CN108593693B - 一种基于xrf检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法。本发明进一步提供了一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统。本发明更进一步提供了基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统的使用方法。本发明提供的一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其系统，能够对飞灰稳定化处理过程中每批次飞灰重金属总量进行实时检测，不仅能够有效地避免飞灰因加药量不足导致的稳定化不达标，还能避免因加药量过多导致的药剂浪费的现象，提高了系统处理问题的反应速度，将飞灰稳定化处理由粗放化改进为精细化管理。

Description

一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其 系统

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其系统，具体涉及一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的螯合剂和水投加方法、飞灰稳定化药剂投加系统及其使用方法。

背景技术

生活垃圾焚烧厂烟气净化系统飞灰(以下简称飞灰)是一种危险废物，其中含有大量的重金属，如Pb、Cr、Zn、Cu、As、Cd、Hg、Ba、Ni等，必须经过稳定化处理且每一批次处理后的飞灰都必须检验合格才能进行填埋处置。最常用的飞灰稳定化处理技术是化学药剂螯合法，即将螯合剂稀释后与飞灰进行搅拌，重金属离子与螯合剂发生螯合反应被固定，降低了重金属浸出浓度。实际生产中，普遍采用固定的药剂投加比例，由于飞灰重金属总量的波动范围比较大，如果按飞灰重金属总量最大值所需的螯合剂量进行投加，大部分时段螯合剂的投加量都将过剩，特别是在一些干法烟气净化工艺(比如喷洒消石灰为主)中，飞灰原灰中的重金属含量本身比较低，原灰本身的浸出毒性已经完全达到了飞灰入场填埋标准，此时继续加入螯合剂对稳定化效果没有促进作用，却造成成本增加；另一方面，如果飞灰中重金属总量突然增加，而当前的生产线全都是按照固定螯合剂投加比例，将会出现螯合剂投加量不足问题，增加飞灰浸出毒性不达标的风险。最理想的状态是在生产线上，能够对每一批次飞灰重金属总量进行快速、定量的检测分析，然后实时调控螯合剂投加比例，既能保证飞灰稳定化处理达标，也能降低药剂投加成本。飞灰重金属总量的传统测定方法是采用“消解预处理+ICP-OES检测”，该方法预处理过程耗时长，第三方检测实验室一般需要5～7天才能提供检测报告，根本无法实时指导飞灰预处理工作。

X射线荧光光谱(X Ray Fluorescence Spectrometry)分析，简称XRF分析，是一种快速、无损的检测方法，适用于粉末、块状等物品的检测，每个样品只需1～3min即可测得重金属的总量，正好满足飞灰稳定化生产过程的快速、准确的要求。

但是，目前还未有关于将XRF应用到飞灰稳定化处理生产过程的应用和报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其系统，能够在飞灰稳定化处理过程中做到飞灰重金属总量的实时检测，并通过比较确定螯合剂与水添加量，做到智能化调控，从而有效地降低成本，提高稳定化飞灰的达标率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法，包括以下步骤：

1)在同一场所中采集第一批次的飞灰样品，获得每份飞灰样品中主控元素的XRF检测浓度值；

2)制备各飞灰样品的浸出液样本，采用光谱分析仪器测定各浸出液样本中各主控元素的含量，筛选出合限浸出液样本，将其对应的飞灰样品的各主控元素的XRF检测最大浓度值作为各主控元素的A值；

3)制备各飞灰样本的螯合灰样本的浸出液，采用光谱分析仪器测定各螯合灰样本的浸出液中各主控元素的含量，筛选出合限浸出液，将其对应的飞灰样品的各主控元素的XRF检测最大浓度值作为各主控元素的B值；

4)对于步骤3)中不合限浸出液对应的飞灰样品，调整螯合灰样本制备用药剂中螯合剂的比例，直至所有不合限浸出液均检测合限；

5)在同一场所中将其他待处理的飞灰的样品采用XRF检测样品中各主控元素的浓度值X，将X值分别与相应主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂并投加对应药剂。

步骤2)、3)或4)中，所述合限是指浸出液中各主控元素的浓度值低于相应主控元素的稳定化控制限值。

较佳地，所述一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法，具体包括以下步骤：

A)在同一场所中采集第一批次的飞灰样品，分别采用XRF仪器检测第一批次中每份飞灰样品，获得每份飞灰样品中各主控元素的XRF检测浓度值；

B)获得A值：平行制备第一批次中每份飞灰样品的浸出液样本，再分别采用光谱分析仪器测定各浸出液样本中各主控元素的含量，然后分别将各浸出液样本中主控元素的含量与相应主控元素的稳定化控制限值进行比较，筛选出主控元素的含量低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液样本，将筛选出的浸出液样本所对应的飞灰样品中相应主控元素的XRF检测的最大浓度值设为该主控元素的A值；

C)获得B值：平行制备第一批次中每份飞灰样品的螯合灰样本，所述螯合灰样本通过向飞灰样品中投加药剂进行螯合获得，所述药剂包括螯合剂和水，制备螯合灰样本时，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，螯合剂与飞灰样品的质量百分比为M％，将各螯合灰样本平行制备其浸出液，再分别采用光谱分析仪器测定各螯合灰样本的浸出液中各主控元素的含量，然后分别将各螯合灰样本的浸出液中各主控元素的含量与相应主控元素的稳定化控制限值进行比较，筛选出主控元素的含量低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液，将筛选出的螯合灰样本的浸出液所对应的飞灰样品中相应主控元素的XRF检测的最大浓度值设为该主控元素的B值；

D)确定Y值：对步骤3)中至少有一个主控元素的含值不低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液对应的飞灰样品，平行制备螯合灰样本，制备螯合灰样本时，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，预设一Y值，螯合剂与飞灰样品的质量百分比为(M+Y)％，将本步骤制备的各螯合灰样本平行制备其浸出液，再分别采用光谱分析仪器测定各螯合灰样本的浸出液中主控元素的含量；分别将各螯合灰样本的浸出液中主控元素的含量与相应主控元素的稳定化控制限值进行比较，若各浸出液主控元素的含量均低于相应主控元素的稳定化控制限值，则将预设的Y值确定为该主控元素的Y值；若至少有一个浸出液主控元素的含量不低于相应主控元素的稳定化控制限值，则改变预设的Y值并重复本步骤直至能确定各主控元素的Y值；

E)在同一场所中将其他待处理的飞灰的样品采用XRF检测样品中各主控元素的浓度值X，将X值分别与相应主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量。

优选地，步骤A)中，所述同一场所为同一座生活垃圾焚烧厂。

优选地，步骤A)中，所述第一批次的飞灰样品的采集方式为：对同一座生活垃圾焚烧厂的飞灰原灰进行取样，采集样品总数≥20份，采集频次≥1次/天，连续采集时间为10-70天。更优选地，所述第一批次的飞灰样品的采集方式为：采集样品总数为20-30份，采集频次为1-3次/天，连续采集时间为20-40天。

步骤B)、C)或D)中，所述平行制备是指取相同质量的飞灰样品，采用相同条件进行制备。

优选地，步骤B)、C)或D)中，所述光谱分析仪器选自原子吸收光谱仪(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)、电感耦合等离子体发射光谱质谱联用仪(ICP-MS)中的一种。

