CN110631021A - 一种飞灰的安全处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于垃圾焚烧飞灰稳定处理技术领域,具体地说,涉及一种飞灰的安全处理方法,将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到混合物,将混合物进行干燥处理后在高温下焚烧得到无害化产物,所述粘合剂为生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便中的一种或者几种的混合。本发明的有益效果为将飞灰与多种废弃物料以及固氯剂混合和焚烧,实现飞灰的无害化处理,同时减少其他各种垃圾的处理成本,清洁环保、投资和运行成本低,实现较高的经济效益和环境效益。

Description

一种飞灰的安全处理方法
技术领域
本发明属于垃圾焚烧飞灰稳定处理技术领域,具体地说,涉及一种飞灰的安全处理方法。
背景技术
飞灰是指垃圾焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质。飞灰的产生量与垃圾种类、焚烧条件、焚烧炉型及烟气处理工艺有关,一般约占垃圾焚烧量的3%-5%左右。飞灰中含有大量的铅、锌、镉、汞的等重金属及其盐类以及多种持久性有机污染物,其中二噁英是飞灰中的主要有机污染物。二噁英类是多氯二苯并-对-二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)的统称,飞灰中二噁英类异构体的浓度分布具有相类似的特征,高氯代二噁英类的含量明显高于低氯代二噁英类。目前普遍认为垃圾焚烧是环境中二噁英的主要来源之一。飞灰中的污染物如不经处理,直接进入环境后会在环境中迁移,不仅会对环境产生严重的影响,还可能通过食物链进入人体,威胁人体健康。
我国的《垃圾焚烧污染控制标准》明确将焚烧飞灰列为一类危险废物,必须进行无害化处理处置。目前我国每年城市垃圾生产量大,因此需要廉价、高效的技术对飞灰进行处理处置,降低其环境风险。
淋洗和固定化是目前处理飞灰中污染物的两类主要方法。淋洗是指采用水或者水溶液洗涤飞灰,降低污染物含量从而减少其环境风险,但是由于飞灰是高温焚烧后的产物,金属赋存形态复杂,因此简单的水溶液难以将其洗出,因而需要一些化学淋洗剂淋洗。而且飞灰淋洗处理后还会产生二次污染和水污染的问题,因而飞灰淋洗处理的难度较大、成本较高。
固定化处理也称为稳定化,是将固定化药剂与垃圾焚烧飞灰混合后,利用固定化药剂和金属的反应生成矿物或者不溶性物质,从而减少重金属和有机污染物的溶出。现有的固定化药剂分为无机稳定剂和有机稳定剂两大类。常用的药剂有石膏、磷酸盐、漂白粉、硫化物(硫代硫酸钠、硫酸钠)、高分子有机稳定剂、铁酸盐、粘土矿物、N-苯甲酰-N-苯基羟胺等。与无机稳定剂相比,有机稳定剂具有药剂投加量少、增容量小、性质稳定的优点,但也存在价格过高导致使用受限的问题。
目前,提供一种成体低、效果好的飞灰安全处理方法成为亟待解决的问题。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种飞灰的安全处理方法,将飞灰与多种废弃垃圾和固氯剂混合、成型和焚烧,实现飞灰的无害化处理,同时减少废弃垃圾的处理成本,清洁环保、投资和运行成本低,达到较高的经济效益和环境效益。
为解决上述技术问题,本发明采用技术方案的基本构思是:
一种飞灰的安全处理方法,将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到混合物,将混合物进行干燥处理后在高温下焚烧得到无害化产物,所述粘合剂为生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便中的一种或者几种的混合。
由于生活垃圾、餐厨垃圾和人畜粪便内均含有能量较高的有机物,能够支持燃烧。将生活垃圾、餐厨垃圾和人畜粪便与飞灰混合后进行焚烧,利用生活垃圾、餐厨垃圾和人畜粪便中有机物的可燃性对飞灰进行焚烧,加快对分散在其中的飞灰的焚烧速度,缩短处理时间,实现飞灰的无害化处理,同时生活垃圾、餐厨垃圾和人畜粪便具有一定粘性,将飞灰与其混合,使飞灰粘滞在粘合剂上,防止燃烧时飞灰随气流漂浮,提高燃烧效果。
所述粘合剂的重量为25-35份,所述飞灰的重量为20-30份,所述固氯剂的重量为10-20份;
优选地,所述固氯剂为氧化钙或者可产生氧化钙的物质。
为了保证飞灰无害化处理的程度,通常控制所述飞灰的重量为20-30份,所述固氯剂的重量为10-20份;为了保证混合物的强度和燃烧效果,一般控制粘合剂的重量为25-35份。通过加入固氯剂,实现对焚烧过程中的组分氯进行吸收,防止二次污染。
