CN104588390A - 一种利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，包括以下步骤：将脱水污泥与飞灰充分混合，然后将混合物放入脱氯装置中定期淋洗，定期对飞灰和滤液进行分析测试，飞灰中氯含量合格后进行回收再利用。本发明工艺简单、成本低廉，可显著降低飞灰中氯含量，不仅在较短时间内满足了飞灰资源化利用的相关要求，减少了传统水洗工艺对水资源的大量消耗，还可达到以废治废的目的，具有较高的经济与社会环境效益。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，尤其涉及一种利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法。
背景技术
随着我国城市生活垃圾产量逐年增加，可用于填埋的土地面积日益紧张。垃圾焚烧技术可使垃圾最大程度的减容、减量，还能够回收部分能源，因而逐渐受到了大范围的推广应用。2012年，全国焚烧厂数量达到了138座，日处理能力达122649吨，相对于2004年增加了近7倍。然而生活垃圾焚烧后会产生大量的残留物，约占垃圾总质量的20％～30％。飞灰是指在烟气净化系统中收集到的残余物质，约占焚烧垃圾总量的2％～4％。飞灰中主要成分为Si、Al、Ca、Na等，但由于采用焚烧法处理城市生活垃圾时，大量重金属因为高温而挥发进入烟气，使得城市生活垃圾中大部分重金属元素富集到飞灰中，一般焚烧飞灰的重金属含量可占飞灰总量的0.5％～3％，且Zn、Pb、Cu、Cr等重金属含量相对较高。同时，飞灰是废物焚烧二噁英的主要排放途径。二噁英化学结构稳定，不易被自然界微生物分解，因而容易在环境中滞留，对人类健康安全造成极大的危害。因此，我国明确规定飞灰为危险废物。
飞灰中含有CaO、SiO2、Al2O3等，与水泥原材成分类似，因而飞灰可以取代部分水泥制作所需的原料；水泥回转窑内温度高达1700℃～1900℃，物料温度也可达到1450℃，可以将飞灰中的二噁英彻底分解为简单化合物；同时，水泥熟料矿物在形成过程中存在结构缺陷，使得飞灰中的重金属可以有效固熔或置换到其矿物结构中，显著降低重金属的浸出毒性。因此，将飞灰作为水泥生产原材料，可以彻底实现飞灰的资源化利用，同时降低水泥生产行业对资源和能源的消耗。
我国城市生活垃圾一般采用混合收集的方式，厨余垃圾可占垃圾总量的50％左右，大量厨余垃圾进入焚烧厂，最终导致焚烧飞灰中氯含量过高，据统计我国垃圾焚烧飞灰中氯含量高达15％左右，且大多是以Na、K、Ca的氯盐形态存在。大量氯盐的存在可使水泥窑设备产生结皮堵塞和腐蚀，造成水泥窑无法正常运行；氯与重金属的结合还可能造成重金属的大量挥发，使重金属在水泥熟料中的固化率大为降低；同时，氯的存在影响水泥产品的质量，甚至引起混凝土埋置钢筋的锈蚀。因此，飞灰中大量氯盐的存在是制约飞灰资源化利用的瓶颈因素。
传统水洗预处理工艺可以去除飞灰中的大部分可溶氯，但水洗工艺存在水资源消耗量大，废液中重金属积累量高，环境二次污染风险严重等问题，因此，开发一种高效、低成本的新型脱氯工艺，可有效实现飞灰的安全处理处置与资源化利用，具有重要的实际应用价值。
发明内容
针对现有垃圾焚烧飞灰脱氯技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，该方法具有投资运行成本较低、能源消耗量较小、工艺流程简单易行等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，包括以下步骤：
将脱水污泥与飞灰充分混合，然后将混合物放入脱氯装置中定期淋洗，定期对飞灰和滤液进行分析测试，飞灰中氯含量合格后进行回收再利用。
所述飞灰为生活垃圾焚烧后由袋式除尘器收集的飞灰。
所述脱水污泥的含水率为80～85％，pH为6.5～7.5。
所述飞灰与脱水污泥的质量比为(4～9):1。
