CN104070054A - 一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化处理技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化处理技术,本技术尤其适用于含盐量低于20%的垃圾焚烧飞灰的处理处置。通过向飞灰中加入脱氯助熔剂,强化重金属挥发和二噁英分解,在相对较低的温度范围内将重金属和氯盐高度富集在二次飞灰中,再通过对二次飞灰的水洗处理,进一步实现污染物富集和飞灰减量化。水洗后飞灰返回快速烧结装置以彻底降解二噁英类污染物;水洗液利用烧结系统余热进行蒸发浓缩回收盐,蒸发所得浓缩液和污泥、以及上述得到的烧结体或安全填埋或资源化利用。本发明整体工艺和设备相对简单,能耗和处理费用较低,得到的终产物环境友好性提高,将飞灰对环境的长期潜在影响降至最低。
Description
技术领域
本技术涉及一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化处理技术,属于危险废物处理处置技术领域。
背景技术
垃圾焚烧过程会产生3~15%的垃圾焚烧飞灰,其中含有较高浓度的重金属、二噁英类污染物以及大量的盐类,对环境及人类健康造成了严重的危害,被规定为危险废物,需要特殊处理。“十二五”末全国规划建设垃圾焚烧电厂380座,年飞灰产量将接近400万吨大关,大量的飞灰亟待合理处置。
目前,飞灰处理方法主要包括固化法、药剂稳定法、酸析出法、熔融法和烧结法等,熔融和烧结等高温处理方法可有效控制污染,实现资源化利用,相对于熔融处理技术而言,烧结技术能耗低,运行维护相对简单。
现有的垃圾焚烧飞灰高温处理技术基本均可实现二噁英的彻底降解,并对烧结烟气进行高效处理防止二噁英的再次生成;同时,添加/不添加固化剂/重金属稳定剂,通过高温烧结将重金属固化在烧结产物中,从而降低烧结体的重金属浸出率,以达到无害化的目的。但问题在于此种工艺处理后的飞灰烧结体重金属含量仍较高,资源化利用时存在潜在危害。申请人已申请的专利《一种垃圾焚烧飞灰烧结无害化资源化处理系统》(申请号:201310460137.0)是在垃圾焚烧飞灰中添加预混煤和辅料,通过烧结使烧结体产生气孔和孔洞,以利于重金属挥发,达到烧结体中重金属含量和浸出量均较低,降低潜在危害的目的。为进一步降低烧结体中重金属含量和浸出量,以提高烧结体资源化利用的环境友好性,仍需开发更加环保、低能耗、安全高效的飞灰处理处置技术。
发明内容
本发明的目的在于针对现有飞灰处理技术的不足,提出一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化处理技术。该技术尤其适用于含盐量低于20%的垃圾焚烧飞灰的处理处置,通过向飞灰中加入脱氯助熔剂,强化重金属挥发和二噁英分解,在相对较低的温度范围内将重金属和氯盐高度富集在二次飞灰中,再通过对二次飞灰的水洗处理,进一步实现污染物富集和飞灰减量化。水洗后飞灰返回烧结装置以彻底降解二噁英类污染物;水洗液利用烧结系统余热进行蒸发浓缩回收盐,蒸发所得浓缩液和污泥、以及上述得到的烧结体或安全填埋或资源化利用。
本发明通过以下步骤实现:
(1)将垃圾焚烧飞灰和脱氯助熔剂搅拌混合均匀形成烧结坯体,其中垃圾焚烧飞灰∶脱氯助熔剂=99∶1~70∶30;或将垃圾焚烧飞灰、脱氯助熔剂和水搅拌混合均匀,含水率控制在5%~50%,送至造粒机压制成型,制备成粒径为2.35~20mm、高径比为1~4的烧结坯体颗粒;
所述垃圾焚烧飞灰含盐量≤20%;
所述脱氯助熔剂为:活性氧化铝、氧化铁、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、萤石中的一种或几种;
(2)烧结坯体在350~1000℃环境下进行烧结,烧结时间10~30min,降解二噁英类污染物,在脱氯助熔剂作用下重金属、氯盐大量挥发;
(3)将烧结产生的烟气采用急冷降温处理,烟气温度迅速降至200℃以下,挥发出的重金属、氯盐在此期间冷却凝结并吸附于二次飞灰表面,急冷后的烟气经静电捕集装置或布袋收尘器收集二次飞灰,实现飞灰中重金属污染物的富集和垃圾焚烧飞灰的减量化;
