CN105585288A

CN105585288A - 一种垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂及处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法

Info

Publication number: CN105585288A
Application number: CN201510956480.3A
Authority: CN
Inventors: 罗文连; 戴孙强; 贺治国; 蒋燚; 史卫华; 李晶
Original assignee: Hunan Hengkai Environmental Protection Technology Investment Co Ltd
Current assignee: Hunan Hengkai Environmental Protection Technology Investment Co Ltd
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2016-05-18

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂及处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法；稳定固化剂由重金属稳定剂、水和水泥组成，该稳定固化剂中的原料易得，药剂成本低，水泥用量少，固化体稳定，对环境不造成二次污染，将其用于处理城市生活垃圾焚烧飞灰，具有稳定化和固化的双重效果，得到固化块物化性质稳定，且减少了水泥用量和固化块增容比，有效地解决了焚烧飞灰对人体和生态环境造成的危害。

Description

一种垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂及处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂及处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法，具体涉及一种含高浓度Pb、Cd、Ni等重金属的城市生活垃圾焚烧飞灰的稳定化固化处理方法，属于垃圾稳定化固化处理技术领域。

背景技术

随着我国垃圾焚烧处理技术的迅猛发展，垃圾焚烧飞灰产量也在日益增高。垃圾焚烧飞灰中的二噁英和重金属元素扩散到空气、土壤和水体中会造成严重的环境污染，危害人类和其他生物的生存，因此如何合理的处理垃圾焚烧产生的飞灰成为很多垃圾处理厂亟待解决的问题。

生活垃圾焚烧飞灰稳定化固化处理需要满足以下两个问题：一是经过稳定化固化后形成的固化块要具有一定的抗压强度，以减少人为和自然环境对固化块的破坏而导致的有害元素浸出的环境风险；二是稳定化固化处理后的固化块需满足《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889‐2008)入场标准，不对环境造成影响。

目前国内外对垃圾焚烧飞灰通常采用的处理方法有：(1)固化与稳定化。主要有水泥固化、沥青固化、熔融固化、化学药剂固化稳定化等。经过固化的飞灰，如满足浸出毒性标准，可以按普通废物填埋处理，其主要作用是使飞灰中的重金属及其它污染组分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输和处置，并可降低污染物的毒性和减少其向生态圈的迁移率。(2)将重金属与飞灰分离，分别进行资源化处理，如酸提取、碱提取和生物提取等。(3)经过适当处置按危险废物填埋，但处理成本高。其中应用比较普遍的是水泥固化和药剂稳定化两种方法。

药剂稳定化是通过化学反应，使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，处理后的废弃物增容很小，但对环境酸度变化的适应能力较差，废弃物中的重金属会因淋洗发生溶浸现象，产生二次污染，且成本较高。水泥固化因其具有材料易得、处理效果好，已成为国际上较普遍采用的焚烧飞灰最终处置的预处理方法，但水泥固化消耗太多的能源和资源，且会导致固化块增容比偏大。因此，迫切需要开发针对性强、高效且经济的飞灰稳定化固化处理技术。

发明内容

针对现有的处理垃圾焚烧飞灰的技术存在的不足，本发明的目的是在于提供一种能使垃圾焚烧飞灰中的重金属得到稳定化和固化双重效果的稳定固化剂，该稳定固化剂的原料易得，药剂成本低，水泥用量少，固化后物化性质稳定，不造成二次污染，满足环保要求。

本发明的另一个目的是在于提供一种基于所述稳定固化剂处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法，该方法能使垃圾焚烧飞灰得到稳定化和固化的双重效果，得到固化块物化性质稳定，且减少了水泥用量和固化块增容比，有效的解决了飞灰对人和生态环境造成的危害。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂，由以下质量份组分组成重金属稳定剂1～15份；水20～50份；水泥5～40份；所述的重金属稳定剂由硫化钠、石膏、磷酸盐、磷酸氢盐中至少一种与生石灰按质量比1～7:1组成。

本发明的稳定固化剂中采用的重金属稳定剂由硫化钠、石膏、磷酸盐等与生石灰组成，通过两者的复配使用，能使垃圾焚烧飞灰中的重金属形成稳定化合物，适应环境酸度变化的能力较强，对环境不产生二次污染，特别适用于Pb、Cd、Ni等重金属的稳定化。同时，稳定固化剂中在大大减少水泥用量的条件下，能获得高强度的固化体，减小了固化块的增容比。