所述脱氯装置为一个圆柱形的柱体，包括脱氯装置的柱体、设于脱氯装置的柱体中间位置的取样口及用于支撑脱氯装置的不锈钢支架。
所述脱氯装置的柱体高为150cm，柱截面直径为30cm，横截面形状为圆形。
所述定期淋洗是指每隔一周对脱氯装置淋洗一次，共持续24～30周，周淋水量是当地日平均降水量的4倍。
所述定期对飞灰和滤液进行分析测试是指水洗和酸洗联合离子色谱仪法。
所述水洗离子色谱仪法包括以下步骤：将样品研磨至150μm以下并烘干后备用，按照去离子水与样品以20L/kg液固比的比例配成混合液，以60r/min转速于50℃下恒温搅拌30min，用0.45μm微孔滤膜真空抽滤，收集滤液，采用《水质无机阴离子的测定离子色谱法》(HJ/T84-2001)中所述测定工业废水中氯离子含量的方法测定滤液中氯含量，所得结果经换算后为固体样品中可溶氯含量。
所述酸洗离子色谱仪法包括以下步骤：将样品研磨至150μm以下并烘干后备用，将65％硝酸与蒸馏水按体积比1：6混合配置硝酸(1+6)试剂，称取10g样品加入盛有70mL硝酸(1+6)试剂的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌30分钟，然后加热煮沸约5分钟后冷却至常温，采用真空抽滤装置过滤，取滤液进行定容，采用《水质无机阴离子的测定离子色谱法》(HJ/T84-2001)中所述测定工业废水中氯离子含量的方法测定滤液中氯含量，所得结果经换算后为固体样品中总氯含量。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明的方法是基于污泥与飞灰共处置为目的，利用污泥碱性发酵产生的有机酸作用，将飞灰中不可溶氯转变为可溶氯，进而通过淋洗方法降低飞灰中氯含量，使飞灰满足水泥原材料的相关标准要求；该工艺操作运行简单，能源消耗量低，可以克服传统水洗工艺水资源消耗量大、水洗废水中重金属含量高等缺点，不仅减少水泥生产对石灰石和粘土等自然资源的大量消耗，实现垃圾焚烧飞灰的安全处理处置与资源化利用，还可有效控制污泥、飞灰的环境污染风险，具有重要的理论与实际应用价值。
本发明工艺简单、成本低廉，可显著降低飞灰中氯含量，不仅在较短时间内满足了飞灰资源化利用的相关要求，减少了传统水洗工艺对水资源的大量消耗，还可达到以废治废的目的，具有较高的经济与社会环境效益。
附图说明
图1为实施例1所示飞灰中总氯含量随反应时间的变化曲线图。
图2为实施例1所示飞灰中不可溶氯含量随反应时间的变化曲线图。
图3为实施例2所示飞灰中总氯含量随反应时间的变化曲线图。
图4为实施例2所示飞灰中不可溶氯含量随反应时间的变化曲线图。
图5为脱氯装置的结构示意图。
其中：1为脱氯装置的柱体，2为取样口，3为不锈钢支架。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明进行进一步详细说明。
以下实施例所用的水洗和酸洗联合离子色谱仪法，分别采用水洗和酸洗方法处理飞灰污泥混合样品，其中水洗方法可将固相中可溶氯全部转移至水相，酸洗方法可将飞灰中不可溶氯全部转移至液相，水洗液、酸洗液中氯离子含量分别即为固相中可溶氯、总氯含量，总氯含量与可溶氯含量相减即为不可溶氯含量，分析定期测定结果即可判断飞灰污泥混合样品中的不可溶氯及总氯变化规律，进而说明本发明所述技术方法的有效性，水洗和酸洗联合离子色谱仪法的具体步骤如下：
(1)水洗飞灰测定可溶氯：将样品研磨至150μm以下并烘干后备用，按照去离子水与样品20L/kg的液固比比例配成混合液，以60r/min转速于50℃下恒温搅拌30min，用0.45μm微孔滤膜真空抽滤，收集滤液，采用《水质无机阴离子的测定离子色谱法》(HJ/T84-2001)中所述测定工业废水中氯离子含量的方法测定滤液中氯含量，所得结果经换算后为固体样品中可溶氯含量。
