CN109013654A - Pds高效飞灰稳定化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰处理工艺，具体公开了一种PDS高效飞灰稳定化工艺，包括以下步骤：A、将干飞灰，螯合剂，有机物类缓凝剂，水混合搅拌均匀，形成液态浆液；控制液态浆液的含水率在100％以上；B、对液态浆液进行过滤脱水后得到泥饼和滤出水；C、养护泥饼至其含水率达到填埋指标。本发明的优点是：1)使得重金属离子能够与螯合剂充分接触，降低产物浸出液污染物浓度，提高了处理后飞灰的合格率；2)由于更易混合均匀，螯合剂用量也能有一定程度的减少；3)飞灰在浆液状态下搅拌不会产生扬尘，浆液的特性以及较高的含水率能有效防止氨的逃逸，工作环境得到很好的改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰处理工艺，尤其是一种飞灰稳定化填埋工艺。
背景技术
随着生活垃圾焚烧发电技术在中国城市生活垃圾处理中的推广，对垃圾焚烧产生飞灰的处理、处置已成为困扰人们生产生活的重要问题之一。
由环境保护部联合国家发展和改革委员会、公安部修订发布的《国家危险废物名录》(2016版)(以下简称《名录》)自2016年8月1日开始施行。飞灰不但入选《名录》，还同时入列《名录》的《危险废物豁免管理清单》而豁免条件是进行处置，飞灰在达到标准之后就可以合理进入生活垃圾场填埋处理，这就为飞灰的螯合处理打开了市场空间。
飞灰稳定化工艺是指通过螯合剂与垃圾焚烧飞灰中易渗滤的重金属反应，生成难溶、稳定、低毒性物质，从而达到国家关于安全填埋的标准。飞灰稳定化技术工艺简单、稳定效果好、处理成本低，在垃圾焚烧飞灰无害化处理中应用越来越普遍。
目前飞灰稳定化处理的典型做法是：将干飞灰与螯合剂按一定比例混合后，均匀搅拌，制成稳定的胶黏状固体基质，然后方可进行保存或填埋。
为满足国家相关规定，经过处理后的飞灰的含水率必须低于30％，因此稳定化处理过程中需要控制液态螯合剂的添加量和水的添加量，否则必须在后期对胶黏状固体基质进行干燥处理。
目前飞灰稳定化工艺最大的问题是检测合格率偏低，即飞灰处理后不易满足GB16889-2008中关于生活垃圾焚烧飞灰浸出液污染物浓度限值的规定，检测合格率通常在60％左右。其次是生产过程中易产生大量的扬尘，使得现场工作环境极其恶劣，并且会腐蚀设备。另外，由于在垃圾焚烧后的烟气处理过程中需要添加氨水或尿素，飞灰中的氨在螯合及输送过程中会大量逃逸，导致飞灰固化车间都有非常浓重的氨味，对操作工人眼睛、皮肤、呼吸器官造成伤害。
发明内容
为解决现有技术中存在上述问题，本发明提供了一种PDS高效飞灰稳定化工艺。
本发明所采用的技术方案是：PDS高效飞灰稳定化工艺，包括以下步骤：
A、将干飞灰，螯合剂，有机类缓凝剂，水混合搅拌均匀，形成液态浆液；控制液态浆液的含水率在100％以上；
B、对液态浆液进行过滤脱水后得到泥饼和滤出水；
C、养护泥饼至其含水率达到填埋指标。
发明人提出，导致目前飞灰固化产物检测合格率偏低的原因主要是飞灰、螯合剂和水在搅拌的过程中，加入的水量较少(国标对产物含水率有相关要求)以及原有搅拌机设备固有缺陷，同时会发生固化现象，即形成胶黏状固体基质，导致飞灰中的重金属离子难以和螯合剂充分接触。搅拌后的物料，在下料装袋过程中是一次性从二楼搅拌机中靠重力落入一楼吨袋中，因加入水量不足，从而产生大量扬尘。另外，飞灰中逃逸的氨只有少量溶于水，大部分充斥在空气中。
发明人试图采用加入大量的水来改善上述现象，最后再通过过滤去除过量的水分，但实验证明即便是加入大量的水，飞灰、螯合剂、水的混合物在长时间的搅拌、输送、过滤过程中仍然会发生凝固，导致堵塞管道和过滤装置，生产难以继续，最终只能将堵塞物清理出来进行干燥，成本高昂生产周期长对环境污染大难以在产业上实施。
