CN108687115B - 一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，通过将垃圾焚烧飞灰烘干后与脱硫废水按一定比例进行均匀混合完成改性，垃圾焚烧飞灰中的Ca2+与脱硫废水中的SO4 2‑结合在垃圾焚烧飞灰表面形成CaSO4固化垃圾焚烧飞灰中的重金属，垃圾焚烧飞灰的多孔结构选择性吸附脱硫废水中的重金属和杂质，同时在脱硫废水中富集垃圾焚烧飞灰中的Cl‑统一处理。该方法沿用“以废治废”的理念，在不需要外加药品的条件下，提高了垃圾焚烧飞灰的再利用品质，实现了脱硫废水的预处理，并充分发挥了脱硫废水的再利用价值。该方法以废治废，处理成本低，适用范围广，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物治理领域，具体为一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法。
背景技术
垃圾焚烧飞灰是在垃圾废物焚烧过程中，部分细小的灰烬颗粒随烟气被带入到烟气净化装置中，经除尘作用收集的小颗粒和经烟气净化除尘装置(布袋除尘器等)收集的微小粉尘，其中不仅含有大量的Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Cr等重金属，还含有二噁英，氯化物等污染物，属于危险废弃物。目前将垃圾焚烧飞灰掺杂到水泥中使用是垃圾焚烧飞灰资源化利用的有效方法。
脱硫废水主要是燃煤机组锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程中吸收塔的排放水。脱硫废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。
目前脱硫废水和垃圾焚烧飞灰的无害化处理得到广大研究人员的关注，并且进行了大量的试验研究，但是目前的处理工艺还存在着一些挑战，主要表现在以下几个方面：
(1)垃圾焚烧飞灰中的Cl-极大的降低了其掺杂到水泥后的水泥硬度，进而影响了其资源化产品的质量。
(2)垃圾焚烧飞灰中的氯化物多属于易溶物，可由清水清洗垃圾焚烧飞灰去除，但会浪费大量的水资源。
(3)垃圾焚烧飞灰中含有大量的重金属，烧结过程中如果固化不完全，烧结产物中重金属浸出会污染环境。
(4)脱硫废水中存在较多的悬浮物和重金属，大大提高了处理成本。
(5)脱硫废水和垃圾焚烧飞灰都是单独进行无害化处理的，没有同时一起处理的方式方法，在需要同时对两者进行处理时，成本高，耗费大。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，设计合理，成本低廉，效果明显，通过脱硫废水清洗垃圾焚烧飞灰，可以实现脱硫废水和垃圾焚烧飞灰的同步提质，达到以废治废的目的。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将垃圾焚烧飞灰烘干；
步骤(2)，将烘干后的垃圾焚烧飞灰按照固液比为(20g～200g)：1L的比例加入脱硫废水并搅拌均匀；
步骤(3)，将步骤(2)中搅拌均匀的垃圾焚烧飞灰与脱硫废水浆液分离，得到分离清洗后的垃圾焚烧飞灰与清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水；
其中，脱硫废水中的SO4 2-与垃圾焚烧飞灰中的Ca2+结合形成CaSO4，依靠反应形成的CaSO4固定垃圾焚烧飞灰中的重金属；
同时垃圾焚烧飞灰中的Cl-通过清洗进入到脱硫废水中脱除，降低垃圾焚烧飞灰中Cl-的浓度；
同时垃圾焚烧飞灰的多孔结构对脱硫废水中的重金属和悬浮物进行吸附脱除；
步骤(4)，清洗后的垃圾焚烧飞灰经处理后再利用；
步骤(5)，清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水中富集了垃圾焚烧飞灰中的Cl-，调节pH值、去除悬浮颗粒物和重金属后无害排放。
