CN103264044B - 一种协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法：往废物焚烧飞灰中加入粉煤灰和复合添加剂，在预混器中混合，然后将得到的混合灰进入水热釜，加水加热，在250～260°C保留1.0～1.5小时后进行降温和脱水处理得到目标产物；所述粉煤灰质量是废物焚烧飞灰的质量的5～10wt%，所述复合添加剂包括有机酸和肼类化合物，所述复合添加剂的用量为废物焚烧飞灰质量的0.1～0.3wt%；所述复合添加剂中有机酸和肼类化合物的质量比为1.0～1.5:1；所述混合灰和水的质量比为0.3～0.5:1。处理后的飞灰中重金属浸出浓度低于生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）规定的进场标准，二恶英含量低于0.05ng I-TEQ/g，可以综合利用，开发更多安全的产品。相对于常规的飞灰酸/碱洗提取方法，本发明效率高，能耗低，节水，不产生废酸废碱。
Description
技术领域：
本发明涉及危险固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法。
背景技术：
目前，焚烧技术能够实现固体废物的快速减容(90%)、减量(80%)和能源化利用(～300kwh/t），同时焚烧处置技术占地少，使用寿命长，在我国得到了快速发展和应用。2011年我国城市生活垃圾清运量达到了1.64亿吨，其中通过焚烧处理了2599.3万吨，占无害化处理量的19.9%。焚烧技术在危险废物处置领域的应用也非常广泛。废物焚烧过程会产生大量飞灰，炉排炉技术飞灰量为废物量的1～3%，流化床焚烧技术飞灰量可达到废物处理量的10～20%。飞灰因含有高浸出浓度的重金属和高毒性当量的二恶英等而被列入《国家危险废物名录》(HW18)。国家强调对飞灰进行安全处置的同时也积极鼓励焚烧飞灰的综合利用，但应确保二恶英的完全破坏和重金属的有效固定，在产品的生产过程和使用过程中不会造成二次污染。根据《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)要求进入生活垃圾填埋场的飞灰二恶英含量低于3μg I-TEQ/Kg，按照HJ/T300制备的浸出液中危害成分浓度低于规定的限值。飞灰中重金属和二恶英的高浓存在限制了飞灰的综合利用和安全处置。
如何安全有效处置飞灰成为废物焚烧技术进一步推广的一个关键问题。目前对于废物焚烧飞灰处理技术的研究十分活跃。现有飞灰处置技术主要有高温熔融、水泥固化、化学药剂稳定化、生物/化学提取等。但是水泥固化技术的增容比较大，需要大量的填埋场地，而且处理后飞灰的化学和物理稳定性较弱；化学药剂则对重金属的稳定化具有一定的选择性，同时会产生二次污染；而高温熔融的能耗高、处理成本高。单一技术仍难以实现飞灰毒性达标，并且存在成本高和二次污染的问题。因此，开发一种新型的垃圾焚烧飞灰的无害化处理技术具有极其重要的现实意义。
发明内容：
本发明的目的是提供一种协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法，以城市生活垃圾焚烧烟气净化器（布袋）出口的飞灰为主要原料、并加入粉煤灰和复合添加剂，以水热条件为处理环境，具体包括以下步骤：
a、往废物焚烧飞灰中加入粉煤灰和复合添加剂，在预混器中混合，得到混合灰；所述粉煤灰质量为废物焚烧飞灰的质量的5～10wt%，所述复合添加剂包括有机酸和肼类化合物，所述复合添加剂的用量为废物焚烧飞灰质量的0.1～0.3wt%；所述复合添加剂中有机酸和肼类化合物的质量比为1.0～1.5:1。
b、将步骤a得到的混合灰进入水热釜，同时向水热釜中加水，所述混合灰和水的质量比为0.3～0.5:1，升温加热，在250～260°C范围保留1.0～1.5小时后进行降温和脱水处理得到目标产物，脱水处理得到的废水经处理后重新进入水箱；
所述废物焚烧飞灰主要指城市生活垃圾焚烧烟气净化系统中脱酸塔底部排灰以及布袋除尘器捕捉的飞灰，例如生活垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧过程产生的飞灰等。
步骤a中所述粉煤灰，富含SiO2、Al2O3、CaSO4及Ca(OH)2，能提供外源的Al和Si元素，在水热条件下进行一定的波索来反应（Pozzolanic reaction）形成硅铝酸盐矿物将重金属稳定于矿物中心。
所述有机酸优选为乙二胺四乙酸和氮基三乙酸的混合物，其中混合物中乙二胺四乙酸和氮基三乙酸的摩尔比为1:1.5～2。
所述肼类化合物优选为碳酸肼。
步骤b中混合灰和水的质量比为0.3～0.5:1，保证水热釜内部分水气化后混合灰仍浸没在水溶液中。
所述水热釜为一个或一个以上，优选为两个水热釜进行间断交替上料和运行，形成工作组。
步骤b中所述降温是利用水箱中的水通过余热回收器进行换热回收余热；所述脱水为机械脱水，得到的废水进入废水处理器经废水处理产生的合格水重新进入水箱，节约水资源。