优选的垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂，由以下质量份组分组成：重金属稳定剂1～10份；水20～40份；水泥5～15份；所述的重金属稳定剂由硫化钠、石膏、磷酸盐、磷酸氢盐中至少一种与生石灰按质量比为3～6:1组成。

本发明还提供了一种基于稳定固化剂处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法，该方法是将重金属稳定剂溶于水配成溶液后，与垃圾焚烧飞灰及水泥搅拌混合，养护，使其形成固化体，即可填埋。

优选的方案，水、水泥和重金属稳定剂与生活垃圾焚烧飞灰的质量比为20～40:5～15:1～10:100。

优选的方案，养护时间3～28天。

优选的方案，生活垃圾焚烧飞灰包含Pb、Cd和Ni重金属中的至少一种。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：

1、本发明的稳定固化剂采用的原料简单易得，成本低，容易推广应用。

2、本发明的稳定固化剂能使垃圾焚烧飞灰中的重金属形成稳定化合物，特别适用于Pb、Cd、Ni等重金属的稳定化，适应环境酸度变化的能力较强，对环境不产生二次污染。

3、本发明的稳定固化剂能使垃圾焚烧飞灰形成稳定的固化体，且固化体的强度大，便于运输和长时间储存。

4、本发明的稳定固化剂相对传统的方法水泥的用量大大减少，固化块增容比低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更加详细的说明，本发明的保护范围不限于以下实施例。

以下实施例及对比实施中涉及的Ni、Cd、Pb等浸出，均是按《生活垃圾填埋场污染控制标准》中要求的醋酸缓冲液浸出法(HJ/T300-2007)浸出。

实施例1

某生活垃圾焚烧厂燃烧后炉内收集的飞灰，将硫化钠和生石灰按约3：1的质量比称取，硫化钠和生石灰的总质量按飞灰质量的5％计算，然后混合均匀，用水溶解，搅拌成水溶液，溶液与飞灰质量比约为1：3。将上述水溶液与飞灰和约10％飞灰的水泥混合搅拌均匀，注模养护一周，形成固化块，试块标准养护至7d后无侧限抗压强度为0.35MPa，Ni、Cd、Pb的浸出浓度分别为0.341mg/L、0.107mg/L、0.183mg/L，均低于生活垃圾填埋场入场控制标准，与原飞灰比，增容率仅为0.436，总处理费用低于300元/吨。

对比实施例1

将实施例1中的硫化钠+生石灰替换成：A等量的硫化钠，B等量的生石灰，C等量的重金属稳定剂(硫化钠:生石灰质量比3:1)，做如下三组对照试验，处理原飞灰样(样品中铅、隔和镍的含量如下表1)，在不同的重金属稳定剂处理下的重金属浸出浓度如表1，试验具体步骤及其它药剂添加比例参照实施例1；

表1

	Pb(mg/L)	Cd(mg/L)	Ni(mg/L)
				原飞灰样	1.677	0.335	0.748
A：硫化钠	1.244	0.147	0.573
				B：生石灰	1.301	0.217	0.566
C：硫化钠+生石灰	0.237	0.116	0.358
				垃圾填埋标准	0.25	0.15	0.5

以上试验表明硫化钠、石膏、磷酸盐等必须要搭配生石灰使用，单独使用并不能使处理后的飞灰达到相关的填埋标准。

对比实施例2

某生活垃圾焚烧厂燃烧后炉内收集的飞灰，将硫化钠和生石灰按约3：1的质量比称取，硫化钠和生石灰的总质量按飞灰质量的5％计算，然后混合均匀，用水溶解，搅拌成水溶液，溶液与飞灰质量比约为1：1。将上述水溶液与飞灰和约10％飞灰的水泥混合搅拌均匀，注模养护一周，不能形成固化块，试块标准养护至7d后无侧限抗压强度为0.18MPa，Ni、Cd、Pb的浸出浓度分别为0.520mg/L、0.144mg/L、0.853mg/L，仅Cd的浸出浓度低于生活垃圾填埋场入场控制标准，与原飞灰比，增容率为0.241，总处理费用低于310元/吨。

对比实施例3

某生活垃圾焚烧厂燃烧后炉内收集的飞灰，将硫化钠和生石灰按约3：1的质量比称取，硫化钠和生石灰的总质量按飞灰质量的0.4％计算，然后混合均匀，用水溶解，搅拌成水溶液，溶液与飞灰质量比约为1：5。将上述水溶液与飞灰和约10％飞灰的水泥混合搅拌均匀，注模养护一周，形成固化块，试块标准养护至7d后无侧限抗压强度为0.49MPa，Ni、Cd、Pb的浸出浓度分别为0.641mg/L、0.281mg/L、0.832mg/L，均达不到生活垃圾填埋场入场控制标准，与原飞灰比，增容率为0.417，总处理费用低于200元/吨。

