CN107497819A - 一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明设计一种同步处置飞灰及铬渣的方法，在填埋过程中通过特殊的生化及工程措施，将二者无害化。该法将飞灰及铬渣转移到堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合层上部放置内电解陶粒层；运行过程中，不定期从堆场上部注碳源溶液，不定期将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。

Description

一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法
技术领域
本发明提供一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，将沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣转移至堆场中，通过特殊的生物化学工艺及工程措施，将六价铬及飞灰中的重金属及二噁英同步净化处置，属环境保护领域。
背景技术
截止2016年，我国垃圾焚烧厂219座，每年产生飞灰约400万吨，累计堆放量近4000万吨，其在危险废物中扮演着越来越重要的角色。
垃圾焚烧飞灰因含有较高浓度的重金属、二噁英类持久性有机污染物而被列为危险废弃物，在其转运及露天堆填等过程中，易形成飘尘进入大气，不仅增加空气中的粉尘含量，更会加重雾霾的生态毒性，对大气造成严重污染，危害居民健康和生态环境。
飞灰是一种危险废物，目前主要是填埋，但是填埋占用大量土地，如何在填埋过程将其转化为无害的废物，是需要思考的的。
另外铬渣也是一种危险废物，同样的道理，如果能在填埋过程中逐渐将其转化为无害的产物，将有极大益处。
基于此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明设计一种同步处置飞灰及铬渣的方法，在填埋过程中通过特殊的生化及工程措施，将二者无害化。该法将飞灰及铬渣转移到堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合层上部放置内电解陶粒层；运行过程中，不定期从堆场上部注碳源溶液，不定期将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
本工艺处理飞灰中重金属及二噁英的机理在于，首先硫酸亚铁将铬渣还原，随后沼渣中的硫酸盐还原菌利用碳源将硫酸亚铁转化为硫化物，重金属与硫化物反应生成极低溶解度的沉淀物，大大减少其溶出量，同时进一步将未处置的铬渣无害化。同时利用乙醇等碳源溶液将飞灰中的二噁英萃取进溶液中，二噁英污染物进入渗滤液，随着渗滤液回灌到堆场顶部，在内电解陶粒的作用下，形成电催化效应，产生羟基自由基，进一步促进二噁英的分解；此外，通过控制渗滤液pH，微电解陶粒会释放一定量的铁离子，在电催化所产生的微量羟基自由基作用下，产生芬顿催化效应，更有效的降解二噁英污染，同时过程中将沼渣所产生的难降解有机物去除。
本发明的具体详细技术方案包括以下步骤：
将飞灰及铬渣转移到堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合层上部放置内电解陶粒层；运行过程中，不定期从堆场上部注碳源溶液，不定期将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，混合层中飞灰、铬渣、沼渣、碳源、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：（0.1-10）：（0.01-5）：（0.01-5）：（0-3）：（0-1），混合层高度1-8m；内电解陶粒层高度在0-1m。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，混合层中的碳源为有机废物，包括餐厨垃圾、生活垃圾等。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，混合层高度1-8m；内电解陶粒层层高度在0-1m。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌，喷洒间隔时间在1-48小时范围。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，喷洒回灌时候可以进行pH调节，使回灌渗滤液pH控制在2-6。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，沼渣指有机废水或者固体有机废物厌氧处置后的固体残留物，可以被污泥替代。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，内电解陶粒层高度在0-1m。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，运行期间，堆场上部注碳源溶液的频率为每1-100天注碳源溶液一次。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，营养添加剂指氮源、磷源及微量元素源中的一种或多种，
进一步地，在本发明的一种实施例当中，微量元素源指含有硼、锌、铜、锰、钴中的一种或多种元素的营养物质，碳源溶液指含有乙醇、甲醇、乙酸一种或多种的溶液，其既可以作为微生物碳源，也可以用于萃取土壤中的二噁英，碳源溶液中碳源含量为0-50%。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，碳源溶液可以掺杂硫酸亚铁加入到堆场中。
进一步地，在本发明的一种实施例当中，内电解陶粒可以被其它电解设备替代，飞灰可以是未处理的飞灰，也可以是经过生化或者物理化学处置后的飞灰，铬渣可以被含铬土壤替代。
相比传统的飞灰处理方法，本方法有如下优势：
1．硫酸亚铁将铬渣无害化同时，释放铁跟硫酸盐，铁可以作为芬顿效应的原料，硫酸盐作为沼渣中硫酸盐还原菌的原料进一步参与下一步生化反应反应；
2．通过内电解陶粒，形成电催化效应，进而产生芬顿高级氧化效应，迅速处置飞灰中二噁英污染，同时协同沼渣中微生物代谢并处理二噁英污染，形成高级氧化及生化协同处置二噁英污染的效应；
3．利用沼渣处置飞灰，以废治废，即处置了飞灰，也将沼渣污染无害化；
4．沼渣中硫酸盐还原菌充分利用硫酸亚铁固定化重金属，相比直接使用化学固化剂固定重金属，具有生态安全的特点。
5．磷源、氮源及微量元素的加入进一步促进了沼渣中微生物的活性，增强了其处置POPs污染的能力；
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图。
其中：1，加酸装置；2，内电解陶粒层；3，防渗层；4，混合层；5，导流材料；6，渗滤液储存池。
具体实施方式
实例1
