机硫系螯合剂即（称为B类药剂）作为重金属稳定剂，具体使用步骤如下：
（1）将焚烧飞灰和A类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆A；其中，A类药剂是能与重金属发生沉淀和吸附作用的磷酸盐，投加量为飞灰干重量的0.01%~30%，优选用量为0.1%~20%。
（2）将灰浆A与B类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆B；其中，B类药剂是能与重金属发生螯合反应的有机硫系螯合剂，投加量为飞灰干重量的0.01%~20%，优选用量为0.1%~10%。
（3）将灰浆B在自然通风的条件下养护24小时以上，优选养护时间为24~36小时，使复合药剂中的有效成分与飞灰中的重金属充分反应，之后运至安全填埋场。
所述步骤（1）和步骤（2）中与磷酸盐和硫化物配成溶液的水的总量为飞灰干重的1%~60%，优选范围为10%~30%，可以是去离子水、自来水、江河水中任一种水。
本发明中，A类药剂为磷酸盐无机磷系化合物，B类药剂为二硫代氨基甲酸盐，结构式如下：
其中，K为碱金属或碱土金属，R1、R2为烷基取代基。
本发明提供的复合药剂不仅可以处理飞灰中的重金属，也可以处理污水、污泥、土壤、矿渣等物质中的重金属，重金属可以是铅、镉、铬、锌、钡、铍、镍、铜、硒等金属中的任意一种或几种。
该复合药剂中磷酸盐与飞灰中的重金属生成不溶性金属磷酸盐，如Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)3Cl、Cd3(PO4)2等。二硫代氨基甲酸盐起作用的基团（—N—C=S）为硫代基团，容易与重金属发生螯合反应，利用疏基S与重金属离子配合形成稳定的交联网状螯合物，从而起到捕集和稳定化重金属离子的作用。不同的重金属离子与该重金属螯合剂所形成的螯合物结构是不同的，但最终的结果都是形成不溶于水、稳定的高分子重金属离子螯合物，达到重金属废物稳定化的目的。
采用本发明的复合药剂处理焚烧飞灰的方法的一个具体实施例如下：
某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰，要求经稳定化处理后进入生活垃圾填埋场进行最终处置，其污染控制标准为《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）。按照《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出方法检验重金属Pb、Cd超出毒性浸出鉴别标准。按照本发明的方法处理该焚烧飞灰，其步骤如下：
1、称取5g磷酸钠与10ml水混合，搅拌均匀得磷酸钠溶液，将该磷酸钠溶液与100g飞灰混合，搅拌15min使飞灰与磷酸钠溶液混合均匀，得灰浆A。
2、称取2g二乙基二硫代氨基甲酸钾与10ml水混合，搅拌均匀得二乙基二硫代氨基甲酸钾溶液，将该溶液与灰浆A混合，搅拌15min使灰浆A与二乙基二硫代氨基甲酸钾溶液混合均匀，得灰浆B。
3、将灰浆B在自然通风的条件下养护24h，得稳定化飞灰。
4、按照HJ/T300方法浸出稳定化飞灰并测定重金属的浸出浓度，结果见下表1。
对比实验1、对比实验2、对比实验3：
称取磷酸钠5g、10g、15g，分别溶于20ml水中，将上述三种磷酸钠溶液分别与100g飞灰混合，各搅拌15min至飞灰与磷酸钠溶液混合均匀，在自然通风的条件下养护24h，用HJ/T300方法浸出并测定重金属的浸出浓度，结果见下表1。
对比实验4、对比实验5、对比实验6：
称取二乙基二硫代氨基甲酸钾1g、3g、5g，分别溶于20ml水中，将上述三种二乙基二硫代氨基甲酸钾溶液分别与100g飞灰混合，各搅拌15min至飞灰与二乙基二硫代氨基甲酸钾溶液混合均匀，在自然通风的条件下养护24h，用HJ/T300方法浸出并测定重金属的浸出浓度，结果见下表1。
表1：焚烧飞灰重金属稳定化处理效果（mg/L）
由上述实验结果可知，单独使用飞灰量5%、10%、15%的磷酸钠对飞灰进行稳定化处理，飞灰中的Pb和Cd都不能达到GB16889-2008标准。单独使用飞灰量1%的二乙基二硫代氨基甲酸钾时，飞灰中Pb和Cd都不能达标；单独使用飞灰量2%的二乙基二硫代氨基甲酸钾时，飞灰中的Cd可以达标，但是Pb不能达标；单独使用飞灰量3%的二乙基二硫代氨基甲酸钾时，Pb和Cd都能达标，但是由于药剂价格高，投药量大，增加了处理成本。
而使用本发明的复合药剂，只需飞灰量5%的磷酸钠和1%的二乙基二硫代氨基甲酸钾，就能使飞灰中Pb、Cd及其他重金属都能达到GB16889-2008填埋标准，投药量少，大大降低了处理成本。
综上所述，按照本发明的复合药剂处理焚烧飞灰的方法，采用能沉淀和吸附重金属的无机磷系药剂（称为A类药剂）组合与重金属发生螯合反应的有机硫系螯合剂（称为B类药剂）的稳定化方法，首先采用A类药剂和飞灰混合，磷酸盐与飞灰中的重金属生成不溶性金属磷酸盐；然后再在系统中加入B类药剂，进一步和残留的重金属特别是Pb、Cd等生成重金属螯合物沉淀，从而大大降低重金属的溶出量。本发明提出的复合药剂处理焚烧飞灰的方法，无机磷系与有机硫系化合物能够互相弥补，使焚烧飞灰中的重金属得以高效稳定化的同时，减少药剂的使用量，降低飞灰的处理成本。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。
Claims (2)
1.一种复合药剂处理焚烧飞灰的方法，其特征在于，采用组合A类药剂与B类药剂作为重金属稳定剂，该方法包括以下步骤：
（1）将焚烧飞灰和A类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆A；其中，A类药剂是能与重金属发生沉淀和吸附作用的磷酸盐，投加量为飞灰干重量的0.01%~30%；磷酸盐与飞灰中的重金属生成不溶性金属磷酸盐；
（2）将灰浆A与B类药剂的水溶液混合，搅拌10~30min使飞灰与药剂混合均匀，得灰浆B；其中，B类药剂是能与重金属发生螯合反应的二硫代氨基甲酸盐，投加量为飞灰干重量的0.01%~20%；在系统中加入B类药剂，进一步和残留的重金属Pb、Cd生成重金属螯合物沉淀，从而大大降低重金属的溶出量，因为大部分的重金属已经被磷酸盐所稳定，所以二硫代氨基甲酸盐的用量可以大幅度降低；
（3）将灰浆B在自然通风的条件下养护24小时以上，使复合药剂中的有效成分与飞灰中的重金属充分反应，之后运至安全填埋场；
所述B类药剂的结构式如下：
其中，K为碱金属或碱土金属，R1、R2为烷基取代基。
2.根据权利要求1所述的复合药剂处理焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述步骤（1）和步骤（2）中与磷酸盐和二硫代氨基甲酸盐配成溶液的水的总量为飞灰干重的1%~60%，为去离子水、自来水、江河水中任一种水。
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