发明人认为飞灰固化现象主要是由于飞灰中含有硅酸盐和其它大量的氯类无机盐导致搅拌过程中形成水化物晶核，随搅拌和输送时间的延长晶核快速生长形成结晶体最终以胶黏状固体基质的形式呈现，发明人通过在控制一定的含水率的前提下加入有机类缓凝剂，阻止胶黏状固体基质在搅拌过程中生成，实验证明能够达到我们预期的效果。这样通过搅拌后形成的物料为均匀的液态浆液，使得重金属离子能够与螯合剂充分接触，提高了处理后飞灰的合格率，由于更易混合均匀，螯合剂用量也能有一定程度的减少。同时飞灰在浆液状态下搅拌不会产生扬尘，浆液的特性以及较高的含水率能有效防止氨的逃逸，工作环境得到很好的改善。
同时，由于得到的液态浆液含水率较高，不宜再进行干燥处理，而均匀的浆液更适合进行过滤处理，从而将多余的水分除去，得到污染物浓度均匀的泥饼。本发明中所述的PDS即指的是Pulping(制浆)Dehydration(脱水)Solidifying(固化)，为本发明工艺流程的简称。最后，将泥饼养护一定时间以确保含水率达到国家标准(低于30％)。养护的具体方式可采用自然蒸发或烘干的方式。
本发明中干飞灰与螯合剂的用量比参照传统工艺的比例进行确定，而由于本发明的搅拌过程更易实现螯合剂与重金属离子的结合，也可以适当减小螯合剂的用量。而水的添加量则需要至少满足液态浆液的含水率在100％以上的要求，但为控制后续污水的产量以及过滤工序负荷，同时考虑到设备总容量的问题，也不宜加入过分超量的水量，例如液态浆液的含水率最好控制在100～200％的范围。本发明中有机类缓凝剂的作用上文已经进行了介绍，因此技术人员可根据本发明的原理和相关说明以及实际的水的用量通过实验确定有机类缓凝剂的用量，以实现搅拌结束时的产物为均匀的液态浆液的目的。
例如优选的，干飞灰，螯合剂，有机类缓凝剂，水的质量比可以按照100:2～5:0.1～1:150～200的比例进行配置。
本发明中有机类缓凝剂的类型可以选择市面上常见的有机物类缓凝剂，比如羟基羧酸及其盐类缓凝剂，糖类(葡萄糖，蔗糖等)缓凝剂，多元醇及其衍生物(如甘油，聚乙烯醇等)缓凝剂。实验证明有机物类缓凝剂对液态浆液具有优异的缓凝效果，发明人认为其原因可能是由于有机类缓凝剂中具有羟基，多羟基，它们具有很強的极性，能被吸附在搅拌形成的水化物的晶核上，从而阻碍了结晶体的继续形成，达到水化物结晶转化过程的延缓和推迟的效果。
螯合剂也称稳定剂，是本飞灰稳定化处理必须的试剂，本发明中螯合剂的类型选择与现有技术没有区别，可以选择本领域常用的螯合剂，例如可以采用H2060E或XH-741螯合剂。
由于脱水工序产生的滤出水以及过滤设备滤布的清洗水不满足GB 8978-1996的排放标准，为避免二次污染，可将上述污水抽入螯合剂制备罐用以稀释螯合剂，避免外排同时减少工艺耗水量。
同时，本发明还提供了一种飞灰稳定化处理系统，包括用于混合原料的搅拌设备和用于为原料混合后形成的液态浆液脱水的脱水设备。参照上文的描述，技术人员应当能够理解本系统的使用方式。
作为该系统的进一步改进，可在搅拌设备和脱水设备之间增加连接双桶制浆机，所述双桶制浆机包括通过一级出料口连通的制浆桶和储料桶；设置在储料桶上的二级出料口与脱水设备相连。使用双桶制浆机的目的主要是实现连续生产以及实现更充分的混合，例如可以和橡胶带式真空过滤机等连续脱水设备配合使用。工作时，来自搅拌设备的液态浆液流入制浆桶中，并在制浆桶中继续搅拌，使得重金属与螯合剂实现二次混合，搅拌时浆液不断通过一级出料口进入储料桶，并不断被储料桶的桨叶推送至二级出料口位置，保证浆液持续均匀流出送至橡胶带式真空过滤机。浆液在布料器的作用下均匀分布在橡胶带式真空过滤机的滤布上，浆液中的水分被真空机抽走，脱水后得到片状泥饼。泥饼随着滤布不断向前运行，到达橡胶带式真空过滤机末端时被刮板刮下。在本方案中，浆液在制浆桶和储料桶中的二次搅拌和流动，保证了螯合剂与重金属离子的接触，而由于本发明的技术方案保证了较高的含水率以及加入了有机类缓凝剂，因此使得长时间的二次搅拌和流动也不会导致浆液凝固。
为便于运输和存储，本系统可增加设置用于处理脱水后产生的泥饼的传输设备和装袋设备。