(4)收集的二次飞灰为原飞灰的1~10%,将二次飞灰进行水洗,其中可溶性的重金属和氯盐进入水洗液,水洗后的飞灰再次实现减量化为二次飞灰的10~30%,水洗灰返回步骤(2)与原灰一起再次进行烧结,以保证二噁英的降解率达99.9%以上;水洗液利用烧结系统的余热进行蒸发浓缩处理回收盐,蒸发所得浓缩液及污泥中重金属含量较高,可作为富矿交由金属冶炼企业进行提炼利用,或作为危险废弃物进行安全填埋处置;
步骤(1)和(4)所述用水可采用自来水、地下水、地表水、循环冷却水、渗滤液、渗滤液处理过程中间水,以及临近外部各种来源水;
所述渗滤液处理过程中间水为厌氧出水、好氧出水、MBR出水、RO浓水与出水;
(5)对烧结后的初烧体按照危险废物毒性鉴别标准、路基材料或轻集料等建材标准进行检验,如不达标返回烧结装置继续烧结直至达标;
(6)达标后的烧结体可作为建材原料或产品进行资源化利用。
本发明的有益效果:
本专利技术尤其适用于含盐量低于20%的垃圾焚烧飞灰的处理处置,在相对较低的温度范围内,通过在垃圾焚烧飞灰中加入脱氯助溶剂,强化重金属挥发和二噁英分解,实现低能耗、低成本的目的。
本专利通过将重金属、氯盐等污染物转移至二次飞灰中,可实现污染物的富集和飞灰减量化。对二次飞灰进行水洗,使其中可溶性的重金属和氯盐进入废水,进一步实现污染物富集和飞灰减量化,总减量率达97~99.9%。得到的烧结体重金属含量和浸出量更低,再次处理相对简单,且不存在潜在危害。二噁英彻底降解或少量转移至二次飞灰中,将二次飞灰进行再烧结,可保证二噁英降解率达99.9%。对二次飞灰进行水洗相对于原灰水洗可节约大量水资源,水洗液利用烧结系统余热进行蒸发浓缩,重金属和氯盐高度富集,回收利用效率显著提高。
本专利整体工艺和设备相对简单,能耗和处理费用大幅降低,得到的终产物环境友好性提高,将飞灰对环境的长期潜在影响降至最低。
附图说明
图1是垃圾焚烧飞灰烧结减量化技术工艺流程图
具体实施例
实施例1
(1)取垃圾焚烧飞灰1吨,测定垃圾焚烧飞灰总含盐量为18.8%,按照垃圾焚烧飞灰∶脱氯助溶剂∶水=88∶2∶10的质量比例,将三者混合均匀,造粒成型,坯体直径10mm、长10mm,其中脱氯助溶剂为活性氧化铝和碳酸钠;
(2)将烧结坯体在550℃环境下进行烧结,烧结时间28min,将烧结产生的烟气采用急冷降温处理,使烟气温度迅速降至200℃以下,之后经静电捕集器收集二次飞灰,二次飞灰为原灰的5.6%(干重);
(3)将收集的二次飞灰与渗滤液搅拌进行水洗,水洗后的飞灰为二次飞灰的15.2%(干重),的飞灰返回烧结装置再次烧结,水洗液利用烧结系统的余热进行蒸发浓缩处理回收盐,蒸发所得浓缩液及污泥作为富矿交由金属冶炼企业进行提炼利用,或作为危险废弃物进行安全填埋处置;
(4)对烧结后的初烧体进行重金属含量和浸出毒性检测,测试结果见表1,重金属浸出达到GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求,重金属含量和二噁英含量(0.012ngI-TEQ/Nm3)达到GB 15618-2008《土壤环境质量标准》(征求意见稿)二级标准要求,可作为建材原料或产品进行资源化利用。
表1 原灰和烧结体重金属含量及浸出量测试(mg/L)
实施例2
(1)取垃圾焚烧飞灰1吨,测定垃圾焚烧飞灰总含盐量为15.6%,按照垃圾焚烧飞灰∶脱氯助溶剂∶水=80∶12∶8的质量比例,将三者混合均匀,造粒成型,坯体直径10mm、长10mm,其中脱氯助溶剂为活性氧化铝和萤石;
(2)将烧结坯体在850℃环境下进行烧结,烧结时间20min,将烧结产生的烟气采用急冷降温处理,使烟气温度迅速降至200℃以下,之后经布袋收尘器收集二次飞灰,二次飞灰为原灰的6.3%(干重);
(3)将收集的二次飞灰与MBR出水搅拌进行水洗,水洗后的飞灰为二次飞灰的18.4%(干重),的飞灰返回烧结装置再次烧结,水洗液利用烧结系统的余热进行蒸发浓缩处理回收盐,蒸发所得浓缩液及污泥作为富矿交由金属冶炼企业进行提炼利用,或作为危险废弃物进行安全填埋处置;
