CN104275245B - 医疗垃圾焚烧飞灰分步浮选去毒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医疗垃圾焚烧飞灰分步浮选去毒的方法，其特征在于：通过第一步浮选实现二恶英与碳组份的共分离，降低飞灰中二恶英等有机污染物毒性，同时洗脱可溶性重金属：尾浆二步浮选采用硫化沉淀浮选法脱除并回收Pb、Zn等重金属，消除重金属危害。分离后最终产物主要包括富集碳、残灰、重金属沉淀盐等。其中，富含有二恶英的富集碳送入垃圾焚烧炉二燃室焚烧处置，低成本地实现二恶英的高温分解；残灰体积和毒性大幅度降低，直接送入生活垃圾填埋场安全处置或再利用，极大减少了后续处理费用；飞灰中重金属被酸浸硫化并沉淀浮选回收，一举多得。本方法可在环境友好和低成本条件下实现医疗垃圾焚烧飞灰的无害化处理及资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境污染治理方法，特别涉及一种医疗垃圾焚烧飞灰的处理方法。
背景技术
医疗垃圾焚烧产生的飞灰因富集相当量的二恶英(PCDD／Fs)和重金属等毒害物，危害极大，已被列入《国家危险废物名录》。国内大多数医疗垃圾焚烧飞灰只是临时堆放或简单填埋，存在巨大安全隐患。为此，国标GB16889-2008给出了一个暂行的处置方法，允许其经过处理后进入生活垃圾填埋场共处置，此权宜之计无法从根本上消除医疗垃圾焚烧飞灰带来的环境污染问题。医疗垃圾焚烧飞灰与生活垃圾焚烧飞灰有明显区别：首先，医疗垃圾中含有大量聚氯乙稀、NaCl等含氯物质，氯元素含量通常高达1.1％～2.1％，使得医疗垃圾焚烧飞灰中氯含量和二恶英含量均较高；同时，医用塑料多以重金属作为稳定剂和着色剂，飞灰中重金属含量高且移动性强；此外，医疗垃圾焚烧飞灰中活性炭和未燃残碳含量高，且二者是二恶英等有机污染物的富集源。因此，医疗垃圾焚烧飞灰的安全有效处置已成为固体废物处理领域亟待解决的难题。
国内外关于垃圾焚烧飞灰处理方法的研究主要围绕生活垃圾焚烧飞灰展开，主要以降低重金属的渗沥性和分解二恶英为目标，形成了水泥固化、化学稳定、溶剂浸取、电渗析、加速碳酸化、中低温热处理、机械化学法、水热法、超临界水法及高温处理(熔融、烧结)等处理技术，技术方法从关注单一污染物的处理到二者兼顾，逐步完善。但医疗垃圾焚烧飞灰的组成特点使其不宜直接套用生活垃圾焚烧飞灰处理技术，以目前应用最为广泛的飞灰水泥固化和高温处理技术为例，水泥固化过程中，医疗垃圾焚烧飞灰中高含量的活性炭和氯盐会阻碍水泥的水化作用；飞灰熔融等高温热处理技术能在固化重金属的同时有效分解二恶英，熔渣还可再利用，但该技术能耗大且设备昂贵，不适合医疗垃圾焚烧飞灰产量相对较小的特点；另外，飞灰中高含量的氯盐和活性炭易引起耐火材料的侵蚀、重金属再挥发。鉴于现有技术的不足及医疗垃圾焚烧飞灰安全处置的紧迫性，迫切需要针对其特性开发相对简单的飞灰处理技术。
专利CN101797575B公开了一种医疗垃圾焚烧飞灰处理方法，通过一步浮选将飞灰中富集二恶英的碳组分(活性炭和未然残炭)分离，并将分离后的泡沫送入垃圾焚烧炉的二燃室，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，完全具备二恶英的高温分解的条件，然后将尾浆进行过滤处理，分离得到残灰和滤液，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。这种沉淀一过滤分离重金属的方法容易存在一些不足：例如沉淀时间过长，产生过滤不完全导致含高浓度重金属的废液混入残灰，使得残灰中重金属偏高，残灰在最终处置前可能还需要洗涤或稳定，工艺复杂等。
沉淀浮选法作为治理矿山废水及底泥中重金属的一种新技术，该方法可加快固液分离速度，尤其是硫化沉淀浮选具有重金属离子沉淀完全、沉淀易浮、同时能实现多种金属离子共同去除和回收等优点。