本发明的有益效果是：1)使得重金属离子能够与螯合剂充分接触，降低产物浸出液污染物浓度，提高了处理后飞灰的合格率；2)由于更易混合均匀，螯合剂用量也能有一定程度的减少；3)飞灰在浆液状态下搅拌不会产生扬尘，浆液的特性以及较高的含水率能有效防止氨的逃逸，工作环境得到很好的改善。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明的飞灰稳定化处理系统的结构示意图。
图3是双桶制浆机的结构示意图。
图中标记为：1-搅拌设备，2-双桶制浆机，201-制浆桶，202-储料桶，203-一级出料口，204-二级出料口，3-脱水设备，4-传输设备，5-装袋设备。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
如图1、图2、图3所示，按照以下步骤进行飞灰的稳定化处理：
1、预制浆
将干飞灰，WARTTSAL螯合剂，葡萄糖缓凝剂，水按照100:2.5:0.1:200的比例分别计量后注入双轴搅拌机中，物料在旋转桨叶的作用下相互混合，被制成液态浆液。
2、制浆
将上一步骤中得到的液态浆液通过重力落入双桶制浆机的制浆桶，并在制浆桶中继续搅拌，使得重金属与螯合剂实现二次混合，搅拌时浆液不断通过一级出料口进入储料桶，并不断被储料桶的桨叶推至二级出料口位置，保证浆液持续均匀流出送至橡胶带式真空过滤机。
3、真空脱水
为满足GB 16889-2008中对于生活垃圾焚烧飞灰进入填埋场关于含水率的规定，本发明采用橡胶带式真空过滤机作为脱水设备。浆液在布料器的作用下均匀分布在橡胶带式真空过滤机的滤布上，浆液中的水分被真空机抽走，脱水后得到片状泥饼。泥饼随着滤布不断向前运行，到达橡胶带式真空过滤机末端时被刮板刮下。
4、装袋
将泥饼装入吨袋以方便储存和运输。
5、养护
袋装泥饼需养护48小时，测得泥饼(稳定化后飞灰)含水率为29.2％。然后对泥饼重金属含量进行检测，检测结果见表1。
6、污水循环
由于脱水工序产生的滤出水以及过滤设备滤布的清洗水不满足GB 8978-1996的排放标准，为避免二次污染，将上述污水抽入螯合剂制备罐用以稀释螯合剂，避免外排同时减少工艺耗水量。
实施例二：
如图1、图2、图3所示，按照以下步骤进行飞灰的稳定化处理：
1、预制浆
将干飞灰，WARTTSAL螯合剂，羟基羧酸钠缓凝剂，水按照100:3:0.8:150的比例分别计量后注入双轴搅拌机中，物料在旋转桨叶的作用下相互混合，被制成液态浆液。
2、制浆
将上一步骤中得到的液态浆液通过重力落入双桶制浆机的制浆桶，并在制浆桶中继续搅拌，使得重金属与螯合剂实现二次混合，搅拌时浆液不断通过一级出料口进入储料桶，并不断被储料桶的桨叶推至二级出料口位置，保证浆液持续均匀流出送至橡胶带式真空过滤机。
3、真空脱水
为满足GB 16889-2008中对于生活垃圾焚烧飞灰进入填埋场关于含水率的规定，本发明采用橡胶带式真空过滤机作为脱水设备。浆液在布料器的作用下均匀分布在橡胶带式真空过滤机的滤布上，浆液中的水分被真空机抽走，脱水后得到片状泥饼。泥饼随着滤布不断向前运行，到达橡胶带式真空过滤机末端时被刮板刮下。
4、装袋
将泥饼装入吨袋以方便储存和运输。
5、养护
泥饼需养护48小时，测得泥饼(稳定化后飞灰)含水率为28.3％。然后对泥饼重金属含量进行检测，检测结果见表1。
6、污水循环
由于脱水工序产生的滤出水以及过滤设备滤布的清洗水不满足GB 8978-1996的排放标准，为避免二次污染，将上述污水抽入螯合剂制备罐用以稀释螯合剂，避免外排同时减少工艺耗水量。
实施例三：
如图1、图2、图3所示，按照以下步骤进行飞灰的稳定化处理：
1、预制浆
将干飞灰，WARTTSAL螯合剂，聚乙烯醇缓凝剂，水按照100:3.5:0.3:300的比例分别计量后注入双轴搅拌机中，物料在旋转桨叶的作用下相互混合，被制成液态浆液。
2、制浆