优选地，步骤B)、C)或D)中，所述光谱分析仪器测定主控元素含量的方法为本领域常规使用的仪器分析方法。

优选地，所述主控元素选自Pb、Cr、Zn、Cu、As、Cd、Hg、Ba或Ni元素中的一种或多种组合。

更优选地，所述主控元素为Pb、Cr、Zn、Cu、As、Cd、Hg、Ba和Ni元素。

更优选地，所述主控元素为Pb元素。

优选地，步骤B)、C)或D)中，所述浸出液的制备方法为标准HJ557-2010《固废废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》记载的方法时，所述主控元素的稳定化控制限值为国家标准GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》记载的数值。

更优选地，所述主控元素中，Pb稳定化控制限值为5mg/L，Cr稳定化控制限值为12mg/L，Zn稳定化控制限值为75mg/L，Cu稳定化控制限值为75mg/L，As稳定化控制限值为2.5mg/L，Cd稳定化控制限值为0.50mg/L，Hg稳定化控制限值为0.25mg/L，Ba稳定化控制限值为150mg/L，Ni稳定化控制限值为15mg/L。

优选地，步骤B)、C)或D)中，所述浸出液的制备方法为HJ/T300-2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》记载的方法时，所述主控元素的稳定化控制限值为国家标准GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》记载的数值。

更优选地，所述主控元素中，Pb稳定化控制限值为0.25mg/L，Cr稳定化控制限值为4.5mg/L，Zn稳定化控制限值为100mg/L，Cu稳定化控制限值为40mg/L，As稳定化控制限值为0.3mg/L，Cd稳定化控制限值为0.15mg/L，Hg稳定化控制限值为0.05mg/L，Ba稳定化控制限值为25mg/L，Ni稳定化控制限值为0.5mg/L。

优选地，步骤B)、C)或D)中，所述N％为20-60％。更优选地，所述N％为20-45％。所述N％为预设的经验值，是本领域技术人员通过实验获得。

优选地，步骤C)或D)中，所述M％为0.1-20％。更优选地，所述M％为1-4％。所述M％为预设的经验值，是本领域技术人员通过实验获得。

优选地，步骤D)中，所述Y的预设值选自0.1-10。更优选地，所述Y的预设值选自0.5-4。所述Y为预设的经验值，Y％为使各浸出液主控元素的含量均低于相应主控元素的稳定化控制限值而要增加的螯合剂与飞灰样品的质量百分比，是本领域技术人员通过实验获得。

优选地，步骤C)中，所述水与飞灰样品投加的质量百分比为(N-M)％。

优选地，步骤D)中，所述水与飞灰样品投加的质量百分比为(N-M-Y)％。

优选地，步骤C)中，所述螯合的搅拌时间为3-5min。更优选地，所述螯合的搅拌时间为5min。

优选地，步骤C)中，所述螯合剂为常见使用的具有螯合功能的化学试剂，可以从市场上购买获得。所述螯合剂能够与飞灰中的重金属离子进行螯合反应，降低重金属离子的浸出比例，实现飞灰的稳定化处理。

更优选地，所述螯合剂选自二甲基二硫代氨基甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸钾、二乙基二硫代氨基甲酸钾、磷酸、三巯三嗪三钠(TMT)、N,N-哌嗪二硫代氨基甲酸钾、N,N-哌嗪二硫代氨基甲酸钠、乙二胺四乙酸四钠、二乙烯三胺硫代氨基甲酸钠、二乙烯三胺硫代氨基甲酸钾、聚胺二硫代氨基甲酸钠、聚胺二硫代氨基甲酸钾中的一种或多种组合。

优选地，步骤C)中，所述螯合灰样本需要进行养护，所述养护在阴凉干燥处进行，所述养护时间为8-24h。更优选地，所述养护时间为24h。

优选地，步骤C)中，所述螯合灰样本呈颗粒状或团块状。所述螯合灰样本颗粒的粒径≥2mm。所述螯合灰样本不宜出现粉末状螯合灰，不得出现灰白色的干粉灰。

优选地，步骤E)中，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量的方法为：

当各主控元素的X≤A时，在飞灰样品中投加水，水与飞灰样品的质量百分比为N％；

当各主控元素的X≤B且至少一个主控元素的A＜X≤B时，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，其中螯合剂与飞灰样品的质量百分比为M％，水与飞灰样品的质量百分比为(N-M)％；

当至少一个主控元素的X＞B时，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，其中螯合剂与飞灰样品的质量百分比为(M+Y_max)％，水与飞灰样品的质量百分比为(N-M-Y_max)％，所述Y_max为X＞B的主控元素所对应的最大Y值。

更优选地，所述A值为50-2000mg/kg。

更优选地，所述B值为150-6000mg/kg。

上述用水选自工业生产用水或自来水中的一种。

本发明第二方面提供一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统，包括以下部件：

飞灰进料机构，所述飞灰进料机构用于放置飞灰；

药剂投加机构，所述药剂投加机构用于放置药剂，所述药剂包括螯合剂和水；

混炼机构，所述混炼机构分别经管路与飞灰进料机构、药剂投加机构相连通，用于将飞灰与螯合剂、水进行混炼；

检测机构，所述检测机构与飞灰进料机构相连接，用于检测放置于飞灰进料机构的飞灰中主控元素的浓度值；

控制机构，与检测机构及药剂投加机构相连接，用于接收检测机构发出的飞灰中主控元素的浓度值数据信号，向药剂投加机构发送投加螯合剂和水信号。

优选地，所述飞灰进料机构包括有飞灰储仓和称重斗，所述飞灰储仓与称重斗经管路相连通。

更优选地，所述飞灰储仓为存放飞灰的容器。所述飞灰储仓为常规使用的存放飞灰的容器，可从市场上购买获得。所述飞灰储仓的上部为圆筒状、下部为倒圆锥状。所述飞灰储仓的高度为20-30m，所述飞灰储仓的圆筒状部分的内径≥8m。

更优选地，所述称重斗为称取飞灰重量的容器。所述称重斗为常规使用的称取飞灰重量的容器，可从市场上购买获得。所述称重斗的上部为圆筒状、下部为倒圆锥状。所述称重斗的底部加装电子称重装置，可以将重量数据传输到电脑进行显示。

优选地，所述药剂投加机构包括有加药装置、加水装置和混合管路，所述加药装置包括有药剂储罐、加药管路，所述加药管路上设有加药控制单元，所述加药管路一端与药剂储罐相连通；所述加水装置包括有储水罐、加水管路，所述加水管路上设置加水控制单元，所述加水管路一端与储水罐相连通；所述混合管路的一端分别与加药管路的另一端、第一加水管路的另一端相连通，所述混合管路的另一端与混炼机构相连通。

更优选地，所述药剂储罐用于放置螯合剂。更优选地，所述储水罐用于放置水。

更优选地，所述混合管路的长度不小于所述混合管路的管道直径的5倍。其能够保证药剂与水有一段距离可以充分混合。如果距离过短，则药剂与水还没有来得及充分混合即加入到飞灰中了，不利于药剂与飞灰充分反应。