(4)对烧结后的初烧体进行重金属含量和浸出毒性检测,测试结果见表2,重金属浸出达到GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求,重金属含量和二噁英含量(0.006ngI-TEQ/Nm3)达到GB 15618-2008《土壤环境质量标准》(征求意见稿)二级标准要求,可作为建材原料或产品进行资源化利用。
表2 原灰和烧结体重金属含量及浸出量测试(mg/L)
实施例3
(1)取垃圾焚烧飞灰1吨,测定垃圾焚烧飞灰总含盐量为13.3%,按照垃圾焚烧飞灰∶脱氯助溶剂∶水=76∶15∶9的质量比例,将三者混合均匀,造粒成型,坯体直径6mm、长8mm,其中脱氯助溶剂为氧化铁和碳酸钾;
(2)将烧结坯体在1000℃环境下进行烧结,烧结时间10min,将烧结产生的烟气采用急冷降温处理,使烟气温度迅速降至200℃以下,之后经布袋收尘器收集二次飞灰,二次飞灰为原灰的8.1%(干重);
(3)将收集的二次飞灰与RO浓水搅拌进行水洗,水洗后的飞灰为二次飞灰的21.5%(干重),返回烧结装置再次烧结,水洗液利用烧结系统的余热进行蒸发浓缩处理回收盐,蒸发所得浓缩液及污泥作为富矿交由金属冶炼企业进行提炼利用,或作为危险废弃物进行安全填埋处置;
(4)对烧结后的初烧体进行重金属含量和浸出毒性检测,测试结果见表3,重金属浸出达到GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》要求,重金属含量和二噁英含量(0.002ngI-TEQ/Nm3)达到GB 15618-2008《土壤环境质量标准》(征求意见稿)二级标准要求,可作为建材原料或产品进行资源化利用。
表3 原灰和烧结体重金属含量及浸出量测试(mg/L)
Claims (5)
1.一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化技术,其步骤为:
(1)将垃圾焚烧飞灰和脱氯助熔剂搅拌混合均匀形成烧结坯体,其中垃圾焚烧飞灰∶脱氯助熔剂=99∶1~70∶30;或将垃圾焚烧飞灰、脱氯助熔剂和水搅拌混合均匀,含水率控制在5%~50%,送至造粒机压制成型,制备成粒径为2.35~20mm、高径比为1~4的烧结坯体颗粒;
(2)烧结坯体在350~1000℃环境下进行烧结,烧结时间10~30min,降解二噁英类污染物,在脱氯助熔剂作用下重金属、氯盐大量挥发;
(3)将烧结产生的烟气采用急冷降温处理,烟气温度迅速降至200℃以下,挥发出的重金属、氯盐在此期间冷却凝结并吸附于二次飞灰表面,急冷后的烟气经静电捕集装置或布袋收尘器收集二次飞灰,实现飞灰中重金属污染物的富集和垃圾焚烧飞灰的减量化;
(4)将二次飞灰进行水洗,其中可溶性的重金属和氯盐进入废水,水洗灰返回步骤(2)再次进行烧结,以保证二噁英的降解率达99.9%以上;水洗液利用烧结系统的余热进行蒸发浓缩处理,蒸发所得浓缩液及污泥中重金属含量较高,可作为富矿交由金属冶炼企业进行提炼利用,或作为危险废弃物进行安全填埋处置;
(5)对烧结后的初烧体进行重金属浸出毒性检测,如不达标返回烧结装置继续烧结直至达标,达标后的烧结体可作为建材原料或产品进行资源化利用。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化技术,其特征为:所述垃圾焚烧飞灰含盐量≤20%。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化技术,其特征为:所述脱氯助熔剂为:活性氧化铝、氧化铁、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、萤石中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化技术,其特征为:所述用水采用自来水、地下水、地表水、循环冷却水、渗滤液、渗滤液处理过程中间水,以及临近外部各种来源水。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰烧结减量化技术,其特征为:所述二次飞灰为原飞灰的1~10%,水洗后的飞灰为二次飞灰的10~30%,原灰总减量率达97~99.9%。
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