CN109956690A

CN109956690A - 一种用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法

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Publication number: CN109956690A
Application number: CN201910242983.2A
Authority: CN
Inventors: 黄庆; 唐新宇; 马东光; 赵利卿
Original assignee: TIANJIN SINOMA ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd; Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: TIANJIN SINOMA ENGINEERING RESEARCH CENTER Co Ltd; Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: CN109956690B

Abstract

本发明属于飞灰处理方法领域，尤其涉及一种用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，所述用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法包括以下步骤：步骤一：超声和外加剂水洗飞灰脱氯吸附重金属：将焚烧飞灰、能够进行重金属吸附的多孔的外加剂和水按照100：(0.5～5)：(200～400)的质量比在超声水洗设备中混合形成水灰混合液，同时进行超声搅拌10～30分钟进行水洗；步骤二：水洗灰脱水：水灰混合物通过离心设备进行脱水，脱出的滤液进行处理。本发明提供一种可使预处理后的飞灰在水泥窑协同处置时极大地减少引入对其窑况产生不利影响的有害元素，同时提高飞灰的掺加量的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法。

Description

一种用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法

技术领域

本发明属于飞灰处理方法领域，尤其涉及一种用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法。

背景技术

现有技术和缺陷：

城市垃圾焚烧过程产生的飞灰因含有二恶英和多种重金属而被《国家危险废物名录》列为危险废物，并且根据焚烧工艺的不同会产生焚烧垃圾总量 3％～15％的飞灰，飞灰处理处置逐渐成为一个日益凸显的问题。

飞灰的处理方法主要有药剂稳定固化、熔融固化、水泥窑协同处置、热处理、水热处理等，由于飞灰与水泥的成分接近，世界许多国家倾向于探索其在建筑和土木领域的资源化利用。在对飞灰进行资源化处置时，飞灰中的氯元素是制约飞灰处理处置的主要问题。

尤其在水泥窑协同处置时，对氯元素的含量要求极为苛刻，入窑生料中氯含量不能超过0.015％。我国由于没有垃圾分类，并且受限于焚烧技术，造成飞灰中含有10％以上的氯，甚至某些地区的氯含量高达20％以上，大大限制了飞灰的添加比例。高氯的生料在水泥窑中烧制过程中会造成窑炉内壁腐蚀、结皮甚至造成堵塞，烧成后含氯较高的水泥会严重腐蚀钢筋，造成安全隐患，另外，氯元素会增加重金属的挥发量，进而降低重金属的固定率。因此，飞灰在处置前需要进行除氯处理。

我国生活垃圾焚烧飞灰中的氯盐主要是NaCl、KCl、CaCl₂，除氯的方法主要是水洗。目前，较为成熟的水洗工艺流程为：(1)将水和飞灰以一定比例混合，搅拌使氯盐充分溶解，然后进行固液分离；(2)将废水中的重金属进行化学沉淀处理，将重金属沉淀和脱氯的飞灰混合烘干；(3)沉淀后的废水经蒸发结晶分离出氯盐，分离后的水继续回收利用；(4)水洗后的飞灰以一定比例与水泥生料混合进入水泥窑烧结，烧制出水泥熟料。

该工艺中，水洗过程一般采用机械搅拌的方式，但对氯的去除有限；利用化学沉淀的方法，由于絮凝剂的成本高，增加了处理成本；蒸发结晶以及烘干都消耗了大量的能源。研究飞灰水洗主要解决三方面的问题：氯离子去除率、化学沉淀药剂效果和成本、废水处理。

袁兴中等公开了一种利用超声清洗的方法，经过三次超声洗涤后，使得原飞灰的氯去除率达到98.81％～99.92％，最终所得滤饼中含氯量占干滤饼质量百分比为0.0383％～0.263％，比搅拌飞灰水洗后飞灰滤饼中氯含量(0.5％左右)有了很大的改善。水洗液循环使用，可以减少用水量，但当达到一定浓度后，需要加入絮凝剂等用来除去水洗液中的重金属离子，才能通过蒸发蒸馏进行脱盐处理，脱盐后的水才能继续利用。超声虽然提高了氯的去除率，但是其问题在于，进行多次水洗步骤，工艺较为复杂，并且水洗液中含有大量的重金属离子，处理成本居高不下。