更优选地，所述加药控制单元包括有第一流量控制部件、第一调节阀。所述第一流量控制部件和第一调节阀设置在加药管路上。进一步优选地，所述第一流量控制部件选自具有单一流量控制模块或组合流量控制模块中的一种。

更优选地，所述加水控制单元包括有第二流量控制部件、第二调节阀。所述第二流量控制部件和第二调节阀设置在加水管路上。进一步优选地，所述第二流量控制部件选自具有单一流量控制模块或组合流量控制模块中的一种。

更进一步优选地，所述单一流量控制模块为具有计量功能的泵。

更进一步优选地，所述组合流量控制模块包括有不具有计量功能的泵和流量计。

上述第一调节阀、第二调节阀为常规使用的电磁阀。所述具有计量功能的泵、不具有计量功能的泵均为常规使用的泵。所述流量计为常规使用的具有计量功能的流量计。

优选地，所述混炼机构经管路与称重斗相连通。

优选地，所述混炼机构为混炼机。所述混炼机为常规使用的混炼机，可从市场上购买获得。所述混炼机构将称重斗中的飞灰与加药装置中的螯合剂、加水装置中的水充分搅拌混合，实现飞灰稳定化处理。

优选地，所述检测机构为X射线荧光光谱仪，用于对飞灰中主控元素的浓度值进行XRF检测。

所述控制机构为常规使用的控制器。本领域技术人员均了解，所述控制器的计算比较、判断、输出指令过程、均可以利用现有技术中的集成电路模块、可编程逻辑器件、其它硬件或安装相应的软件模块来实现。例如具体来说，所述控制机构为西门子公司生产的S7-200可编程控制器，具体型号为6ES7216-2AD23-0XB8。

优选地，所述控制机构上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时，可实现将来自检测机构的飞灰中主控元素的浓度值数据与预设的主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量。

所述控制机构内储存有本发明中一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法所获得的各主控元素的设定值A值、B值，以及对应的N％值、M％值和Y％值。将检测机构检测待处理的飞灰后获得的飞灰中各主控元素的浓度值X，与控制机构内储存的相应主控元素的设定值A值、B值进行比较，根据本发明中确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量的方法，从而获得待处理的飞灰对应处理后达到填埋标准所需的螯合剂和水添加比例，从而控制药剂投加机构投加相应含量的螯合剂和水。所述X可取自一个样品的测量值或多个平行样品测量值的平均值，作为该批次飞灰的主控元素总量的代表值。

优选地，所述控制机构分别与药剂投加机构中的加药装置、加水装置相连接，用于向加药装置发送投放螯合剂信号，向加水装置发送投放水信号，所述加药装置接收投放螯合剂信号后投放相应含量的螯合剂，所述加水装置接收投放水信号后投放相应含量的水。

更优选地，所述控制机构与加药装置中的加药控制单元相连接，用于向加药控制单元中的第一流量控制部件发送投放螯合剂信号，所述第一流量控制部件接收投放螯合剂信号后从药剂储罐中抽取螯合剂，并对螯合剂的含量进行计量后向控制机构发送螯合剂含量信号，所述控制机构接收螯合剂含量信号后再向第一调节阀发送启动阀信号，所述第一调节阀接收启动阀信号后开启或关闭第一调节阀。

更优选地，所述控制机构与加水装置中的加水控制单元相连接，用于向加水控制单元中的第二流量控制部件发送投放水信号，所述第二流量控制部件接收投放水信号后从储水罐中抽取水，并对水的含量进行计量后向控制机构发送水含量信号，所述控制机构接收水含量信号后再向第二调节阀发送启动阀信号，所述第二调节阀接收启动阀信号后开启或关闭第二调节阀。

进一步优选地，所述第一流量控制部件或第二流量控制部件通过单一流量控制模块从药剂储罐中抽取螯合剂或储水罐中抽取水，并对螯合剂或水的含量进行计量。

进一步优选地，所述第一流量控制部件或第二流量控制部件通过组合流量控制模块中的泵从药剂储罐中抽取螯合剂或储水罐中抽取水，并通过组合流量控制模块中的流量计对螯合剂或水的含量进行计量。

本发明第三方面提供一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统的使用方法，包括以下步骤：

a)在飞灰进样机构内放置飞灰，在药剂投加机构内分别放置药剂，所述药剂包括螯合剂和水；

b)通过控制机构接收检测机构测定飞灰进样机构内飞灰中主控元素的浓度值，并控制药剂投加机构进行投放螯合剂和水，使飞灰、螯合剂和水在混炼机构进行混炼，实现飞灰稳定化处理。

优选地，步骤a)中，所述飞灰放置在飞灰进料机构的飞灰储仓中，并经管路进入称重斗。

优选地，步骤a)中，所述螯合剂放置在药剂投加机构的加药装置内。更优选地，所述螯合剂放置在所述加药装置的药剂储罐内。

优选地，步骤a)中，所述水放置在药剂投加机构的加水装置内。更优选地，所述水放置在所述加水装置的储水罐内。

优选地，步骤b)中，所述检测机构对称重斗内的飞灰进行主控元素含量的测定，将测定获得的飞灰中主控元素的浓度值数据信号发送至控制机构中与设定值进行比较后作出判断，向药剂投加机构发送投加相应含量的鳌合剂和水信号。

优选地，步骤b)中，所述飞灰由飞灰进样机构中称重斗经管路进入混炼机构，所述螯合剂由药剂投加机构中加药装置的药剂储罐经加药管路进入混合管路，所述水由药剂投加机构中加水装置的储水罐经加水管路进入混合管路，所述螯合剂与水在混合管路中混合形成螯合剂溶液后进入混炼机构，所述飞灰与螯合剂溶液在混炼机构内混炼。

如上所述，本发明提供的一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其系统，利用XRF分析仪器对大量飞灰样品进行检测分析，并对这些飞灰添加化学螯合剂进行稳定化处理，可以针对任何一个飞灰样品，通过XRF仪器分析，将飞灰样品所含的主控元素的XRF数据与控制机构内的存储数据进行比对，得出使该飞灰样品达到稳定化处理要求的最佳螯合剂和水用量。该系统能够对飞灰稳定化处理过程中每批次飞灰主控元素浓度值进行实时检测，并通过控制机构对比确定螯合剂和水添加量，指挥加药装置实施加螯合剂并通过加水装置实施加水，做到智能化调控，不仅能够有效地避免飞灰因加药量不足导致的稳定化不达标，还能避免因加药量过多导致的药剂浪费的现象。