优选的，步骤(1)中，将垃圾焚烧飞灰在105±5℃下烘干1～4h。
优选的，步骤(2)中，通过搅拌机以300～1000r/min的转速搅拌8～24h得到混合均匀的垃圾焚烧飞灰与脱硫废水浆液。
优选的，步骤(2)中，所述垃圾焚烧飞灰包括城市生活垃圾焚烧飞灰和医疗废弃物焚烧飞灰中的至少一种。
优选的，步骤(2)中，所述脱硫废水包括垃圾焚烧厂脱硫废水、供热站脱硫废水和火电厂燃煤机组脱硫废水中的至少一种。
优选的，步骤(3)中，将清洗后的垃圾焚烧飞灰与清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水采用离心法或过滤法分离。
进一步，步骤(3)中，离心分离的转速为1000～3000r/min，时间为5min。
优选的，步骤(4)中，清洗后的垃圾焚烧飞灰后处理方法包括烘干，烧结和熔融中的至少一种。
优选的，所述的烘干温度为105±5℃，烘干时间为2～8h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明利用脱硫废水对垃圾焚烧飞灰进行预处理，通过溶解垃圾焚烧飞灰中的氯化物降低垃圾焚烧飞灰中Cl-含量，通过反应形成的CaSO4固化垃圾焚烧飞灰中的重金属，同时垃圾焚烧飞灰的多孔结构对脱硫废水中的悬浮物和重金属进行一定的吸附作用。因而在满足脱硫废水深度处理的同时实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用，实现了废物各自的品质提高。在以废治废时，包括如下几个方面。
(1)脱硫废水可以溶解垃圾焚烧飞灰中绝大部分的Cl-，大大减小垃圾焚烧飞灰掺杂到水泥后对水泥硬度的影响，实现垃圾焚烧飞灰在工程建设种更广泛的应用。
(2)脱硫废水完全可以替代清水完成垃圾焚烧飞灰中Cl-脱除，节约了水资源，实现了废水的再利用。
(3)脱硫废水中的SO4 2-与垃圾焚烧飞灰中的Ca2+结合形成的CaSO4可以固定垃圾焚烧飞灰中的重金属，减少垃圾焚烧飞灰及其烧结产物中重金属的浸出，保护环境。
(4)垃圾焚烧飞灰的多孔结构对于脱硫废水中的重金属和悬浮物有一定的吸附效果，可以降低脱硫废水的处理成本。
附图说明
图1是垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理程序框图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，通过将垃圾焚烧飞灰烘干后与脱硫废水按一定比例进行均匀混合完成改性，垃圾焚烧飞灰中的Ca2+与脱硫废水中的SO4 2-结合在垃圾焚烧飞灰表面形成CaSO4固化垃圾焚烧飞灰中的重金属，垃圾焚烧飞灰的多孔结构选择性吸附脱硫废水中的重金属和杂质，同时在脱硫废水中富集垃圾焚烧飞灰中的Cl-统一处理。该方法沿用“以废治废”的理念，在不需要外加药品的条件下，提高了垃圾焚烧飞灰的再利用品质，实现了脱硫废水的预处理，并充分发挥了脱硫废水的再利用价值。该方法以废治废，处理成本低，适用范围广，具有良好的应用前景。
如图1所示，其包括以下几个步骤：
(1)将垃圾焚烧飞灰在105±5℃下烘干1～4h。
(2)将烘干后的垃圾焚烧飞灰按照固液比为(20g～200g)：1L的比例加入脱硫废水，用搅拌机以300～1000r/min的转速搅拌8～24h。其中垃圾焚烧飞灰包括城市生活垃圾焚烧飞灰，医疗废弃物焚烧飞灰等；所述脱硫废水包括垃圾焚烧厂脱硫废水、供热站脱硫废水和火电厂燃煤机组脱硫废水等。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的垃圾焚烧飞灰与脱硫废水浆液在转速为1000～3000r/min下离心5min，分离清洗后的垃圾焚烧飞灰与清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水。其中将清洗后的垃圾焚烧飞灰与清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水可选用离心法，过滤法等方法分离提取。