混合物在进行干燥处理前,还包括:
将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到的混合物置于成型设备内进行成型,得到成型体。
将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到的混合物置于成型设备内进行成型,得到成型体,便于运输和使用。
粘合剂还包括非危险废物污泥,非危险废物污泥先与飞灰进行混合,然后再与固氯剂和其他粘合剂混合得到混合物。
通过加入非危险废物污泥,能够实现调整混合物的强度,尤其是在得到成型体时,能够保证成型体的强度,防止运输时的变形或变散,便于运输;在焚烧时,一方面非危险废物污泥能够保证成型体具有一定的强度,另一方面,生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便和非危险废物污泥混合,焚烧时非危险废物污泥形成框架,在其支撑下空气更易与生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便和飞灰接触,生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便加快飞灰的焚烧,使飞灰无害化处理的更加彻底。
所述混合物中还包括高热值植物燃料,将高热值植物燃料、飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到混合物,将混合物进行干燥处理后在高温下焚烧;
优选地,所述高热值植物燃料的重量为25-30份。
通过加入高热值植物燃料,焚烧时,利用高热值植物燃料燃烧产生的高热,进一步加快飞灰的处理速度;而且高热值植物燃料分散在混合物中,焚烧时形成多处高热区,避免出现物料局部(尤其是物料中心部位)处理效果不佳的问题。
飞灰先与非危险废物污泥混合均匀后,再向其中加入生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行混合,最后再加入固氯剂和高热值植物燃料混合均匀得到混合物。
由于非危险废物污泥具有一定的含水量,能够使飞灰快速的被束缚,而且搅拌混合的搅拌装置能耗小,再有非危险废物污泥与飞灰的粒径相差小,二者更易混合均匀。
进一步地,所述高热值植物燃料包括木头、植物叶子、植物秸秆、塑料、纸张中的一种或者几种的混合;
优选地,高热值植物燃料中的塑料由生活垃圾、餐厨垃圾中分拣得到或者为塑料废物,所述木头、植物叶子、植物秸秆、纸张来源于农林废弃物。
目前,城市垃圾中的木头、植物叶子、植物秸秆、塑料、纸张等废弃物,一般采用焚烧的方式,对大气造成污染,将其加入到本发明的混合物中,成为飞灰无害化处理的燃料,在混合物内部形成高热区,加快飞灰的处理速度,物尽其用;塑料的处理方式一般采用掩埋或者焚烧,而焚烧产生会HCl,对大气造成污染,将生活垃圾、餐厨垃圾中分拣得到塑料或者工业塑料废物加入该混合物中,不仅起到在成型体内部形成高热区的功能,而且燃烧产生的HCl也会被固氯剂吸收,大大降低其污染性。
高热值植物燃料在与粘合剂和固氯剂混合前,最好先进行粉碎,使各物质混合更加均匀。
在将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到混合物前,还包括:
至少对生活垃圾、餐厨垃圾进行分拣,去除塑料及刚性物质,分拣后将各原料粉碎预处理;
优选地,粉碎后的物料粒径在50mm以下。
由于塑料和刚性物质在粉碎时会损坏粉碎机,因此,先将生活垃圾、餐厨垃圾进行分拣,分拣后的塑料可以单独粉碎后作为高热值植物燃料再与飞灰混合。
在将生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行分拣前和/或分拣后和/或粉碎预处理后,对生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行除味灭菌。
由于本发明的混合物中含有生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便和非危险废物污泥,如果不进行除味灭菌,可能会对工作人员造成身体损害。在将生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行分拣前和/或分拣后和/或粉碎预处理后,对生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行除味灭菌,以保证工作人员的人身及健康安全。