本发明提供的一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其系统，充分地考虑到实际工作中的螯合剂和工艺水的添加是一个动态平衡系统，要求螯合剂与工艺水的总量保持定值，以使稳定化处理后的飞灰在外观上呈现小颗粒状，而所需要的螯合剂和工艺水的溶液量是相对固定的，如果工艺水加的太少，飞灰太干，稳定化后的飞灰会出现粉尘、粉末，既无法保证稳定化效果，也会出现飞灰扬尘；如果工艺水加的太多，导致稳定化后的飞灰含水率过大，飞灰呈大块团装、泥状，黏性比较大，既浪费工艺水和药剂，也不利于快速将稳定化飞灰从容器中倒出来。可见，由于每批次的飞灰中主控元素总量不同，需要的螯合剂量也不同，现在生产实践中的固定药剂法存在浪费药剂现象和可能不达标的风险。通过在线XRF检测能实时计算出每批次飞灰所需的螯合剂和水投加量，使得处理效果更为优化。本发明不仅能够保证出厂飞灰稳定达标，还能减少螯合剂的投加成本，更加符合现代智能化水平的发展，提高了系统处理问题的反应速度，将飞灰稳定化处理由粗放化改进为精细化管理。

本发明提供的一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法及其系统，虽然不能代替对稳定化处理后的飞灰的正常检测，但稳定化处理后的飞灰在进入填埋场处置之前，根据法律法规和运行标准的规定，必须进行相应的检测，达到标准才能填埋，如果不达标，则必须重新再处理；而一旦出现不达标的情况，对相应批次的稳定化飞灰再处理的过程非常复杂，远远超过了在稳定化环节一次处理达标的成本。而本发明可以有效提高飞灰的达标率，降低不达标的飞灰出现的频次和处理量，还能够避免螯合剂的浪费，节约时间，降低整体运行成本。

附图说明

图1显示为本发明中的一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统的流程图。

附图标记

1 飞灰进料机构

11 飞灰储仓

12 称重斗

2 药剂投加机构

21 加药装置

211 药剂储罐

212 加药控制单元

2121 第一流量控制部件

2122 第一调节阀

213 加药管路

22 加水装置

221 储水罐

222 加水控制单元

2221 第二流量控制部件

2222 第二调节阀

223 加水管路

23 混合管路

3 混炼机构

4 检测机构

5 控制机构

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如图1所示，本发明提供一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统，包括以下部件：

飞灰进料机构1，所述飞灰进料机构1用于放置飞灰；

药剂投加机构2，所述药剂投加机构2用于放置药剂，所述药剂包括螯合剂和水；

混炼机构3，所述混炼机构3分别经管路与飞灰进料机构1、药剂投加机构2相连通，用于将飞灰与螯合剂、水进行混炼；

检测机构4，所述检测机构4与飞灰进料机构1相连接，用于检测放置于飞灰进料机构1的飞灰中主控元素的浓度值；

控制机构5，与检测机构4及药剂投加机构2相连接，用于接收检测机构4发出的飞灰中主控元素的浓度值数据信号，向药剂投加机构2发送投加螯合剂和水信号。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述飞灰进料机构1包括有飞灰储仓11和称重斗12，所述飞灰储仓11与称重斗12经管路相连通。所述飞灰储仓11为存放飞灰的容器。所述飞灰储仓11的上部为圆筒状、下部为倒圆锥状。所述飞灰储仓11的高度为20-30m，所述飞灰储仓11的圆筒状部分的内径≥8m。所述称重斗12为称取飞灰重量的容器。所述称重斗12的上部为圆筒状、下部为倒圆锥状。所述称重斗12的底部加装电子称重装置，可以将重量数据传输到电脑进行显示。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述药剂投加机构2包括有加药装置21、加水装置22和混合管路23，所述加药装置21包括有药剂储罐211、加药管路213，所述加药管路213上设有加药控制单元212，所述加药管路213一端与药剂储罐211相连通；所述加水装置22包括有储水罐221、加水管路223，所述加水管路223上设置加水控制单元222，所述加水管路223一端与储水罐221相连通；所述混合管路23的一端分别与加药管路213的另一端、加水管路223的另一端相连通，所述混合管路23的另一端与混炼机构3相连通。

进一步地，所述药剂储罐211用于放置螯合剂。所述储水罐221用于放置水。

进一步地，如图1所示，所述混合管路23的长度不小于所述混合管路23的管道直径的5倍。其能够保证螯合剂与水有一段距离可以充分混合。如果距离过短，则螯合剂与水还没有来得及充分混合即加入到飞灰中了，不利于药剂与飞灰充分反应。

进一步地，如图1所示，所述加药控制单元212包括有第一流量控制部件2121、第一调节阀2122，所述第一流量控制部件2121和第一调节阀2122设置在加药管路213上。所述第一流量控制部件2121选自具有单一流量控制模块或组合流量控制模块中的一种。

进一步地，如图1所示，所述加水控制单元222包括有第二流量控制部件2221、第二调节阀2222，所述第二流量控制部件2221和第二调节阀2222设置在加水管路上。所述第二流量控制部件2221选自具有单一流量控制模块或组合流量控制模块中的一种。

更进一步地，所述单一流量控制模块为具有计量功能的泵。所述组合流量控制模块包括有不具有计量功能的泵和流量计。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述混炼机构3经管路与称重斗12相连通。所述混炼机构3为混炼机。所述混炼机构3将称重斗12中的飞灰与加药装置21中的螯合剂、加水装置22中的水充分搅拌混合，实现飞灰稳定化处理。

在一个优选的实施例中，如图1所示，所述检测机构4为X射线荧光光谱仪，用于对飞灰中主控元素的浓度值进行XRF检测。

在一个优选的实施例中，所述控制机构5的硬件部分可为常规使用的控制器。在本发明的一个具体实施方式中，所述控制机构5为西门子公司生产的S7-200可编程控制器，具体型号为6ES7216-2AD23-0XB8。所述控制机构5上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时，可实现将来自检测机构4的飞灰中主控元素的浓度值数据与预设的主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量。

在本发明的一个应用实例中，所述控制机构5内部储存基于一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法所获得的各主控元素的设定值A值、B值，以及对应的N％值、M％值和Y％值。将检测机构4检测待处理的飞灰后获得的飞灰中各主控元素的浓度值X，与控制机构5内储存的相应主控元素的设定值A值、B值进行比较，根据本发明中确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量的方法，从而获得待处理的飞灰对应处理后达到填埋标准所需的螯合剂和水添加比例，从而控制药剂投加机构2投加相应含量的螯合剂和水。所述X可取自一个样品的测量值或多个平行样品测量值的平均值，作为该批次飞灰的主控元素总量的代表值。

进一步地，如图1所示，所述控制机构5分别与药剂投加机构2中的加药装置21、加水装置22相连接，用于向加药装置21发送投放螯合剂信号，向加水装置22发送投放水信号，所述加药装置21接收投放螯合剂信号后投放相应含量的螯合剂，所述加水装置22接收投放水信号后投放相应含量的水。

更进一步地，如图1所示，所述控制机构5与加药装置21中的加药控制单元212相连接，用于向加药控制单元212中的第一流量控制部件2121发送投放螯合剂信号，所述第一流量控制部件2121接收投放螯合剂信号后从药剂储罐211中抽取螯合剂，并对螯合剂的含量进行计量后向控制机构5发送螯合剂含量信号，所述控制机构5接收螯合剂含量信号后再向第一调节阀2122发送启动阀信号，所述第一调节阀2122接收启动阀信号后开启或关闭第一调节阀2122。