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医疗垃圾焚烧飞灰的处理方法，该方法针对医疗垃圾焚烧飞灰成分特点及污染物分布特征，通过两步浮选分别移除飞灰中二恶英和重金属两种污染物。
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：一种医疗垃圾焚烧飞灰分步浮选去毒的方法，包括如下步骤：(1)一步浮选：将医疗垃圾焚烧飞灰与酸提取剂、浮选药剂及水混合配制成灰浆，将灰浆送入浮选柱进行第一步浮选分离，分离得到富集碳和一次尾浆两种产物，富集碳送入垃圾焚烧炉的二燃室助燃，其中碳组分被燃料化利用，二恶英被高温分解；(2)二步浮选：在步骤(1)的一次尾浆产物中加入Na2S并进行沉淀浮选分离，分离得到的重金属沉淀盐和二次尾浆，重金属沉淀盐作为原料送至熔炼炉回收重金属；(3)过滤：将步骤(2)的二次尾浆过滤，过滤得到残灰和废液两种产物，残灰中可直接送生活垃圾填埋场安全处置或再利用，废液直接送焚烧厂污水系统处理后安全排放。
步骤(1)中所述酸提取剂是盐酸、硝酸中的任一种，灰浆pH值控制在5～7之间。
步骤(2)中Na2S的添加量按加入S2-的摩尔数为所述一次尾浆中所有重金属离子的摩尔数和的1～3倍。
本发明具有的优点和积极效果是：通过两步浮选分离，分离后最终产物主要包括富集碳、残灰、重金属沉淀盐和废液。浓集二恶英、碳组份及捕收剂的富集碳送入二燃室焚烧，实现碳组份燃料化利用和二恶英高温分解，而且富集碳中极低的氯盐和重金属可有效减少二恶英在尾部烟道的二次合成；剩余残灰中碳组份、二恶英、重金属及氯含量都非常低，体积减小，可考虑送生活垃圾填埋场安全处置或资源化利用，可节省大量填埋空间，使处理费用大大降低；经硫化浮选分离后的重金属沉淀盐可作为冶炼厂原料，实现Pb、Zn等重金属的回收；二步浮选过滤后的废液可经中和处理后送焚烧厂废水系统安全排放，从而在低成本低投入条件下实现医疗垃圾焚烧飞灰的无害化处理和资源化利用，本发明一个工艺解决多个问题，一举多得，不需要洗涤和稳定等程序，具有操作简单、成本低、处理效果好且不存在二次污染等优点。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
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。
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，向灰浆中添加盐酸使得灰浆pH＝6，并加入2.4克煤油搅拌数分钟调和该浆液，在此期间，向灰浆中添加0.6克甲基异丁基甲醇，搅拌数分钟调和该浆液。
表1医疗垃圾焚烧飞灰热灼减率、重金属、二恶英及氯含量
将上述浆液送入浮选柱浮选进行第一步浮选，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，该泡沫层称为富集碳产物，将该富集碳送入医疗垃圾焚烧炉二燃室火焰附近的高温区(1000～1150℃)焚烧，富集碳中的二恶英被高温分解，富集的活性炭、残碳等被燃料化利用。经第一步浮选后的剩下一次尾浆产物，分析一次尾浆中重金属离子浓度，按S2-的摩尔数为所述一次尾浆中所有重金属离子的摩尔数和的1.5倍添加Na2S，进行第二步沉淀浮选分离，分离得到的重金属沉淀盐和二次尾浆，重金属沉淀盐作为原料送至冶炼厂回收Pb、Zn等重金属；将二次尾浆过滤，过滤得到残灰和废液两种产物。
对上述浮选分离产物富集碳、残灰、沉淀盐脱水干燥后进行分析，其结果见表2，残灰中二恶英含量满足GB16889-2008要求的二恶英限值(<3ng TEQ／g)。同时，将干燥后的残灰按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，上述数据表明该残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、二恶英及重金属回收率