所述的处理方法,包括以下步骤:
步骤(1):对生活垃圾、餐厨垃圾、非危险废物污泥和人畜粪便进行除味灭菌;
步骤(2):至少对生活垃圾和餐厨垃圾进行分拣,除去塑料及刚性物质,分拣后将各原料粉碎预处理;
步骤(3):将飞灰与非危险废物污泥混合均匀后,再向其中加入生活垃圾、餐厨垃圾以及人畜粪便进行混合,最后再加入固氯剂和高热值植物燃料混合均匀得到混合物;
步骤(4):将混合物加至搓揉装置内,进行至少一次搓揉;
步骤(5):将搓揉后的物料加至成型设备中进行成型得到成型体,在将成型体进行干燥;
步骤(6):将干燥后的成型体在炉内1000-1600℃的条件下进行焚烧,充分燃烧后得到无害化产物。
采用上述技术方案后,本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、将生活垃圾、餐厨垃圾和人畜粪便与飞灰混合、成型和焚烧,利用生活垃圾、餐厨垃圾和人畜粪便中有机物的可燃性对飞灰进行焚烧,加快对分散在其中的飞灰的焚烧速度,缩短处理时间,实现飞灰的无害化处理,同时生活垃圾、餐厨垃圾和人畜粪便具有一定粘性,将飞灰和粘合剂混合,使飞灰粘滞在粘合剂上,防止燃烧时飞灰随气流漂浮,提高燃烧效果;
2、通过加入高热值植物燃料,焚烧时,利用高热值植物燃料燃烧产生的高热,进一步加快飞灰的处理速度;而且高热值植物燃料分散在混合物中,焚烧时形成多处高热区,避免出现物料局部(尤其是物料中心部位)处理效果不佳的问题;
3、该处理方法中,将飞灰与多种废弃垃圾合理组合并配合适当的处理方式,实现飞灰的无害化处理,同时减少其他各种垃圾的处理成本,清洁环保、投资和运行成本低,具有非常明显的经济效益和环境效益;
4、采用本发明的处理方法,飞灰的处理时间短,能耗低,更加环保。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例一
一种飞灰的安全处理方法,包括以下步骤:
(1)对餐厨垃圾10Kg、生活垃圾10Kg和人畜粪便10Kg进行除味灭菌;
(2)至少对生活垃圾和餐厨垃圾进行分拣,除去塑料及刚性物质,分拣后将各原料粉碎预处理,粉碎后的物料粒径在50mm以下;
(3)将飞灰30Kg与生活垃圾、餐厨垃圾以及人畜粪便进行混合,最后再加入10Kg的氧化钙混合均匀得到混合物;
(4)将混合物加至搓揉装置,进行至少一次搓揉;
(5)将搓揉后的物料加至成型设备中进行成型得到成型体,在将成型体进行干燥;
(6)将干燥后的成型体在炉内1000-1600℃的条件下进行焚烧,充分燃烧后得到无害化产物。
其中,飞灰为垃圾燃烧产生的飞灰或者垃圾发电产生的飞灰。
运输时,一般对步骤(5)得到的干燥成型体进行搬运,损坏率达到10%。
实施例二
一种飞灰的安全处理方法,包括以下步骤:
(1)对餐厨垃圾和生活垃圾共10Kg、非危险废物污泥10Kg和人畜粪便10Kg进行除味灭菌;
(2)至少对生活垃圾和餐厨垃圾进行分拣,除去塑料及刚性物质,分拣后将各原料粉碎预处理,粉碎后的物料粒径在50mm以下;
(3)将飞灰30Kg与非危险废物污泥混合均匀后,再向其中加入生活垃圾、餐厨垃圾以及人畜粪便进行混合,最后再加入10Kg的氧化钙混合均匀得到混合物;
(4)将混合物加至搓揉装置,进行至少一次搓揉;
(5)将搓揉后的物料加至成型设备中进行成型得到成型体,在将成型体进行干燥;
(6)将干燥后的成型体在炉内1000-1600℃的条件下进行焚烧,充分燃烧后得到无害化产物。
其中,除味灭菌步骤具体为:单独收集各原料至收集池,将松树皮、松树枝/干和松树叶收集后粉碎,混合,加热至140℃,将蒸出的高温松脂蒸汽从收集池底部分别通入生活垃圾、餐厨垃圾、非危险废物污泥和人畜粪便的收集池对其进行除味灭菌处理,对生活垃圾、餐厨垃圾、非危险废物污泥和人畜粪便的处理时间分别24-28小时、32-34小时、32-42小时及42-48小时。
其中,松树皮、松树枝/干和/或松树叶的总用量为收集池内含物重量的1/75。松树枝/干在混合物中的质量百分比为70%,松树皮在混合物中的质量百分比为5%;松树叶在混合物中的质量百分比为25%。
本实施例中使用的飞灰与实施例一中的飞灰相同。
在搬运步骤(5)得到的干燥成型体时,损坏率小于2%。
实施例三
一种飞灰的安全处理方法,包括以下步骤:
(1)对餐厨垃圾和生活垃圾共10Kg、非危险废物污泥10Kg和人畜粪便10Kg进行除味灭菌,该步骤具体为:单独收集各原料至收集池,将松树皮、松树枝/干和松树叶收集后粉碎,混合,加热至140℃,将蒸出的高温松脂蒸汽从收集池底部分别通入生活垃圾、餐厨垃圾、非危险废物污泥和人畜粪便的收集池对其进行除味灭菌处理,对生活垃圾、餐厨垃圾、非危险废物污泥和人畜粪便的处理时间分别24-28小时、32-34小时、32-42小时及42-48小时;