飞灰呈现出碱性特性，通过在水洗过程中通入CO₂、添加磷酸等可以大大降低水洗液中重金属离子的洗出，降低水洗液的pH值，提高了飞灰中氯离子的洗出效果。但是使用的絮凝剂、CO₂、磷酸等试剂价格高和工艺复杂，需要更为简单和低价的絮凝产品和处理工艺。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种高效、节水、工艺简单安全，可使预处理后的飞灰在水泥窑协同处置时极大地减少引入对其窑况产生不利影响的有害元素，同时提高飞灰的掺加量的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高效、节水、工艺简单安全，可使预处理后的飞灰在水泥窑协同处置时极大地减少引入对其窑况产生不利影响的有害元素，同时提高飞灰的掺加量的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，所述用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法包括以下步骤：

步骤一：超声和外加剂水洗飞灰脱氯吸附重金属：将焚烧飞灰、能够进行重金属吸附的多孔的外加剂和水按照100：(0.5～5)：(200～400)的质量比在超声水洗设备中混合形成水灰混合液，同时进行超声搅拌10～30分钟进行水洗，水洗完后将水灰混合液转移至脱水设备中；

步骤一中，添加一定比例的外加剂，在超声作用下，防止重金属溶于水中，同时促进氯离子的溶解，并且重金属的含量低于污水排放标准。原飞灰中95％以上的氯离子都会溶出进入水体，且溶在水体中的重金属被外加剂吸附，同时达到脱氯和固定重金属的目的。同时，使水洗飞灰中氯的去除率在 90％以上。

步骤二：水洗灰脱水：水灰混合物通过离心设备进行脱水，脱出的滤液进行处理。

经过步骤二脱水，飞灰脱水后其含水率低于35％。

本发明包括超声和外加剂水洗飞灰脱氯吸附重金属以及水洗灰脱水两个阶段，由于外加剂的加入，水洗液中重金属的含量满足《污水综合排放标准 (GB 8978-1996)》排放标准，不需要对滤液进行额外的除重金属处理。滤液中主要是氯盐，通过多效蒸发等手段，得到不同的氯盐以及回用水，均可以回收利用。

本发明还可以采用以下技术方案：

在上述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法中，进一步的，所述脱水设备选用卧式离心机或带滤布的立式离心机，所述脱水设备的脱出液进下一步工序。

在上述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法中，进一步的，所述外加剂为硅质原料，所述硅质原料可用于制作水泥。

在上述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法中，进一步的，所述外加剂为硅酸盐黏土矿物。

在上述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法中，进一步的，所述硅酸盐黏土矿物为蒙脱石和/或硅藻土。

在上述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法中，进一步的，所述超声功率密度在0.2～0.8w/cm³。

综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：

本发明结合超声手段辅助水洗，水洗过程中添加硅酸盐黏土矿物吸附重金属，与传统水洗后固液分离再单独水处理，降低了设备的一次性投资，硅酸盐黏土矿物能在飞灰水洗液这种高盐浓度废水中有效吸附重金属，同时避免使用市面上传统的含硫(影响水泥窑工况负面元素)螯合剂去除重金属，水洗后的飞灰经过烘干，氯离子含量去除率达到95％以上，可以满足水泥窑协同处置原料要求，不会影响水泥生产工况和水泥品质，同时废水中重金属含量达到工业污染水排放标准。该处理方法，不仅可以使得飞灰得到资源化利用、节约水泥工业原材料，而且不会在处理过程中产生二次污染，实现飞灰资源化、无害化、绿色化应用。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：

经过步骤二脱水，飞灰脱水后其含水率低于35％。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述脱水设备选用卧式离心机或带滤布的立式离心机，所述脱水设备的脱出液进下一步工序。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述外加剂为硅质原料，所述硅质原料可用于制作水泥。

需要指出的是，所述外加剂为硅酸盐黏土矿物。

需要指出的是，所述硅酸盐黏土矿物为蒙脱石和/或硅藻土。

需要指出的是，所述超声功率密度在0.2～0.8w/cm³。

作为举例：本发明城市生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置的预处理方法，包括超声和外加剂水洗飞灰脱氯吸附重金属、水洗灰脱水两个阶段，具体包括以下步骤：

(1)超声和外加剂水洗飞灰脱氯吸附重金属：将焚烧飞灰、外加剂和水按照100：0.5～5：200～400的质量比在超声水洗设备中混合，同时进行超声搅拌10～30分钟，原飞灰中95％以上的氯离子都会溶出进入水体，且溶在水体中的重金属被外加剂吸附，同时达到脱氯和固定重金属的目的。水洗完后将混合液转移至脱水设备中。