本发明的基本理论依据为：水热条件下，分子运动加速，离子积常数变大，扩散系数变大，飞灰中的重金属发生稳定化，二恶英发生降解；同时利用粉煤灰提供外源的Si和Al元素，生成硅铝酸盐矿物质，将重金属稳定于矿物质内；复合催化剂主要是有机酸类和肼类化学物，有机酸类可使飞灰易浸出的重金属生成络合物溶于水中，肼类具有强还原性，可促进二恶英的分解。而且复合添加剂无毒无害，处理后的飞灰经检测合格可直接用于综合利用或填埋处置。
本发明具有以下有益效果：
1、处理后的飞灰中Cu、Zn、Pb及Cd等重金属在酸性溶液（PH=3.2）下浸出浓度低于生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）规定的进场标准；
2、飞灰中二恶英能够高效降解，降解率超过75%，处置后飞灰中二恶英含量可低于0.05ngI-TEQ/g；
3、相对于常规的飞灰酸/碱洗提取方法，该方法具有效率高，能耗低，节水，不产生废酸废碱的优点；
4、该方法相对水泥固化，增容小，处理后的飞灰可以用于综合利用，开发更多安全的产品。
附图说明：
图1是本发明实施例工艺流程图；
其中，1.飞灰仓；2.复合添加剂；3.预混器；4.粉煤灰；5.水箱；6.水热釜A；7.水热釜B；8.余热回收器；9.机械脱水机；10.废水处理器；11.成品仓。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
一种协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法，工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
a、废物焚烧飞灰储存于飞灰仓1中，由传输带或人工将飞灰倒入预混器3内，并加入质量为废物焚烧飞灰质量5～10wt%的粉煤灰4和0.1～0.3wt%废物焚烧飞灰质量的复合添加剂2，在预混器3内搅拌混合，得到混合灰；所述废物焚烧飞灰主要指城市生活垃圾焚烧烟气净化系统中脱酸塔底部排灰以及布袋除尘器捕捉的飞灰，本实例所用飞灰来自佛山垃圾焚烧发电厂，按质量百分比计算，其主要化学成分及含量如下：
| 成分 | CaO | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Na2O | MnO | P2O5 | SO3 | Cl |
| 含量（%） | 33.8 | 1.88 | 4.43 | 4.74 | 4.98 | 0.15 | 0.82 | 7.47 | 13.8 |
其中二恶英的毒性当量为0.189ngI-TEQ/g；所述复合添加剂中乙二胺四乙酸和氮基三乙酸组成的混合物跟碳酸肼的质量比为1.0～1.5:1，其中混合物中乙二胺四乙酸和氮基三乙酸的摩尔比为1:1.5～2。
b、将步骤a得到的混合灰进入水热釜A或水热釜B，由水箱5向水热釜A或水热釜B中注入水，所述水热釜A或水热釜B中混合灰和水的质量比为0.3～0.5:1，封闭水热釜A或水热釜B，进行升温加热，在250～260°C范围保留1.0～1.5小时后，关闭加热电源，利用余热回收器8对水热釜A或水热釜B进行冷却，冷却后的灰浆利用机械脱水机9进行脱水处理后得到目标产物放入成品仓11保存，脱水处理得到的废水进入废水处理器10，经废水经处理后进入水箱5重新循环利用。水箱5中的水通过余热回收器8对水热反应釜进行冷却，冷却水吸收余热后回到水箱5重新利用。处理后的飞灰中Cu、Zn、Pb及Cd等重金属浸出浓度低于生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）规定的进场标准；处置后飞灰中二恶英含量为0.046ngI-TEQ/g。处理前飞灰中重金属全分析及处理后飞灰浸出毒性分析见下表：
Claims (3)
1.一种协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法，其特征在于，以城市生活垃圾焚烧烟气净化器出口的废物焚烧飞灰为主要原料、并加入粉煤灰和复合添加剂，以水热条件为处理环境，包括以下步骤：
a、往废物焚烧飞灰中加入粉煤灰和复合添加剂，在预混器中混合，得到混合灰；所述粉煤灰质量为废物焚烧飞灰的质量的5～10wt％，所述复合添加剂包括有机酸和肼类化合物，所述复合添加剂的用量为废物焚烧飞灰质量的0.1～0.3wt％；所述复合添加剂中有机酸和肼类化合物的质量比为1.0～1.5:1；
b、将步骤a得到的混合灰进入水热釜，同时向水热釜中加水，所述混合灰和水的质量比为0.3～0.5:1，升温加热，在250～260℃范围保留1.0～1.5小时后进行降温和脱水处理得到目标产物，脱水处理得到的废水经处理后重新进入水箱。
2.根据权利要求1所述的协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法，其特征在于，所述水热釜为一个或一个以上，所述水热釜间断交替上料和运行，形成工作组。
3.根据权利要求1所述的协同去除废物焚烧飞灰中重金属和二恶英的方法，其特征在于，步骤a中所述有机酸为乙二胺四乙酸和氮基三乙酸的混合物，所述混合物中乙二胺四乙酸和氮基三乙酸的摩尔比为1:1.5～2，所述肼类化合物为碳酸肼。
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