将上一步骤中得到的液态浆液通过重力落入双桶制浆机的制浆桶，并在制浆桶中继续搅拌，使得重金属与螯合剂实现二次混合，搅拌时浆液不断通过一级出料口进入储料桶，并不断被储料桶的桨叶推至二级出料口位置，保证浆液持续均匀流出送至橡胶带式真空过滤机。
3、真空脱水
为满足GB 16889-2008中对于生活垃圾焚烧飞灰进入填埋场关于含水率的规定，本发明采用橡胶带式真空过滤机作为脱水设备。浆液在布料器的作用下均匀分布在橡胶带式真空过滤机的滤布上，浆液中的水分被真空机抽走，脱水后得到片状泥饼。泥饼随着滤布不断向前运行，到达橡胶带式真空过滤机末端时被刮板刮下。
4、装袋
将泥饼装入吨袋以方便储存和运输。
5、养护
袋装泥饼需养护54小时，测得泥饼(稳定化后飞灰)含水率为29.6％。然后对泥饼重金属含量进行检测，检测结果见表1。
对比例一：
按照以下步骤进行飞灰的稳定化处理：
将干飞灰，WARTTSAL螯合剂，水，按照100:3:30的比例分别计量后注入双轴搅拌机中，物料在旋转桨叶的作用下相互混合，产物为胶黏状固体基质，测得胶黏状固体基质的含水率为28.6％。
对上述胶黏状固体基质重金属含量进行检测，检测结果见表1。
对比例二：
按照以下步骤进行飞灰的稳定化处理：
将干飞灰，WARTTSAL螯合剂，水按照100:6:30的比例分别计量后注入双轴搅拌机中，物料在旋转桨叶的作用下相互混合，产物为胶黏状固体基质，测得胶黏状固体基质的含水率为27.8％。
对上述胶黏状固体基质重金属含量进行检测，检测结果见表1。
对比例三：
按照以下步骤进行飞灰的稳定化处理：
将干飞灰，WARTTSAL螯合剂，水按照100:3:300的比例分别计量后注入双轴搅拌机中，物料在旋转桨叶的作用下相互混合，产物搅拌初期为液态，然后形成胶黏状固体基质，测得胶黏状固体基质的含水率为287.2％。生产过程到此中断，无法继续进行，只能将堵塞的胶黏状固体基质取出进行干燥后才能装袋。
在实验室对胶黏状固体基质进行烘干处理，测得胶黏状固体基质的含水率为25.4％。
对上述胶黏状固体基质重金属浓度进行检测，检测结果见表1。
表1：浸出液污染物浓度表
Claims (6)
1.PDS高效飞灰稳定化工艺，包括以下步骤：
A、将干飞灰，螯合剂，有机物类缓凝剂，水混合搅拌均匀，形成液态浆液；控制液态浆液的含水率在100％以上；
B、对液态浆液进行过滤脱水后得到泥饼和滤出水；
C、养护泥饼至其含水率达到填埋指标。
2.根据权利要求1所述的PDS高效飞灰稳定化工艺，其特征在于包括以下步骤：
A、将干飞灰，螯合剂，有机物类缓凝剂，水按照一定比例分别计量后注入搅拌机中，物料在旋转桨叶的作用下相互混合，被制成液态浆液；控制液态浆液的含水率在100％以上；将得到的液态浆液通过重力落入双桶制浆机的制浆桶，并在制浆桶中继续搅拌，使得重金属与螯合剂实现二次混合，搅拌时浆液不断从从制浆桶进入储料桶，并不断被储料桶的桨叶推送出料，保证浆液持续均匀流出送至橡胶带式真空过滤机；
B、液态浆液在布料器的作用下均匀分布在橡胶带式真空过滤机的滤布上，浆液中的水分被真空机抽走，脱水后得到泥饼；泥饼随着滤布不断向前运行，到达橡胶带式真空过滤机末端时被刮板刮下；
C、养护泥饼至其含水率达到填埋指标。
3.根据权利要求1所述的PDS高效飞灰稳定化工艺，其特征在于：步骤A中所述干飞灰，螯合剂，有机物类缓凝剂，水的质量比为100:2～5:0.1～1:150～200。
4.根据权利要求1所述的PDS高效飞灰稳定化工艺，其特征在于：所述螯合剂为WARTTSAL螯合剂。
5.根据权利要求1所述的PDS高效飞灰稳定化工艺，其特征在于：所述有机物类缓凝剂选自羟基羧酸及其盐类缓凝剂，糖类缓凝剂，多元醇及其衍生物类缓凝剂中的一种。
6.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的PDS高效飞灰稳定化工艺，其特征在于：将步骤B中的滤出水作为螯合剂稀释水进行循环使用。
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