更进一步地，如图1所示，所述控制机构5与加水装置22中的加水控制单元222相连接，用于向加水控制单元222中的第二流量控制部件2221发送投放水信号，所述第二流量控制部件2221接收投放水信号后从储水罐221中抽取水，并对水的含量进行计量后向控制机构5发送水含量信号，所述控制机构5接收水含量信号后再向第二调节阀2222发送启动阀信号，所述第二调节阀2222接收启动阀信号后开启或关闭第二调节阀2222。

具体来说，所述第一流量控制部件2121或第二流量控制部件2221通过单一流量控制模块从药剂储罐211中抽取螯合剂或储水罐221中抽取水，并对螯合剂或水的含量进行计量。所述第一流量控制部件2121或第二流量控制部件2221通过组合流量控制模块中的泵从药剂储罐211中抽取螯合剂或储水罐221中抽取水，并通过组合流量控制模块中的流量计对螯合剂或水的含量进行计量。

下面结合图1，说明本发明中一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统的使用过程。

使用者获得如图1所示的一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统后，将放置在飞灰进样机构1的飞灰储仓11中的飞灰，经管路送入称重斗12进行称重。同时，将螯合剂放置在药剂投加机构2的加药装置21中的药剂储罐211内，将水放置在药剂投加机构2的加水装置22中的储水罐221内。

采用X射线荧光光谱仪(XRF)对每批次飞灰中采集的1个或多个平行样品进行检测，测定飞灰中主控元素的浓度值。XRF将测定获得的飞灰中主控元素的浓度值数据信号发送至控制机构5中，与控制机构5内部储存的飞灰的主控元素浓度值进行比较后，确定含相应主控元素浓度值的飞灰对应处理后达到填埋标准所需的螯合剂和水添加比例，向药剂投加机构2发送投加相应含量的螯合剂和水信号。药剂投加机构2的加药装置21中加药控制单元212接收控制机构5发送投放螯合剂信号，加药控制单元212中的第一流量控制部件2121接收投放螯合剂信号后从药剂储罐211中抽取螯合剂，并对螯合剂的含量进行计量后向控制机构5发送螯合剂含量信号，控制机构5接收螯合剂含量信号后再向第一调节阀2122发送启动阀信号，开启第一调节阀2122，使定量的螯合剂经加药管路213流入混合管路23，再关闭第一调节阀2122。同时，药剂投加机构2的加水装置22中加水控制单元222接收控制机构5发送投放水信号，加水控制单元222中的第二流量控制部件2221接收投放水信号后从储水罐221中抽取水，并对水的含量进行计量后向控制机构5发送水含量信号，控制机构5接收水含量信号后再向第二调节阀2222发送启动阀信号，开启第二调节阀2222，使定量的水经加水管路223流入混合管路23，再关闭第二调节阀2222。定量的螯合剂与定量的水在混合管路23内充分混合，形成定量的药剂溶液。

将在称重斗12内称量完的飞灰，经管路送入混炼机构3即混炼机内，依据该批次飞灰重金属含量的检测结果而配置的药剂溶液，经混合管路23进入混炼机内，混炼机将飞灰与药剂溶液进行充分搅拌混合，实现飞灰稳定化处理。操作人员根据稳定化处理后的飞灰的干湿程度，调整控制机构5中螯合剂和水添加量的设定值，对药剂溶液的配置进行反馈调节。控制机构5中螯合剂和水添加量可上传至服务器，还可利用有线和/或无线网络传输进行远程数据调阅、数据输出、设备调控，其作为后续调整药剂溶液的投加量的参考，所有历史数据及调整均可调阅和输出。

对于一种基于XRF检测的飞灰稳定化药剂投加系统的使用方法，包括以下步骤：

a)在飞灰进样机构内放置飞灰，在药剂投加机构内分别放置药剂，所述药剂包括螯合剂和水；

b)通过控制机构接收检测机构测定飞灰进样机构内飞灰中主控元素的浓度值，并控制药剂投加机构进行投放螯合剂和水，使飞灰、螯合剂和水在混炼机构进行混炼，实现飞灰稳定化处理。

实施例1

在实际工作中，在某地某厂采用本发明中的药剂投加方法进行飞灰稳定化处理。选择Pb元素作为主控元素，该厂的飞灰稳定化处理标准执行的是GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》，该标准中Pb稳定化控制限值为5mg/L。在该厂采集第一批次飞灰样品，连续采集20天，每天采集一份飞灰样品，共计20份，编号依次为1、2、3……20。对每一份如10g飞灰样品进行XRF检测，分别获得每份如10g飞灰样品中Pb元素的XRF浓度值。

首先，取第一批次每份同一质量如100g飞灰样品中按照标准HJ557-2010中的水平振荡法进行浸出，并采用光谱分析仪器测定浸出液中Pb元素含量，将Pb元素测定值与Pb元素的稳定化控制限值进行比较，确定Pb元素的测定值低于Pb元素的稳定化控制限值的浸出液，其所对应的飞灰样品中Pb元素的XRF检测的最大浓度值A值为1500mg/kg。

然后，取第一批次每份同一质量如100g飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量比为45％，即100g的飞灰，需要加入45g药剂，螯合剂与飞灰样品的质量比为3％，水与飞灰样品的质量比为42％，进行螯合，获得螯合灰，螯合灰的外形应为颗粒状或团块状，螯合灰颗粒的粒径≥2mm，不宜出现粉末状螯合灰，不得出现灰白色的干粉灰，在阴凉干燥处养护24小时，将螯合灰进行养护，按照标准HJ557-2010中的水平振荡法进行浸出，并采用光谱分析仪器测定浸出液中Pb元素含量，将Pb元素测定值与Pb元素的稳定化控制限值进行比较，确定Pb元素的测定值低于Pb元素的稳定化控制限值的浸出液，其所对应的飞灰样品中Pb元素的XRF检测的最大浓度值B值为3800mg/kg。其中，第一批次中飞灰样品主控元素Pb的XRF浓度值与浸出液Pb元素含量对应关系见表1。

表1飞灰样品主控元素Pb的XRF浓度值与浸出液浓度值对应关系

从表1可以看出，对于Pb元素来说，20个飞灰样品中Pb元素的XRF浓度值在1200～4200mg/kg之间，对应的浸出液的Pb元素浓度在3.9～29.9mg/L之间，其中第17号、18号、19号三个飞灰样品的浸出浓度直接小于控制限值5mg/L，还可以看出，同一种元素的飞灰XRF浓度值与浸出浓度值呈正相关，但不是绝对的线性关系。在20个飞灰样品的浸出浓度结果中，有三个样品浸出浓度小于控制限值，在这三个中，最大的XRF值是19号飞灰样品对应的1500mg/kg，因此选定Pb元素的A值为1500mg/kg，记为A(Pb)＝1500mg/kg。

20个飞灰样品均添加45％的药剂(即N％为45％)，其中螯合剂为3％(即M％为3％)，水为42％(即(N-M)％为42％)，均是相对飞灰的质量百分比。螯合灰的浸出毒性检测结果显示，20个螯合灰样品的Pb元素浸出浓度在0.8～6.5mg/L之间，螯合灰的浸出浓度也与原灰XRF值有一定的正相关，但是线性关系不明显。其中，第9号、10号螯合灰样品不达标，其余样品均在添加螯合剂3％、水42％的条件下，Pb元素符合控制限值。在这18个达标的样品中，最大的XRF值是8号样品对应的3800mg/kg，因此Pb元素的B值为3800mg/kg，记为B(Pb)＝3800mg/kg。