实施例2

某生活垃圾焚烧厂燃烧后炉内收集的飞灰，将石膏和生石灰按约1.5：1的质量比称取，硫化钠和生石灰的总质量按飞灰质量的7％计算，然后混合均匀，用水溶解，搅拌成水溶液，溶液与飞灰质量比约为1：2.5。将上述水溶液与飞灰和约10％飞灰的水泥混合搅拌均匀，注模养护一周，形成固化块，试块标准养护至7d后无侧限抗压强度为0.28MPa，Ni、Cd、Pb的浸出浓度分别为0.297mg/L、0.087mg/L、0.163mg/L，均低于生活垃圾填埋场入场控制标准，与原飞灰比，增容率仅为0.576，总处理费用低于350元/吨。

实施例3

某生活垃圾焚烧厂燃烧后炉内收集的飞灰，将磷酸氢二钠和生石灰按约4：1的质量比称取，硫化钠和生石灰的总质量按飞灰质量的5％计算，然后混合均匀，用水溶解，搅拌成水溶液，溶液与飞灰质量比约为1：4。将上述水溶液与飞灰和约10％飞灰的水泥混合搅拌均匀，注模养护一周，形成固化块，试块标准养护至7d后无侧限抗压强度为0.42MPa，Ni、Cd、Pb的浸出浓度分别为0.344mg/L、0.137mg/L、0.213mg/L，均低于生活垃圾填埋场入场控制标准，与原飞灰比，增容率仅为0.376，总处理费用低于350元/吨。

实施例4

某生活垃圾焚烧厂燃烧后炉内收集的飞灰，将硫化钠和生石灰按约6：1的质量比称取，硫化钠和生石灰的总质量按飞灰质量的8％计算，然后混合均匀，用水溶解，搅拌成水溶液，溶液与飞灰质量比约为1：2。将上述水溶液与飞灰和约7％飞灰的水泥混合搅拌均匀，注模养护一周，形成固化块，试块标准养护至7d后无侧限抗压强度为0.25MPa，Ni、Cd、Pb的浸出浓度分别为0.246mg/L、0.105mg/L、0.143mg/L，均低于生活垃圾填埋场入场控制标准，与原飞灰比，增容率仅为0.336，总处理费用低于430元/吨。

实施例5

某生活垃圾焚烧厂燃烧后炉内收集的飞灰，将磷酸氢二钠和生石灰按约5:1的质量比称取，磷酸氢二钠和生石灰的总质量按飞灰质量的2％计算，然后混合均匀，用水溶解，搅拌成水溶液，溶液与飞灰质量比约为1:3。将上述水溶液与飞灰和约15％飞灰的水泥混合搅拌均匀，注模养护一周，形成固化块，试块标准养护至7d后无侧限抗压强度为0.46MPa，Ni、Cd、Pb的浸出浓度分别为0.233mg/L、0.135mg/L、0.203mg/L，均低于生活垃圾填埋场入场控制标准，与原飞灰比，增容率仅为0.536，总处理费用低于330元/吨。

Claims

1.一种垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂，其特征在于：由以下质量份组分组成：

重金属稳定剂1～15份；

水20～50份；

水泥5～40份；

所述的重金属稳定剂由硫化钠、石膏、磷酸盐、磷酸氢盐中至少一种与生石灰按质量比为1～7:1组成。

2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰的稳定固化剂，其特征在于：由以下质量份组分组成：

重金属稳定剂1～10份；

水20～40份；

水泥5～15份；

所述的重金属稳定剂由硫化钠、石膏、磷酸盐、磷酸氢盐中至少一种与生石灰按质量比为3～6:1组成。

3.基于权利要求1或2所述的稳定固化剂处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：将重金属稳定剂溶于水配成溶液后，与垃圾焚烧飞灰及水泥搅拌混合，养护，使其形成固化体，即可填埋。

4.根据权利要求3所述的基于稳定固化剂处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：水、水泥和重金属稳定剂与生活垃圾焚烧飞灰的质量比为20～40:5～15:1～10:100。

5.根据权利要求3所述的基于稳定固化剂处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：养护时间3～28天。

6.根据权利要求3所述的基于稳定固化剂处理城市生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：所述的生活垃圾焚烧飞灰包含Pb、Cd和Ni重金属中的至少一种。