CN107127204A - 不同粒径固体废弃物安定化的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种不同粒径固体废弃物安定化的方法，包含以下步骤：将一不同粒径固体废弃物与一液体混合后形成一浆体，并将该浆体注入一浆体反应槽；该浆体反应槽利用一第一气体从该浆体浮选分离出一小粒径固体废弃物浆体；将该小粒径固体废弃物浆体注入一超重力反应槽，使该超重力反应槽利用一第二气体安定化该小粒径固体废弃物浆体；及利用一固液分离设备将该小粒径固体废弃物浆体中的小粒径固体废弃物及该液体固液分离，以取得安定化的一小粒径固体废弃物。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物处理方法，特别是指一种不同粒径固体废弃物安定化的方法及系统。
背景技术
由于炼钢产生的固体废弃物的成分与天然砂石极为相似，具体包括炉碴、飞灰、底灰及集尘灰等组成物，且物化特性优异(例如：耐磨、耐高温、及耐腐蚀等)，相当适合应用于土木与建筑工程，因此具经济效益；然而，以转炉石为例，其含有不稳定成份，包括：游离态氧化钙(Free-CaO)与氢氧化钙(Ca(OH)2)等，需经妥善的安定化处理程序，使具应用可行性，否则易造成高碱度及回胀问题，产生路基膨胀破裂或造成地基松动等严重安全问题。
固体废弃物粒料依尺寸大小分类，可分为粗粒料与细粒料，一般以#4号筛(约为4.75mm)作为分界。详细定义为完全通过3/8号筛(约为9.5mm)及重量比85％以上通过#4号筛(约为4.75mm)的粒料称为「细粒料」。
现已有的炼钢固体废弃物安定化程序，如室外自然养生法、高压蒸气养生法、常压蒸气养生法、闷罐法、滚筒法、及改质法等，皆可有效去除游离态氧化钙与氢氧化钙，达到固体废弃物安定化目的。
然而，部分固体废弃物安定化技术，如倾倒于厂内或室外等，易造成扬尘产生环境污染；同时，部分安定化技术需消耗额外资源(如蒸气等)或操作于高温高压环境下，其设备制造与维修成本高，且高压操作恐产生安全隐患。
此外，有些固体废弃物安定化技术所需时间长，或需较大的占地面积。以室外自然养生法为例，其系将固体废弃物堆置于室外，利用大气中水气及二氧化碳等产生水化反应，所需安定化时间较长，且需广大的处理面积，大量处理较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以快速且大量地针对不同粒径固体废弃物安定化的方法及系统。
本发明不同粒径固体废弃物安定化的方法，包含以下步骤：步骤(A)将一不同粒径固体废弃物与一液体混合后形成一浆体，并将该浆体注入一浆体反应槽；步骤(B)该浆体反应槽利用一第一气体从该浆体浮选分离出一小粒径固体废弃物浆体；步骤(C)将该小粒径固体废弃物浆体注入一超重力反应槽，使该超重力反应槽利用一第二气体安定化该小粒径固体废弃物浆体，以产生一安定化小粒径固体废弃物浆体；及步骤(D)利用一固液分离设备对该安定化小粒径固体废弃物浆体进行固液分离，以取得一安定化小粒径固体废弃物。
在一些实施态样中，该液体是去离子水、自来水及制程废水其中之一或是其任意组合。
在一些实施态样中，该第一气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合，且在步骤(B)中，该第一气体会去除该小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙。
在一些实施态样中，该第二气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合，且在步骤(C)中，该第二气体去除该小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙。
在一些实施态样中，该不同粒径固体废弃物是炉碴、飞灰、底灰及集尘灰其中之一。