对于本次试验不达标的9号和10号样品，取其飞灰，增加2％螯合剂用量，即Y％为2％，总的药剂投加量仍然为45％，而水的投加量为40％。螯合养护之后，测其螯合灰的浸出浓度，9号飞灰样品对应的螯合灰Pb浸出浓度为3.2mg/L，10号飞灰样品对应的螯合灰Pb浸出浓度为3.5mg/L，均符合控制限值的要求。

因此，根据上述结果，Pb元素对应的A(Pb)＝1500mg/kg，B(Pb)＝3800mg/kg，N％(Pb)＝45％，M％(Pb)＝3％，Y％(Pb)＝2％。

最后，将其他批次的每份如10g飞灰样品，分别采用XRF检测飞灰样品中Pb元素浓度值，将获得的飞灰样品中Pb元素浓度值X值，分别与A值、B值比较，根据比较结果，确定药剂中螯合剂和水投加量。具体比较结果如下：

当X≤1500mg/kg时，在飞灰样品中投加水，水与飞灰样品投加的质量比为45％，即100kg的飞灰，需要加入45kg水；

当1500mg/kg＜X≤3800mg/kg时，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品投加的质量比为45％，即100kg的飞灰，需要加入45kg药剂，螯合剂与飞灰样品投加的质量比为3％，水与飞灰样品投加的质量比为42％；

当X＞3800mg/kg时，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品投加的质量比为45％，螯合剂与飞灰样品投加的质量比为5％，水与飞灰样品投加的质量比为40％，所述Y％为增加的螯合剂质量与飞灰样品投加的质量比，具体数值为2％。

实施例2

在实际工作中，在某地某厂采用本发明中的药剂投加方法进行飞灰稳定化处理。选择Pb、Cr、Zn、Cu、As、Cd、Hg、Ba和Ni元素作为主控元素，该厂的飞灰稳定化处理标准执行的是GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》，该标准中Pb稳定化控制限值为5mg/L，Cr稳定化控制限值为12mg/L，Zn稳定化控制限值为75mg/L，Cu稳定化控制限值为75mg/L，As稳定化控制限值为2.5mg/L，Cd稳定化控制限值为0.50mg/L，Hg稳定化控制限值为0.25mg/L，Ba稳定化控制限值为150mg/L，Ni稳定化控制限值为15mg/L。在该厂采集第一批次飞灰样品，连续采集20天，每天采集一份飞灰样品，共计20份，编号依次为1、2、3……20。对每一份如10g飞灰样品进行XRF检测，分别获得每份如10g飞灰样品中主控元素的XRF浓度值。

首先，取第一批次每份同一质量如100g飞灰样品中按照标准HJ557-2010中的水平振荡法进行浸出，并采用光谱分析仪器测定浸出液中主控元素含量，将主控测定值与相应主控稳定化控制限值进行比较，确定主控元素的测定值低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液，其所对应的飞灰样品中相应主控元素的XRF检测的最大浓度值A值。XRF检测的A(Pb)为1500mg/kg，A(Cr)为80.8mg/kg，A(Zn)为2000mg/kg，A(Cu)为626mg/kg，A(As)为50mg/kg，A(Cd)为177.2mg/kg，A(Hg)为50mg/kg，A(Ba)为80mg/kg，A(Ni)为100mg/kg。

然后，取第一批次每份同一质量如100g飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量比为45％，即100g的飞灰，需要加入45g药剂，螯合剂与飞灰样品的质量比为3％，水与飞灰样品的质量比为42％，进行螯合，获得螯合灰，螯合灰的外形应为颗粒状或团块状，螯合灰颗粒的粒径≥2mm，不宜出现粉末状螯合灰，不得出现灰白色的干粉灰，在阴凉干燥处养护24小时，将螯合灰按照标准HJ557-2010中的水平振荡法进行浸出，并采用光谱分析仪器测定浸出液中主控元素含量，将主控测定值与相应主控稳定化控制限值进行比较，确定主控元素的测定值低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液，其所对应的飞灰样品中相应主控元素的XRF检测的最大浓度值B值。XRF检测的B(Pb)为3800mg/kg，B(Cr)为103mg/kg，B(Zn)为6000mg/kg，B(Cu)为1616mg/kg，B(As)为150mg/kg，B(Cd)为220.6mg/kg，B(Hg)为150mg/kg，B(Ba)为200mg/kg，B(Ni)为150mg/kg。以飞灰样品主控元素Cd、Cr为例，说明第一批次中飞灰样品主控元素Cd、Cr的XRF检测浓度值与浸出液Cd、Cr元素含量对应关系，从而获得飞灰样品中Cd、Cr元素的A值、B值、N％、M％、Y％，具体数据见表2、3。

从表2可以看出，对于Cd元素来说，20个飞灰样品中Cd元素的XRF检测浓度值在156.7～228.6mg/kg之间，对应的浸出液的Cd元素浓度在0.07～0.96mg/L之间，其中第1、2、7、9号四个飞灰样品的浸出浓度直接小于控制限值0.5mg/L，还可以看出，同一种元素的飞灰XRF浓度值与浸出浓度值呈正相关，但不是绝对的线性关系。在这四个飞灰样品中，Cd元素最大的XRF值是2号飞灰样品对应的177.2mg/kg，因此选定Cd元素的A值为177.2mg/kg，记为A(Cd)＝177.2mg/kg。

20个飞灰样品均添加45％的药剂(即N％为45％)，其中螯合剂为3％(即M％为3％)，水为42％(即(N-M)％为42％)，均是相对飞灰的质量百分比。螯合灰的浸出毒性检测结果显示，20个螯合灰样品的Cd元素浸出浓度在0.04～0.59mg/L之间，螯合灰的浸出浓度也与飞灰XRF浓度值有一定的正相关，但是线性关系不明显。其中，第4号、10号、11号、17号螯合灰样品不达标，其余样品均在添加螯合剂3％、水42％的条件下，Cd元素符合控制限值。在这16个达标的样品中，最大的XRF值是14号样品对应的220.6mg/kg，因此Cd元素的B值为220.6mg/kg，记为B(Cd)＝220.6mg/kg。

对于本次试验不达标的四个样品，取其飞灰，增加1％螯合剂用量，即Y％为1％，总的药剂投加量仍然为45％，而水的投加量为41％。螯合养护之后，测其螯合灰的浸出浓度，4号飞灰样品对应的螯合灰Cd浸出浓度为0.32mg/kg，10号飞灰样品对应的螯合灰Cd浸出浓度为0.35mg/kg，11号飞灰样品对应的螯合灰Cd浸出浓度为0.12mg/kg，17号飞灰样品对应的螯合灰Cd浸出浓度为0.15mg/kg，均符合控制限值的要求。