(4)脱硫废水中的SO4 2-与垃圾焚烧飞灰中的Ca2+结合形成CaSO4，依靠反应形成的CaSO4来固定垃圾焚烧飞灰中的重金属，同时垃圾焚烧飞灰中的Cl-通过清洗进入到脱硫废水中，大大降低垃圾焚烧飞灰中Cl-的浓度。垃圾焚烧飞灰的多孔结构对于脱硫废水中的重金属和悬浮物有一定的吸附效果。清洗后的垃圾焚烧飞灰经105±5℃下烘干2～8h后，可直接应用于工程建筑。其中清洗后的垃圾焚烧飞灰后处理方法包括烘干，烧结，熔融等。
(5)清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水中富集了垃圾焚烧飞灰中的Cl-，调节pH值、去除悬浮颗粒物和重金属后排放。
实例1,
(1)将城市生活垃圾焚烧飞灰在105℃下烘干2h。
(2)将烘干后的城市生活垃圾焚烧飞灰按照固液比为50g：1L的比例加入燃煤电厂脱硫废水，用搅拌机以300r/min的转速搅拌12h。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的城市生活垃圾焚烧飞灰与燃煤电厂脱硫废水浆液在转速为1000r/min下离心5min，分离清洗后的城市生活垃圾焚烧飞灰与清洗城市生活垃圾焚烧飞灰后的燃煤电厂脱硫废水。
(4)燃煤电厂脱硫废水中的SO4 2-与城市生活垃圾焚烧飞灰中的Ca2+结合形成CaSO4，依靠反应形成的CaSO4来固定城市生活垃圾焚烧飞灰中的重金属，同时城市生活垃圾焚烧飞灰中的Cl-通过清洗进入到燃煤电厂脱硫废水中，大大降低城市生活垃圾焚烧飞灰中Cl-的浓度。城市生活垃圾焚烧飞灰的多孔结构对于燃煤电厂脱硫废水中的重金属和悬浮物有一定的吸附效果。清洗后的城市生活垃圾焚烧飞灰经105℃下烘干4h后，可直接应用于工程建筑。
(5)清洗城市生活垃圾焚烧飞灰后的燃煤电厂脱硫废水中富集了城市生活垃圾焚烧飞灰中的Cl-，调节pH值、去除悬浮颗粒物和重金属后排放。
实例2
(1)将医疗废弃物焚烧飞灰在100℃下烘干4h。
(2)将烘干后的医疗废弃物焚烧飞灰按照固液比为20g：1L的比例加入垃圾焚烧厂脱硫废水，用搅拌机以1000r/min的转速搅拌8h。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的医疗废弃物焚烧飞灰与垃圾焚烧厂脱硫废水浆液在转速为2000r/min下离心5min，分离清洗后的医疗废弃物焚烧飞灰与清洗医疗废弃物焚烧飞灰后的垃圾焚烧厂脱硫废水。
(4)垃圾焚烧厂脱硫废水中的SO4 2-与医疗废弃物焚烧飞灰中的Ca2+结合形成CaSO4，依靠反应形成的CaSO4来固定医疗废弃物焚烧飞灰中的重金属，同时医疗废弃物焚烧飞灰中的Cl-通过清洗进入到垃圾焚烧厂脱硫废水中，大大降低医疗废弃物焚烧飞灰中Cl-的浓度。医疗废弃物焚烧飞灰的多孔结构对于垃圾焚烧厂脱硫废水中的重金属和悬浮物有一定的吸附效果。清洗后的医疗废弃物焚烧飞灰经100℃下烘干8h后，可直接应用于工程建筑。
(5)清洗医疗废弃物焚烧飞灰后的垃圾焚烧厂脱硫废水中富集了医疗废弃物焚烧飞灰中的Cl-，调节pH值、去除悬浮颗粒物和重金属后排放。
实例3
(1)将城市生活垃圾焚烧飞灰在110℃下烘干1h。
(2)将烘干后的城市生活垃圾焚烧飞灰按照固液比为200g：1L的比例加入供热站脱硫废水，用搅拌机以300r/min的转速搅拌24h。
(3)将步骤(2)中搅拌均匀的城市生活垃圾焚烧飞灰与供热站脱硫废水浆液在转速为3000r/min下离心5min，分离清洗后的城市生活垃圾焚烧飞灰与清洗城市生活垃圾焚烧飞灰后的供热站脱硫废水。