(2)水洗灰脱水：水灰混合物，通过离心设备进行脱水，飞灰脱水后，脱水飞灰的质量含水率为28～35％，脱出的滤液进行处理。由于外加剂的加入，重金属的含量满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》排放标准，不需要对滤液进行额外的除重金属处理。滤液中主要是氯盐，通过多效蒸发等手段，得到不同的氯盐以及回用水，均可以回收利用。

具体实施例如下：

实施例1：常温下将垃圾焚烧飞灰、改性蒙脱石和水按照100:2:300的质量比依次加入到装有超声设备的搅拌罐中，超声功率为0.6w/cm³，超声搅拌 30分钟，反应结束后通过机械脱水设备将其脱到含水率为28％～35％的湿灰，氯离子去除率96％以上，废水中重金属的含量满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》排放标准。

实施例2：常温下将垃圾焚烧飞灰、硅藻土和水按照100:1:300的质量比依次加入到装有超声设备的搅拌罐中，超声功率为0.3w/cm³，超声搅拌20分钟，反应结束后通过机械脱水设备将其脱到含水率为28％～35％的湿灰，氯离子去除率95％以上，废水中重金属的含量满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》排放标准。

实施例3：常温下将垃圾焚烧飞灰、硅藻土和水按照100:1:200的质量比依次加入到装有超声设备的搅拌罐中，超声功率为0.8w/cm³，超声搅拌25分钟，反应结束后通过机械脱水设备将其脱到含水率为28％～35％的湿灰，氯离子去除率95％以上，废水中重金属的含量满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》排放标准。

实施例4：常温下将垃圾焚烧飞灰、硅藻土和水按照100:0.5:400的质量比依次加入到装有超声设备的搅拌罐中，超声功率为0.2w/cm³，超声搅拌10 分钟，反应结束后通过机械脱水设备将其脱到含水率为28％～35％的湿灰，氯离子去除率95％以上，废水中重金属的含量满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》排放标准。

实施例5：常温下将垃圾焚烧飞灰、硅藻土和水按照100:0.5:200的质量比依次加入到装有超声设备的搅拌罐中，超声功率为0.8w/cm³，超声搅拌15 分钟，反应结束后通过机械脱水设备将其脱到含水率为28％～35％的湿灰，氯离子去除率95％以上，废水中重金属的含量满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》排放标准。

实施例6：常温下将垃圾焚烧飞灰、蒙脱石和硅藻土混合物(各占50％) 和水按照100:5:400的质量比依次加入到装有超声设备的搅拌罐中，超声功率为0.8w/cm³，超声搅拌30分钟，反应结束后通过机械脱水设备将其脱到含水率为28％～35％的湿灰，氯离子去除率95％以上，废水中重金属的含量满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》排放标准。

硅酸盐黏土矿物因其较高的重金属吸附效率、较稳定的化学性质、较好的生物兼容性，受到研究学者的广泛关注；不仅如此，硅酸盐黏土矿物还具有绿色环保、自然分布广、成本低廉等优势，在污水处理方面表现出广阔的应用前景。常见的硅酸盐黏土矿物包括蒙脱石黏土(又称膨润土)、凹凸棒石黏土、海泡石黏土、埃洛石黏土、沸石等。同时，硅酸盐黏土矿物与水泥原料组分接近，其作为重金属吸附剂吸附重金属后，终端水泥窑协同处置时不会对水泥窑窑况及产品质量造成不利影响。

综上所述，本发明可提供一种高效、节水、工艺简单安全，可使预处理后的飞灰在水泥窑协同处置时极大地减少引入对其窑况产生不利影响的有害元素，同时提高飞灰的掺加量的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：所述用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：所述脱水设备选用卧式离心机或带滤布的立式离心机，所述脱水设备的脱出液进下一步工序。

3.根据权利要求1所述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：所述外加剂为硅质原料，所述硅质原料可用于制作水泥。

4.根据权利要求3所述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：所述外加剂为硅酸盐黏土矿物。

5.根据权利要求4所述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：所述硅酸盐黏土矿物为蒙脱石和/或硅藻土。

6.根据权利要求1所述的用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法，其特征在于：所述超声功率密度在0.2～0.8w/cm³。