将飞灰及铬渣转移到堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合比例为飞灰、铬渣、沼渣、餐厨垃圾、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：0.5：0.2：0.2：0.15：0.1，层高5m，混合层上部放置内电解陶粒，层高0.1m；运行过程中，每隔1-5天从堆场上部注乙醇溶液，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔1-2天将渗滤液回流至堆场上部进行回灌，回流前调节pH至4。
经过60天处置，堆场中固体六价铬含量从3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆场中固体废物中重金属溶出率降低91%，Pb从5mg/L降低至不足0.1mg/L，Cd从3mg/L降低至不足0.1mg/L，同时二噁英等污染物去除率超过99%，二噁英含量达标。本实例的营养添加剂是磷酸钾、硝酸铵及硝酸钴的混合物，同时添加了微量的锌元素。
实例2
将飞灰及铬渣转移到堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合比例为飞灰、铬渣、沼渣、餐厨垃圾、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：2：0.5：0.4：0.3：0.1，层高5m，混合层上部放置内电解陶粒，层高0.01m；运行过程中，每隔30天从堆场上部注乙醇溶液，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔2天将渗滤液回流至堆场上部进行回灌，回流前调节pH至4。
经过60天处置，堆场中固体六价铬含量从3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆场中固体废物中重金属溶出率降低91%，Pb从5mg/L降低至不足0.1mg/L，Cd从3mg/L降低至不足0.1mg/L，同时二噁英等污染物去除率超过99%，二噁英含量达标。本实例的营养添加剂是磷酸钾、硝酸铵及硝酸钴的混合物，同时添加了微量的锌元素。
实例3
将飞灰及铬渣转移到堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合比例为飞灰、铬渣、沼渣、餐厨垃圾、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：1.5：0.5：0.4：0.2：0.1，层高5m，混合层上部不设置内电解陶粒层；运行过程中，每隔25天从堆场上部注乙醇溶液，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔2天将渗滤液回流至堆场上部进行回灌，回流前调节pH至4。
经过70天处置，堆场中固体六价铬含量从3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆场中固体废物中重金属溶出率降低91%，Pb从5mg/L降低至不足0.1mg/L，Cd从3mg/L降低至不足0.1mg/L，同时二噁英等污染物去除率超过99%，二噁英含量达标。本实例的营养添加剂是磷酸钾、硝酸铵及硝酸钴的混合物，同时添加了微量的锌元素。
实例4
将飞灰及铬渣转移到堆场中；堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设污泥、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合比例为飞灰、铬渣、沼渣、餐厨垃圾、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：2：0.5：0.4：0.3：0.1，层高5m，混合层上部放置内电解陶粒，层高0.01m；运行过程中，每隔30天从堆场上部注乙醇溶液及硫酸亚铁的混合液，随后将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后每间隔2天将渗滤液回流至堆场上部进行回灌，回流前调节pH至4。
经过70天处置，堆场中固体六价铬含量从3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆场中固体废物中重金属溶出率降低91%，Pb从5mg/L降低至不足0.1mg/L，Cd从3mg/L降低至不足0.1mg/L，同时二噁英等污染物去除率超过99%，二噁英含量达标。本实例的营养添加剂是磷酸钾、硝酸铵及硝酸钴的混合物，同时添加了微量的锌元素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是用于飞灰及铬渣处置的堆场内铺设防渗层，底部铺设导流材料，其上部铺设沼渣、碳源、硫酸亚铁、营养添加剂、飞灰及铬渣的混合层，混合层上部放置内电解陶粒层；运行过程中，不定期从堆场上部注碳源溶液，不定期将渗滤液通过底部导流材料收集至渗滤液收集系统中，随后将渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌。
2.如权利要求1所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，混合层中飞灰、铬渣、沼渣、碳源、硫酸亚铁及营养添加剂的添加比例为1：（0.1-10）：（0.01-5）：（0.01-5）：（0-3）：（0-1），混合层高度1-8m；内电解陶粒层高度在0-1m。
3.如权利要求1-2所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，渗滤液回流至堆场顶部进行喷洒回灌，喷洒间隔时间在1-48小时范围，喷洒回灌时候可以进行pH调节，使回灌渗滤液pH控制在2-5。
4.如权利要求1-4所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，沼渣指有机废水或者固体有机废物厌氧处置后的固体残留物，可以被污泥替代。
5.如权利要求1-5所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，运行期间，堆场上部注碳源溶液的频率为每1-100天注碳源溶液一次。
6.如权利要求1-6所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，营养添加剂指氮源、磷源及微量元素源中的一种或多种。
7.如权利要求1-7所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，微量元素源指含有硼、锌、铜、锰、钴中的一种或多种元素的营养物质，碳源溶液指含有乙醇、甲醇、乙酸一种或多种的溶液，其既可以作为微生物碳源，也可以用于萃取飞灰中的二噁英等持久性有机污染物。
8.如权利要求1-7所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，碳源溶液可以掺杂硫酸亚铁加入到堆场中。
9.如权利要求1-8所述的一种填埋场内协同处置垃圾焚烧飞灰及铬渣的方法，其特征是，内电解陶粒可以被其它电解设备替代，飞灰可以是未处理的飞灰，也可以是经过生化或者物理化学处置后的飞灰，铬渣可以被含铬土壤或者其它含铬废物替代。
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