本发明不同粒径固体废弃物安定化的系统在一些实施态样中，是包含：一混合槽、一浆体反应槽、一超重力反应槽及一固液分离设备。该混合槽将一不同粒径固体废弃物与一液体混合以产生一浆体，并输出该浆体。该浆体反应槽接收来自该混合槽所输出的该浆体，并接受一第一气体输入，该浆体反应槽利用该第一气体从该浆体浮选分离出一小粒径固体废弃物浆体，并输出该小粒径固体废弃物浆体。该超重力反应槽接收来自该浆体反应槽所输出的该小粒径固体废弃物浆体，并接受一第二气体输入，该超重力反应槽利用该第二气体安定化该小粒径固体废弃物浆体，以输出一安定化小粒径固体废弃物浆体。该固液分离设备接收来自该超重力反应槽的该安定化小粒径固体废弃物浆体，并将其固液分离，以获得一小粒径固体废弃物并输出。
在一些实施态样中，该浆体反应槽还利用该第一气体浮选分离出一大粒径固体废弃物浆体且将其输出，并且利用该第一气体去除该小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙，并输出使用剩下的第一气体。
在一些实施态样中，该超重力反应槽还接受来自该浆体反应槽所输出的该第一气体。
在一些实施态样中，该液体是去离子水、自来水及制程废水其中之一或是其任意组合。
在一些实施态样中，该第一气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合。
在一些实施态样中，该第二气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合。
在一些实施态样中，该不同粒径固体废弃物是炉碴、飞灰、底灰及集尘灰其中之一。
本发明的有益效果在于：透过浆体反应槽筛选出小粒径固体废弃物，并利用重力反应槽提高二氧化碳源气体与小粒径固体废弃物的碳酸化效率，进而快速且大量地取得安定化的小粒径固体废弃物。
附图说明
图1是一流程图，说明本发明不同粒径固体废弃物安定化的方法的一实施例；
图2是一系统示意图，说明该实施例；
图3是一侧视示意图，说明该实施例的一浆体反应器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1及图2，本发明不同粒径固体废弃物安定化的方法的一实施例包含以下步骤：
首先，如步骤S01，将不同粒径固体废弃物及一液体混合形成一浆体，并将该浆体注入一浆体反应槽2，该浆体的固液比应介于1：5至1：30间。在本实施例中，该不同粒径固体废弃物包含炉碴、飞灰、底灰、集尘灰等组成物，而炉碴可以是高炉碴、转炉碴、精炼炉碴、脱硫渣及电弧炉碴其中之一。此外，该液体可以是去离子水、自来水及制程废水其中之一或是其任意组合。
然后，如步骤S02，该浆体反应槽2利用一第一气体从该浆体浮选分离出一小粒径固体废弃物浆体及一大粒径固体废弃物，在本实施例中，该小粒径固体废弃物应小于150微米，该大粒径固体废弃物应大于150微米。除此之外，该第一气体还会与小粒径固体废弃物浆体进行化学反应，以去除小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙。在本实施例中，该第一气体为含二氧化碳源的气体，它可以是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合。
接着，如步骤S03，浆体反应槽2将浮选出的该小粒径固体废弃物浆体注入一超重力反应槽3，使该超重力反应槽3利用一第二气体再次去除尚存在该小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙，以安定化该小粒径固体废弃物浆体，并因而产生一安定化小粒径固体废弃物浆体。在本实施例中，该第二气体为含二氧化碳源的气体，它可以是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合。
最后，如步骤S04，超重力反应槽3将安定化小粒径固体废弃物浆体输出至一固液分离设备4，以利用固液分离设备4将该安定化小粒径固体废弃物浆体进行固液分离，使其中的小粒径固体废弃物及液体固液分离，以取得一安定化小粒径固体废弃物。