(2)酸洗飞灰测定总氯：将样品研磨至150μm以下并烘干后备用，将65％硝酸与蒸馏水按体积比1：6混合配置硝酸(1+6)试剂，称取10g样品加入盛有70mL硝酸(1+6)试剂的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌30分钟，然后加热煮沸约5分钟后冷却至常温，采用真空抽滤装置过滤，取滤液进行定容，采用《水质无机阴离子的测定离子色谱法》(HJ/T84-2001)中所述测定工业废水中氯离子含量的方法测定滤液中氯含量，所得结果经换算后为固体样品中总氯含量。
实施例1
(1)取一定质量上海市曲阳生活污水处理厂脱水污泥，污泥含水率约为82％，污泥pH值为6.7；
(2)将江桥生活垃圾焚烧厂飞灰与上述污泥按质量比9:1混合均匀；飞灰为生活垃圾焚烧后由袋式除尘器收集的飞灰。
(3)将上述混合物放入脱氯装置中，脱氯装置的柱体1高150cm，柱截面直径为30cm，每隔一周对脱氯装置淋洗一次，共持续24周，周淋洗水量为13.5mm/周，是上海近五年日平均降水量的4倍。
脱氯装置底部设置渗滤液收集管，定期对飞灰和渗滤液进行取样分析。如图5所示，图5为脱氯装置的结构示意图。脱氯装置为一个圆柱形的柱体，包括脱氯装置的柱体1、设于脱氯装置的柱体1中间位置的取样口2及用于支撑脱氯装置的不锈钢支架3；脱氯装置的横截面形状为圆形。分别采用水洗和酸洗联合离子色谱仪的方法检测飞灰中可溶氯和总氯含量，进而得到不可溶氯含量，如图1所示；图1为实施例1所示飞灰中总氯含量随反应时间的变化曲线图。飞灰与脱水污泥混合物在水淋洗的作用下，总氯含量迅速降低，6个月后基本达到飞灰作为水泥生产原料资源化利用的标准要求(氯含量低于0.1％)。
如图2所示，图2为实施例1所示飞灰中不可溶氯含量随反应时间的变化曲线图。飞灰与脱水污泥混合物在水淋洗的作用下，前8周不可溶氯含量降低较少，8周以后不可溶氯含量大幅度降低，原因是飞灰在污泥发酵产生的有机酸作用下不可溶氯转变为可溶氯而被脱除。
实施例2
(1)取一定质量上海市曲阳生活污水处理厂脱水污泥，污泥含水率约为82％，污泥pH值为6.7；
(2)将江桥生活垃圾焚烧厂飞灰与上述污泥按照质量比8:2混合均匀；飞灰为生活垃圾焚烧后由袋式除尘器收集的飞灰。
(3)将上述混合物放入脱氯装置中，脱氯装置的反应装置设在上海，柱体高150cm，柱截面直径为30cm，每隔一周对脱氯装置淋洗一次，共持续24周，周淋洗水量为13.5mm/周，是上海近五年日平均降水量的4倍。
脱氯装置底部设置渗滤液收集管，定期对飞灰和渗滤液进行取样分析。分别采用水洗和酸洗联合离子色谱仪的方法检测飞灰中可溶氯和总氯含量，进而得到不可溶氯含量，如图3所示，图3为实施例2所示飞灰中总氯含量随反应时间的变化曲线图。飞灰与脱水污泥混合物在水淋洗的作用下，总氯含量迅速降低，5个月后即可以达到飞灰作为水泥生产原料资源化利用的标准要求(氯含量低于0.1％)。
如图4所示，图4为实施例2所示飞灰中不可溶氯含量随反应时间的变化曲线图。飞灰与脱水污泥混合物在水淋洗的作用下，不可溶氯含量迅速降低，原因是添加20％脱水污泥厌氧可产生大量有机酸，而飞灰在有机酸作用下其中不可溶氯转变为可溶氯而被脱除。
实施例3
(1)取一定质量上海市曲阳生活污水处理厂脱水污泥，污泥含水率约为80％，污泥pH值为6.5；
(2)将江桥生活垃圾焚烧厂飞灰与上述污泥按质量比6:1混合均匀；飞灰为生活垃圾焚烧后由袋式除尘器收集的飞灰。
(3)将上述混合物放入脱氯装置中，脱氯装置的柱体高150cm，柱截面直径为30cm，每隔一周对脱氯装置淋洗一次，共持续26周，周淋洗水量为13.5mm/周，是上海近五年日平均降水量的4倍。
脱氯装置底部设置渗滤液收集管，定期对飞灰和渗滤液进行取样分析。分别采用水洗和酸洗联合离子色谱仪的方法检测飞灰中可溶氯和总氯含量，进而得到不可溶氯含量。
实施例4
(1)取一定质量上海市曲阳生活污水处理厂脱水污泥，污泥含水率约为85％，污泥pH值为7.5；