(4)供热站脱硫废水中的SO4 2-与城市生活垃圾焚烧飞灰中的Ca2+结合形成CaSO4，依靠反应形成的CaSO4来固定城市生活垃圾焚烧飞灰中的重金属，同时城市生活垃圾焚烧飞灰中的Cl-通过清洗进入到供热站脱硫废水中，大大降低城市生活垃圾焚烧飞灰中Cl-的浓度。城市生活垃圾焚烧飞灰的多孔结构对于供热站脱硫废水中的重金属和悬浮物有一定的吸附效果。清洗后的城市生活垃圾焚烧飞灰经110℃下烘干2h后，可直接应用于工程建筑。
(5)清洗城市生活垃圾焚烧飞灰后的供热站脱硫废水中富集了城市生活垃圾焚烧飞灰中的Cl-，调节pH值、去除悬浮颗粒物和重金属后排放。
实例4
步骤(3)中采用过滤法将清洗后的垃圾焚烧飞灰与清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水分离提取。其余与实例1相同。
实例5
步骤(4)中清洗后的垃圾焚烧飞灰后处理方法采用烧结或熔融，其余与实例2相同。
Claims (9)
1.一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，将垃圾焚烧飞灰烘干；
步骤(2)，将烘干后的垃圾焚烧飞灰按照固液比为(20g～200g)：1L的比例加入脱硫废水并搅拌均匀；
步骤(3)，将步骤(2)中搅拌均匀的垃圾焚烧飞灰与脱硫废水浆液分离，得到分离清洗后的垃圾焚烧飞灰与清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水；
其中，脱硫废水中的SO4 2-与垃圾焚烧飞灰中的Ca2+结合形成CaSO4，依靠反应形成的CaSO4固定垃圾焚烧飞灰中的重金属；
同时垃圾焚烧飞灰中的Cl-通过清洗进入到脱硫废水中脱除，降低垃圾焚烧飞灰中Cl-的含量；
同时垃圾焚烧飞灰的多孔结构对脱硫废水中的重金属和悬浮物进行吸附脱除；
步骤(4)，清洗后的垃圾焚烧飞灰经处理后再利用；
步骤(5)，清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水中富集了垃圾焚烧飞灰中的Cl-，调节pH值、去除悬浮颗粒物和重金属后无害排放。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，步骤(1)中，将垃圾焚烧飞灰在105±5℃下烘干1～4h。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，步骤(2)中，通过搅拌机以300～1000r/min的转速搅拌8～24h得到混合均匀的垃圾焚烧飞灰与脱硫废水浆液。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述垃圾焚烧飞灰包括城市生活垃圾焚烧飞灰和医疗废弃物焚烧飞灰中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述脱硫废水包括垃圾焚烧厂脱硫废水、供热站脱硫废水和火电厂燃煤机组脱硫废水中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，步骤(3)中，将清洗后的垃圾焚烧飞灰与清洗垃圾焚烧飞灰后的脱硫废水采用离心法或过滤法分离。
7.根据权利要求6所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，步骤(3)中，离心分离的转速为1000～3000r/min，时间为5min。
8.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，步骤(4)中，清洗后的垃圾焚烧飞灰后处理方法包括烘干，烧结和熔融中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与脱硫废水的协同处理方法，其特征在于，所述的烘干温度为105±5℃，烘干时间为2～8h。
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