参阅图2及图3，本发明实现上述方法的不同粒径固体废弃物安定化的系统之一实施例包含：一混合槽1、一浆体反应槽2、一超重力反应槽3、一固液分离设备4及二泵5。
该混合槽1将一包含有大粒径固体废弃物61及小粒径固体废弃物62的不同粒径固体废弃物与一液体混合，以产生一浆体，并透过混合槽1的混合槽出口11输出该浆体至浆体反应槽2。
该浆体反应槽2包括一底壁21、一自该底壁21周缘向上延伸的围绕壁22、一与该底壁21相间隔并连接该围绕壁22的顶壁23、一设置于该围绕壁22上并连接该混合槽出口11的第一入料口24、一设置于该围绕壁22且靠近该底壁21的第一出料口25、一设置于该底壁21的第一入气口27、一设置于该围绕壁22上的第二出料口26、一设置于该顶壁23上的第一气体出口28及一呈一斜面设置于该浆体反应槽2内部底端的气体分散器29。
该气体分散器29乃一具有数个细微小孔293的盘状物，并将该浆体反应槽2的内部分隔成为一第一容置空间291及一第二容置空间292，且该气体分散器29的细微小孔293的大小小于该不同粒径固体废弃物中的最小粒径固体废弃物，以避免固体废弃物掉落至第二容置空间292中。上述第一入料口24、第一出料口25、第二出料口26及第一气体出口28皆与该第二容置空间292相连通，该第一入气口27则与该第一容置空间291相连通。
该超重力反应槽3包括一透过其中之一泵5与该第二出料口26连接的第二入料口31、一用以输出气体的第二气体出口32、一与该第一气体出口28连接的第二入气口33、一第三出料口34及一第三入气口35。
该固液分离设备4包括一透过其中之一泵5与该第三出料口34连接的第三入料口41、用来输出固体的第四出料口42，及用来输出液体的第五出料口43。
该浆体反应槽2透过该第一入料口24接收该浆体后，该第一气体经由该第一入气口27往箭头A的方向注入该第一容置空间291内，并透过该气体分散器29进入该第二容置空间292中，该第一气体从浆体中浮选出一小粒径固体废弃物浆体，使小粒径固体废弃物浆体漂浮至第二容置空间292的顶部，并同时与小粒径固体废弃物浆体进行化学反应，以去除小粒径固体废弃物浆体中的小粒径固体废弃物62的游离态氧化钙与氢氧化钙。然后小粒径固体废弃物浆体经由第二出料口26往箭头C的方向排出该浆体反应槽2，而该大粒径固体废弃物浆体中的大粒径固体废弃物61则由于该气体分散器29呈一斜面朝向第一出料口25设置，因重力作用而往箭头B的方向往该第一出料口25滚动而滑出该浆体反应槽2。而未使用完毕的第一气体则透过该第一气体出口28排出。
除此之外，在本实施例中，该浆体反应槽2还包括一对应该第一入料口24设置于该浆体反应槽2内的第一隔板221，及一对应该第二出料口26设置于该浆体反应槽2内的第二隔板222。该第一隔板221一端连接该围绕壁22内壁面，并平行该围绕壁22内壁面往该底壁21方向延伸，以避免该浆体回流至该第一入料口24。该第二隔板222一端连接该围绕壁22内壁面，并平行该围绕壁22内壁面往该顶壁23方向延伸，以避免该小粒径固体废弃物浆体回流。
该超重力反应槽3自该第二入气口33接收未使用完的第一气体、自该第三入气口35接收该第二气体，及透过该泵5自该第二入料口31接收该小粒径固体废弃物浆体。于该超重力反应槽3内，该第一气体及该第二气体再次去除该小粒径固体废弃物浆体中游离态氧化钙与氢氧化钙，使该小粒径固体废弃物浆体安定化，因而产生一安定化小粒径固体废弃物浆体并将其自该第三出料口34输出至固液分离设备4，而未反应完毕的第一气体及第二气体，经由该第二气体出口32排出该超重力反应槽3外。
该固液分离设备4则透过该泵5将自该第三入料口输入的安定化小粒径浆体进行固液分离，以分出固体的一小粒径固体废弃物62及液体，并分别自该第四出料口42及该第五出料口43输出小粒径固体废弃物62及液体。