(2)至少对生活垃圾和餐厨垃圾进行分拣,除去塑料及刚性物质,分拣后将各原料粉碎预处理,粉碎后的物料粒径在50mm以下,其水分含量为35-45%,塑料单独粉碎;
(3)将飞灰30Kg与非危险废物污泥混合均匀后,再向其中加入生活垃圾、餐厨垃圾以及人畜粪便进行混合,最后再加入10Kg的氧化钙和植物树叶30Kg混合均匀得到混合物;
(4)将混合物加至搓揉装置,进行至少一次搓揉;
(5)将搓揉后的物料加至成型设备中进行成型得到成型体,在将成型体进行干燥;
(6)将干燥后的成型体在炉内1000-1600℃的条件下进行焚烧,充分燃烧后得到无害化产物。
其中,松树皮、松树枝/干和/或松树叶的总用量为收集池内含物重量的1/75。松树枝/干在混合物中的质量百分比为70%,松树皮在混合物中的质量百分比为5%;松树叶在混合物中的质量百分比为25%。
实施例中使用的飞灰与实施例一中的飞灰相同。
在搬运步骤(5)得到的干燥成型体时,损坏率小于2%。
实施例四-实施例十一与实施例三的区别在于,粘合剂、固氯剂和高热值植物燃料的组分和含量不同,具体数据如表一所示,以下数值单位均为Kg。
表一 制备方法中各物料及含量
对比例1
与实施例二的区别在于,未加入餐厨垃圾、生活垃圾共和人畜粪便,仅加入非危险废物污泥30Kg作为粘合剂,其他条件和处理方法与实施例二相同。
对比例2
与实施例二的区别在于,不加入飞灰,其他条件和处理方法与实施例二相同。
实验结果检验
对上述实施例一-实施例十一以及对比例1和对比例2焚烧后得到的无害化产物进行检测分析。
1、采用X射线衍射(XRD)对上述实施例二、对比例1和对比例2焚烧后得到的无害化产物进行检测,检测结果如下:
表一 无害化产物的性质(%)
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O MgO
实施例二 41.35 10.28 6.89 16.51 1.82 3.36 3.75
对比例1 10.21 2.03 1.29 4.12 0.04 0.23 0.25
对比例2 0.25 0.46 0.23 0.32 0.01 0.02 0.21
通过实施例二与对比例1进行比较,可见,通过本发明的方法,能够使飞灰中的Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg等元素发生氧化反应,形成稳定的氧化物,对飞灰的处理效果更好。
实施例二、对比例1和对比力2进行比较,可见,组分中的Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg主要来自于飞灰,通过本发明的方法,能够使Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg等元素发生氧化反应,形成稳定的氧化物,对飞灰的处理效果更好。
2、焚烧前后重金属浸出毒性检测
危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别GB5085.3-2007表1,将全部实施例和对比例进行检测,检测结果如表二所示,下述表格中铜、镍、铅、汞的含量单位均为mg/L,二噁英含量单位为ng/Kg-TEQ
表二 焚烧前后重金属浸出毒性检测
从实验结果可以看出:
1)、实施例一与实施例二比较,在实施例二中加入非危险废物污泥,在搬运过程中,损坏率明显降低,可见加入非危险废物污泥能够提高干燥后的成型提的强度,便于运输。
2)、实施例一和实施例二与实施例三的区别在于,实施例三中加入了植物树叶(高热值植物燃料),加入高热值植物燃料,处理后,铜、铅和汞的含量全部未检测出,可见加入高热值植物燃料能够提高飞灰的处理效果。利用高热值植物燃料燃烧产生的高热,进一步加快飞灰的处理速度;而且高热值植物燃料分散在混合物中,焚烧时形成多处高热区,避免出现物料局部(尤其是物料中心部位)处理效果不佳的问题。
3)、实施例一和实施例二与对比例1相比,对比例1中未加入餐厨垃圾、生活垃圾和人畜粪便,相同条件下,飞灰的处理效果差。
这是由于,对比例1中只采用非危险废物污泥作为粘合剂,由于非危险废物污泥在烧制过程中硬化,使空气难于进入,中部区域的飞灰处理效果不好,加入餐厨垃圾和人畜粪便以及植物树叶,不仅使成型体相对松散,便于空气进入,而且,高热值植物燃料燃烧产生的高温区,加快飞灰的处理速度。
4)、实施例十一与实施例四相比,其他条件相同,实施例十一的飞灰加入量增加,其处理效果降低,这是由于加入的飞灰的量过大所致。