因此，根据上述结果，Cd元素对应的A(Cd)＝177.2mg/kg，B(Cd)＝220.6mg/kg，N％(Cd)＝45％，M％(Cd)＝3％，Y％(Cd)＝1％。

表2飞灰样品主控元素Cd的XRF浓度值与浸出液浓度值对应关系

从表3可以看出，对于Cr元素来说，20个飞灰样品中Cd元素的XRF检测浓度值在45.3～103mg/kg之间，对应的浸出液的Cr元素浓度在0.5～16.9mg/L之间，其中第1、3、18号三个飞灰样品的浸出浓度超出控制限值12mg/L，其他样品的浸出浓度Cr元素均符合控制限值要求。在这17个达标的原灰样品中，Cr元素最大的XRF浓度值是17号飞灰样品对应的80.8mg/kg，因此选定Cr元素的A值为80.8mg/kg，记为A(Cr)＝80.8mg/kg。

20个飞灰样品均添加45％的药剂(即N％为45％)，其中螯合剂为3％(即M％为3％)，水为42％(即(N-M)％为42％)，均是相对飞灰的质量百分比。螯合灰的浸出毒性检测结果显示，20个螯合灰样品的Cr元素浸出浓度在0.4～6.9mg/L之间，即在添加3％螯合剂时候，20个飞灰样品中的Cr元素全部符合控制限值。在这20个达标的样品中，最大的XRF值是3号样品对应的103mg/kg，因此Cr元素的B值为103mg/kg，记为B(Cr)＝103mg/kg。

对于Cr元素，由于3％的螯合剂即可实现飞灰稳定达标，因此不再额外增加螯合剂，即Y％为0％，总的药剂投加量仍然为45％。

因此，根据上述结果，Cr元素对应的A(Cr)＝80.8mg/kg，B(Cr)＝103mg/kg，N％(Cr)＝45％，M％(Cr)＝3％，Y％(Cr)＝0％。

表3飞灰样品主控元素Cr的XRF浓度值与浸出液浓度值对应关系

同理，参见实施例1中表1可知，Pb元素对应的A(Pb)＝1500mg/kg，B(Pb)＝3800mg/kg，N％(Pb)＝45％，M％(Pb)＝3％，Y％(Pb)＝2％。

同理，采用相同方法可以确定Zn、Cu、As、Hg、Ba、Ni的A值、B值、N％、M％、Y％。其中，Zn元素对应的A(Zn)＝2000mg/kg，B(Zn)＝6000mg/kg，N％(Zn)＝45％，M％(Zn)＝3％，Y％(Zn)＝0％。Cu元素对应的A(Cu)＝626mg/kg，B(Cu)＝1616mg/kg，N％(Cu)＝45％，M％(Cu)＝3％，Y％(Cu)＝0％。As元素对应的A(As)＝50mg/kg，B(As)＝150mg/kg，N％(As)＝45％，M％(As)＝3％，Y％(As)＝0％。Hg元素对应的A(Hg)＝50mg/kg，B(Hg)＝150mg/kg，N％(Hg)＝45％，M％(Hg)＝3％，Y％(Hg)＝0％。Ba元素对应的A(Ba)＝80mg/kg，B(Ba)＝200mg/kg，N％(Ba)＝45％，M％(Ba)＝3％，Y％(Ba)＝0％。Ni元素对应的A(Ni)＝100mg/kg，B(Ni)＝150mg/kg，N％(Ni)＝45％，M％(Ni)＝3％，Y％(Ni)＝0％。

最后，将其他批次的飞灰样品，分别采用XRF检测飞灰样品中主控元素浓度值，将获得的飞灰样品中主控元素浓度值X值，分别与相应主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定药剂中螯合剂和水投加量。具体比较结果如下：

当主控元素同时满足以下相应的条件：X(Pb)≤1500mg/kg、X(Cr)≤80.8mg/kg、X(Zn)≤2000mg/kg、X(Cu)≤626mg/kg、X(As)≤50mg/kg、X(Cd)≤177.2mg/kg、X(Hg)≤50mg/kg、X(Ba)≤80mg/kg、X(Ni)≤100mg/kg时，在飞灰样品中投加水，水与飞灰样品的质量比为45％，即100kg的飞灰，需要加入45kg水；

当主控元素同时满足以下相应的条件：X(Pb)≤3800mg/kg、X(Cr)≤103mg/kg、X(Zn)≤6000mg/kg、X(Cu)≤1616mg/kg、X(As)≤150mg/kg、X(Cd)≤220.6mg/kg、X(Hg)≤150mg/kg、X(Ba)≤200mg/kg、X(Ni)≤150mg/kg时，并且主控元素中有一种或多种元素满足以下相应条件：1500mg/kg＜X(Pb)≤3800mg/kg、80.8mg/kg＜X(Cr)≤103mg/kg、2000mg/kg＜X(Zn)≤6000mg/kg、626mg/kg＜X(Cu)≤1616mg/kg、50mg/kg＜X(As)≤150mg/kg、177.2mg/kg＜X(Cd)≤220.6mg/kg、50mg/kg＜X(Hg)≤150mg/kg、80mg/kg＜X(Ba)≤200mg/kg、100mg/kg＜X(Ni)≤150mg/kg时，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量比为45％，即100kg的飞灰，需要加入45kg药剂，螯合剂与飞灰样品的质量比为3％，水与飞灰样品的质量比为42％；

当主控元素中有一种或多种元素满足以下相应条件：X(Pb)＞3800mg/kg、X(Cr)＞103mg/kg、X(Zn)＞6000mg/kg、X(Cu)＞1616mg/kg、X(As)＞150mg/kg、X(Cd)＞220.6mg/kg、X(Hg)＞150mg/kg、X(Ba)＞200mg/kg、X(Ni)＞150mg/kg时，应增加螯合剂投加量，各主控元素中投加的Y％不同，由于Y％为增加的螯合剂与飞灰样品的质量比，其投加量越大越有利于对飞灰进行稳定化处理，因此选择Y％为投加最大值。因此，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量比为45％，螯合剂与飞灰样品的质量比为5％，水与飞灰样品的质量比为40％，所述Y％为增加的螯合剂与飞灰样品的质量比，具体数值为2％。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法，包括以下步骤：

1)在同一场所中采集第一批次的飞灰样品，获得每份飞灰样品中主控元素的XRF检测浓度值；

2)制备各飞灰样品的浸出液样本，采用光谱分析仪器测定各浸出液样本中各主控元素的含量，筛选出合限浸出液样本，将其对应的飞灰样品的各主控元素的XRF检测最大浓度值作为各主控元素的A值；

3)制备各飞灰样本的螯合灰样本的浸出液，采用光谱分析仪器测定各螯合灰样本的浸出液中各主控元素的含量，筛选出合限浸出液，将其对应的飞灰样品的各主控元素的XRF检测最大浓度值作为各主控元素的B值；

4)对于步骤3)中不合限浸出液对应的飞灰样品，调整螯合灰样本制备用药剂中螯合剂的比例，直至所有不合限浸出液均检测合限；

5)在同一场所中将其他待处理的飞灰的样品采用XRF检测样品中各主控元素的浓度值X，将X值分别与相应主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂并投加对应药剂；