表3实施例1中残灰产物的重金属浸出浓度mg/l
| Cu | Zn | Pb | Cd | Ni | Cr |
| 1.14 | 17.9 | 0.16 | 0.05 | 0.28 | 0.63 |
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
实施例2：
采用的医疗垃圾焚烧飞灰样与实施例1相同，在第一步浮选向灰浆中添加硝酸使得灰浆pH＝5，在第二步浮选中按S2-的摩尔数为所述一次尾浆中所有重金属离子的摩尔数和添加Na2S，其它加入的浮选药剂和操作参数均同实施例1。
对上述浮选分离产物脱水干燥后进行分析，其结果见表5，残灰中二恶英含量满足GB16889-2008要求的二恶英限值(＜3ng TEQ/g)。同时，将干燥后的残灰按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，表明该残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、二恶英及重金属回收率
表6实施例2中残灰产物的重金属浸出浓度mg/l
| Cu | Zn | Pb | Cd | Ni | Cr |
| 1.31 | 20.6 | 0.19 | 0.10 | 0.23 | 1.65 |
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，在第一步浮选灰浆pH＝7，在第二步浮选中按S2-的摩尔数为所述一次尾浆中所有重金属离子的摩尔数和的3倍添加Na2S，其它加入的浮选药剂和操作参数均同实施例1。
按照上述条件，对浮选分离产物(富集碳、残灰、沉淀盐)脱水干燥后进行分析，其结果见表8，残灰中二恶英含量满足GB16889-2008要求的二恶英限值(＜3ngTEQ/g)。同时，将干燥后的残灰按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，表明该残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、二恶英及重金属回收率
表9实施例3中残灰产物的重金属浸出浓度mg/l
| Cu | Zn | Pb | Cd | Ni | Cr |
| 1.34 | 23.4 | 0.18 | 0.13 | 0.29 | 1.71 |
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 (3)
1.一种医疗垃圾焚烧飞灰分布浮选去毒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)一步浮选：将200g医疗垃圾焚烧飞灰与酸提取剂、浮选药剂及水混合配制成灰浆，将灰浆送入浮选柱进行第一步浮选分离，分离得到富集碳和一次尾浆两种产物，富集碳送入垃圾焚烧炉的二燃室助燃，其中碳组分被燃料化利用，二恶英被高温分解，所述浮选药剂为2.4克煤油和0.6克甲基异丁基甲醇；
(2)二步浮选：在步骤(1)的一次尾浆产物中加入Na2S并进行沉淀浮选分离，分离得到的重金属沉淀盐和二次尾浆，重金属沉淀盐作为原料送至熔炼炉回收重金属；
(3)过滤：将步骤(2)的二次尾浆过滤，过滤得到残灰和废液两种产物，残灰可再利用，废液直接送焚烧厂污水系统处理后安全排放。
2.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰分布浮选去毒的方法，其特征在于，步骤(1)中所述酸提取剂是盐酸、硝酸中的任一种，灰浆pH值控制在5～7之间。
3.根据权利要求1所述的一种医疗垃圾焚烧飞灰分布浮选去毒的方法，其特征在于，步骤(2)中Na2S的添加量按加入S2-的摩尔数为所述一次尾浆中所有重金属离子的摩尔数和的1～3倍。
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