如果在检测中出现实施例十一的状况,可将其采用本发明的方法重新进行处理,直至其重金属含量降低至预期为止。上述表格中ND为未检出。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到混合物,将混合物进行干燥处理后在高温下焚烧得到无害化产物,所述粘合剂为生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便中的一种或者几种的混合。
2.根据权利要求1所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,所述粘合剂的重量为25-35份,所述飞灰的重量为20-30份,所述固氯剂的重量为10-20份;
优选地,所述固氯剂为氧化钙或者高温下可产生氧化钙的物质,混合物的焚烧温度低于氯化钙的沸点。
3.根据权利要求2所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,混合物在进行干燥处理前,还包括:
将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到的混合物置于成型设备内进行成型,得到成型体。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,粘合剂还包括非危险废物污泥,非危险废物污泥先与飞灰进行混合,然后再与固氯剂和其他粘合剂混合得到混合物。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,所述混合物中还包括高热值植物燃料,将高热值植物燃料、飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到混合物,将混合物进行干燥处理后在高温下焚烧;
优选地,所述高热值植物燃料的重量为25-30份。
6.根据权利要求5所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,飞灰先与非危险废物污泥混合均匀后,再向其中加入生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行混合,最后再加入固氯剂和高热值植物燃料混合均匀得到混合物。
7.根据权利要求5或6所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,所述高热值植物燃料包括木头、植物叶子、植物秸秆、塑料、纸张中的一种或者几种的混合;
优选地,高热值植物燃料中的塑料由生活垃圾、餐厨垃圾中分拣得到或者为塑料废物,所述木头、植物叶子、植物秸秆、纸张来源于农林废弃物。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,在将飞灰、粘合剂和固氯剂混合均匀得到混合物前,还包括:
至少对生活垃圾、餐厨垃圾进行分拣,去除塑料及刚性物质,分拣后将各原料粉碎预处理;
优选地,粉碎后的物料粒径在50mm以下。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,在将生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行分拣前和/或分拣后和/或粉碎预处理后,对生活垃圾、餐厨垃圾、人畜粪便进行除味灭菌。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种飞灰的安全处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(1):对生活垃圾、餐厨垃圾、非危险废物污泥和人畜粪便进行除味灭菌;
步骤(2):至少对生活垃圾和餐厨垃圾进行分拣,除去塑料及刚性物质,分拣后将各原料粉碎预处理;
步骤(3):将飞灰与非危险废物污泥混合均匀后,再向其中加入生活垃圾、餐厨垃圾以及人畜粪便进行混合,最后再加入固氯剂和高热值植物燃料混合均匀得到混合物;
步骤(4):将混合物加至搓揉装置内,进行至少一次搓揉;
步骤(5):将搓揉后的物料加至成型设备中进行成型得到成型体,在将成型体进行干燥;
步骤(6):将干燥后的成型体在炉内1000-1600℃的条件下进行焚烧,充分燃烧后得到无害化产物。
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Citations (8)

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