具体包括以下步骤：

A)在同一场所中采集第一批次的飞灰样品，分别采用XRF仪器检测第一批次中每份飞灰样品，获得每份飞灰样品中各主控元素的XRF检测浓度值；

B)获得A值：平行制备第一批次中每份飞灰样品的浸出液样本，再分别采用光谱分析仪器测定各浸出液样本中各主控元素的含量，然后分别将各浸出液样本中主控元素的含量与相应主控元素的稳定化控制限值进行比较，筛选出主控元素的含量低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液样本，将筛选出的浸出液样本所对应的飞灰样品中相应主控元素的XRF检测的最大浓度值设为该主控元素的A值；

C)获得B值：平行制备第一批次中每份飞灰样品的螯合灰样本，所述螯合灰样本通过向飞灰样品中投加药剂进行螯合获得，所述药剂包括螯合剂和水，制备螯合灰样本时，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，螯合剂与飞灰样品的质量百分比为M％，将各螯合灰样本平行制备其浸出液，再分别采用光谱分析仪器测定各螯合灰样本的浸出液中各主控元素的含量，然后分别将各螯合灰样本的浸出液中各主控元素的含量与相应主控元素的稳定化控制限值进行比较，筛选出主控元素的含量低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液，将筛选出的螯合灰样本的浸出液所对应的飞灰样品中相应主控元素的XRF检测的最大浓度值设为该主控元素的B值；

D)确定Y值：对步骤3)中至少有一个主控元素的含量不低于相应主控元素的稳定化控制限值的浸出液对应的飞灰样品，平行制备螯合灰样本，制备螯合灰样本时，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，预设一Y值，螯合剂与飞灰样品的质量百分比为(M+Y)％，将本步骤制备的各螯合灰样本平行制备其浸出液，再分别采用光谱分析仪器测定各螯合灰样本的浸出液中主控元素的含量；分别将各螯合灰样本的浸出液中主控元素的含量与相应主控元素的稳定化控制限值进行比较，若各浸出液主控元素的含量均低于相应主控元素的稳定化控制限值，则将预设的Y值确定为该主控元素的Y值；若至少有一个浸出液主控元素的含量不低于相应主控元素的稳定化控制限值，则改变预设的Y值并重复本步骤直至能确定各主控元素的Y值；

E)在同一场所中将其他待处理的飞灰的样品采用XRF检测样品中各主控元素的浓度值X，将X值分别与相应主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量；

当各主控元素的X≤A时，在飞灰样品中投加水，水与飞灰样品的质量百分比为N％；

当各主控元素的X≤B且至少一个主控元素的A＜X≤B时，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，其中螯合剂与飞灰样品的质量百分比为M％，水与飞灰样品的质量百分比为(N-M)％；

当至少一个主控元素的X＞B时，在飞灰样品中投加药剂，药剂与飞灰样品的质量百分比为N％，其中螯合剂与飞灰样品的质量百分比为(M+Y_max)％，水与飞灰样品的质量百分比为(N-M-Y_max)％，所述Y_max为X＞B的主控元素所对应的最大Y值。

2.根据权利要求1所述的一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法，其特征在于，包括以下条件中任一项或多项：

A1)步骤A)中，所述第一批次的飞灰样品的采集方式为：对同一座生活垃圾焚烧厂的飞灰原灰进行取样，采集样品总数≥20份，采集频次≥1次/天，连续采集时间为10-70天；

A2)所述主控元素选自Pb、Cr、Zn、Cu、As、Cd、Hg、Ba或Ni元素中的一种或多种组合；

A3)步骤B)、C)或D)中，所述浸出液的制备方法为标准HJ557-2010《固废废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》记载的方法时，所述主控元素的稳定化控制限值为国家标准GB18598-2001《危险废物填埋污染控制标准》记载的数值；

A4)步骤B)、C)或D)中，所述浸出液的制备方法为HJ/T300-2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》记载的方法时，所述主控元素的稳定化控制限值为国家标准GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》记载的数值；

A5)步骤C)中，所述螯合的搅拌时间为3-5min；

A6)步骤C)中，所述螯合灰样本需要进行养护，所述养护在阴凉干燥处进行，所述养护时间为8-24h。

3.根据权利要求1所述的一种基于XRF检测的飞灰稳定化处理的药剂投加方法，其特征在于，包括以下条件中任一项或多项：

B1)所述N％为20-60％；

B2)所述M％为0.1-20％；

B3)所述Y的预设值选自0.1-10。

4.一种适用于权利要求1-3任一权利要求所述药剂投加方法的药剂投加系统，其特征在于，包括以下部件：

飞灰进料机构(1)，所述飞灰进料机构(1)用于放置飞灰；

药剂投加机构(2)，所述药剂投加机构(2)用于放置药剂，所述药剂包括螯合剂和水；

混炼机构(3)，所述混炼机构(3)分别经管路与飞灰进料机构(1)、药剂投加机构(2)相连通，用于将飞灰与螯合剂、水进行混炼；

检测机构(4)，所述检测机构(4)与飞灰进料机构(1)相连接，用于检测放置于飞灰进料机构(1)的飞灰中主控元素的浓度值；

控制机构(5)，与检测机构(4)及药剂投加机构(2)相连接，用于接收检测机构(4)发出的飞灰中主控元素的浓度值数据信号，向药剂投加机构(2)发送投加螯合剂和水信号。

5.根据权利要求4所述的药剂投加系统，其特征在于，所述控制机构(5)上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时，可实现将来自检测机构(4)的飞灰中主控元素的浓度值数据与预设的主控元素的A值、B值比较，根据比较结果，确定待处理的飞灰适用的处理药剂中螯合剂和水投加量。

6.根据权利要求4所述的药剂投加系统，其特征在于，所述飞灰进料机构(1)包括有飞灰储仓(11)和称重斗(12)，所述飞灰储仓(11)与称重斗(12)经管路相连通；所述混炼机构(3)经管路与称重斗(12)相连通。

7.根据权利要求4所述的药剂投加系统，其特征在于，所述药剂投加机构(2)包括有加药装置(21)、加水装置(22)和混合管路(23)，所述加药装置(21)包括有药剂储罐(211)、加药管路(213)，所述加药管路(213)上设有加药控制单元(212)，所述加药管路(213) 一端与药剂储罐(211)相连通；所述加水装置(22)包括有储水罐(221)、加水管路(223)，所述加水管路(223)上设置加水控制单元(222)，所述加水管路(223)一端与储水罐(221)相连通；所述混合管路(23)的一端分别与加药管路(213)的另一端、加水管路(223)的另一端相连通，所述混合管路(23)的另一端与混炼机构(3)相连通。

8.根据权利要求4-7任一所述的药剂投加系统的使用方法，包括以下步骤：

a)在飞灰进样机构内放置飞灰，在药剂投加机构内分别放置药剂，所述药剂包括螯合剂和水；

b)通过控制机构接收检测机构测定飞灰进样机构内飞灰中主控元素的浓度值，并控制药剂投加机构进行投放螯合剂和水，使飞灰、螯合剂和水在混炼机构进行混炼，实现飞灰稳定化处理。

Images