综上所述，透过该浆体反应槽2以第一气体浮选出小粒径固体废弃物浆体，并去除小粒径固体废弃物浆体中游离态氧化钙与氢氧化钙，再利用超重力反应槽3再次去除小粒径固体废弃物浆体游离态氧化钙与氢氧化钙，使小粒径固体废弃物浆体安定化，以产生一安定化小粒径固体废弃物浆体，最后透过该固液分离设备4对安定化小粒径固体废弃物浆体进行固液分离，而取得安定化的小粒径固体废弃物62，故确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (12)
1.一种不同粒径固体废弃物安定化的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤(A)将一不同粒径固体废弃物与一液体混合后形成一浆体，并将该浆体注入一浆体反应槽；
步骤(B)该浆体反应槽利用一第一气体从该浆体浮选分离出一小粒径固体废弃物浆体；
步骤(C)将该小粒径固体废弃物浆体注入一超重力反应槽，使该超重力反应槽利用一第二气体安定化该小粒径固体废弃物浆体，以产生一安定化小粒径固体废弃物浆体；及
步骤(D)利用一固液分离设备对该安定化小粒径固体废弃物浆体进行固液分离，以取得一安定化小粒径固体废弃物。
2.如权利要求1所述的不同粒径固体废弃物安定化的方法，其特征在于：该液体是去离子水、自来水及制程废水其中之一或是其任意组合。
3.如权利要求1所述的不同粒径固体废弃物安定化的方法，其特征在于：该第一气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合，且在步骤(B)中，该第一气体会去除该小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙。
4.如权利要求3所述的不同粒径固体废弃物安定化的方法，其特征在于：该第二气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合，且在步骤(C)中，该第二气体去除该小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙。
5.如权利要求1所述的不同粒径固体废弃物安定化的方法，其特征在于：该不同粒径固体废弃物是炉碴、飞灰、底灰及集尘灰其中之一。
6.一种不同粒径固体废弃物安定化的系统，其特征在于，该系统包含：
一混合槽，将一不同粒径固体废弃物与一液体混合以产生一浆体，并输出该浆体；
一浆体反应槽，接收来自该混合槽所输出的该浆体，并接受一第一气体输入，该浆体反应槽利用该第一气体从该浆体浮选分离出一小粒径固体废弃物浆体，并输出该小粒径固体废弃物浆体；
一超重力反应槽，接收来自该浆体反应槽所输出的该小粒径固体废弃物浆体，并接受一第二气体输入，该超重力反应槽利用该第二气体安定化该小粒径固体废弃物浆体，以输出一安定化小粒径固体废弃物浆体；及
一固液分离设备，接收来自该超重力反应槽的该安定化小粒径固体废弃物浆体，并将其固液分离，以获得一小粒径固体废弃物并输出。
7.如权利要求6所述的不同粒径固体废弃物安定化的系统，其特征在于：该浆体反应槽还利用该第一气体浮选分离出一大粒径固体废弃物浆体且将其输出，并且利用该第一气体去除该小粒径固体废弃物浆体中的游离态氧化钙与氢氧化钙，并输出使用剩下的第一气体。
8.如权利要求7所述的不同粒径固体废弃物安定化的系统，其特征在于：该超重力反应槽还接受来自该浆体反应槽所输出的该第一气体。
9.如权利要求6所述的不同粒径固体废弃物安定化的系统，其特征在于：该液体是去离子水、自来水及制程废水其中之一或是其任意组合。
10.如权利要求6所述的不同粒径固体废弃物安定化的系统，其特征在于：该第一气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合。
11.如权利要求6所述的不同粒径固体废弃物安定化的系统，其特征在于：该第二气体为含二氧化碳源的气体，其是烟囱排气、热风炉排气、加热炉排气及纯二氧化碳钢瓶提供的气体其中之一或是其任意组合。
12.如权利要求6所述的不同粒径固体废弃物安定化的系统，其特征在于：该不同粒径固体废弃物是炉碴、飞灰、底灰及集尘灰其中之一。
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