(2)将江桥生活垃圾焚烧厂飞灰与上述污泥按质量比8:1混合均匀；飞灰为生活垃圾焚烧后由袋式除尘器收集的飞灰。
(3)将上述混合物放入脱氯装置中，脱氯装置的柱体高150cm，柱截面直径为30cm，每隔一周对脱氯装置淋洗一次，共持续30周，周淋洗水量为13.5mm/周，是上海近五年日平均降水量的4倍。
脱氯装置底部设置渗滤液收集管，定期对飞灰和渗滤液进行取样分析。分别采用水洗和酸洗联合离子色谱仪的方法检测飞灰中可溶氯和总氯含量，进而得到不可溶氯含量。
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，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：包括以下步骤：将脱水污泥与飞灰充分混合，然后将混合物放入脱氯装置中定期淋洗，定期对飞灰和滤液进行分析测试，飞灰中氯含量合格后进行回收再利用。
2.根据权利要求1所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述飞灰为生活垃圾焚烧后由袋式除尘器收集的飞灰。
3.根据权利要求1所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述脱水污泥的含水率为80～85％，pH为6.5～7.5。
4.根据权利要求1所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述飞灰与脱水污泥的质量比为(4～9):1。
5.根据权利要求1所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述脱氯装置为一个圆柱形的柱体，包括脱氯装置的柱体(1)、设于脱氯装置的柱体(1)中间位置的取样口(2)及用于支撑脱氯装置的不锈钢支架(3)。
6.根据权利要求5所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述脱氯装置的柱体(1)高为150cm，柱截面直径为30cm，横截面形状为圆形。
7.根据权利要求1所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述定期淋洗是指每隔一周对脱氯装置淋洗一次，共持续24～30周，周淋水量是当地日平均降水量的4倍。
8.根据权利要求1所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述定期对飞灰和滤液进行分析测试是指水洗和酸洗联合离子色谱仪法。
9.根据权利要求8所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述水洗离子色谱仪法包括以下步骤：将样品研磨至150μm以下并烘干后备用，按照去离子水与样品以20L/kg液固比的比例配成混合液，以60r/min转速于50℃下恒温搅拌30min，用0.45μm微孔滤膜真空抽滤，收集滤液，采用《水质无机阴离子的测定离子色谱法》中所述测定工业废水中氯离子含量的方法测定滤液中氯含量，所得结果经换算后为固体样品中可溶氯含量。
10.根据权利要求8所述的利用剩余污泥对飞灰进行脱氯的方法，其特征在于：所述酸洗离子色谱仪法包括以下步骤：将样品研磨至150μm以下并烘干后备用，将65％硝酸与蒸馏水按体积比1：6混合配置硝酸(1+6)试剂，称取10g样品加入盛有70mL硝酸(1+6)试剂的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌30分钟，然后加热煮沸5分钟后冷却至常温，采用真空抽滤装置过滤，取滤液进行定容，采用《水质无机阴离子的测定离子色谱法》中所述测定工业废水中氯离子含量的方法测定滤液中氯含量，所得结果经换算后为固体样品中总氯含量。
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