CN111842441B - 一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法及系统，该方法包括以下步骤：一：打开飞灰储库和水罐底部阀门以及密闭反应釜内搅拌装置，向密闭反应釜中加入一定量飞灰和水后，关闭相应阀门，飞灰和水质量比为1:3；二：向密闭反应釜中通入浸提剂，待压力达到要求后，开启泄压口处阀门并维持一定卸流流量，同时通过碱液吸收尾气；三：开启超声波振动装置超声反应一段时间；四：反应结束后，关闭浸提机与密闭反应釜间阀门，同时开大泄压口处阀门至压力恢复至常压；五：打开卸料口处阀门，将水灰混合物泵送至脱水设备脱水处理，实现固液分离，所得固体即为去除重金属后的飞灰。通过本发明的方法及系统处理后的飞灰中重金属浸出浓度满足规定。
Description
技术领域
本发明属于飞灰处理技术领域，特别是涉及一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法及系统。
背景技术
随着我国经济的高速增长，我国城市生活垃圾的排放量也随之不断的增加，城市生活垃圾的出路问题已成为我国各城市面临的重大环保课题。垃圾焚烧发电是无害化程度高、减容量大、可最大限度回收能源的高效处理方法。生活垃圾焚烧产生的烟气中重金属及二噁英经过净化处理，98％以上被截留在飞灰中，由于垃圾焚烧飞灰中含有较高浓度的二嗯英和重金属，《国家危险废物名录》已将垃圾焚烧飞灰规定为编号为HW18的危险废物。飞灰直接填埋会对周边环境造成严重的二次污染。
目前，国内外对焚烧飞灰固化稳定化的常用方法有以下几种：(1)水泥固化技术；(2)熔融固化技术；(3)药剂稳定化处理技术。但经上述几种处理技术处理后，重金属都还是存在飞灰中，长时间或自然环境的变化仍会导致重金属的释放而危害环境。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法及系统。本发明通过对重金属浸提剂压力、分布方式、排放浓度、时间以及超声功率、超声时间等的控制，提取飞灰中的可浸出重金属，以减少或消除处理后的飞灰中的重金属，使得经处理后的飞灰中重金属浸出浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》及GB30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》规定，且提取出的重金属可浓缩提纯另做它用。
本发明是这样实现的，一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：打开飞灰储库和水罐底部阀门以及密闭反应釜内的搅拌装置，通过计量装置向密闭反应釜中加入一定量的飞灰和水后，关闭飞灰储库和水罐底部阀门，飞灰和水的质量比为1:3；
步骤二：打开浸提机与密闭反应釜间的阀门，向密闭反应釜中以一定流量通入浸提剂，待压力达到要求后，开启密闭反应釜的泄压口处的阀门并维持一定的卸流流量，同时通过碱液吸收尾气；
步骤三：开启超声波振动装置，超声反应一段时间；
步骤四：反应结束后，关闭浸提机与密闭反应釜间的阀门，同时开大密闭反应釜的泄压口处的阀门至密闭反应釜内的压力恢复至常压；
步骤五：打开密闭反应釜卸料口处的阀门，将密闭反应釜内的水灰混合物泵送至脱水设备进行脱水处理，实现固液分离，所得固体即为去除重金属后的飞灰。
在上述技术方案中，优选的，所述步骤二中，所述浸提剂为二氧化碳、硫化氢或二氧化硫中的一种。
在上述技术方案中，优选的，所述步骤二中，密闭反应釜内压力为0.5MPa～3MPa。
在上述技术方案中，优选的，所述步骤二中，密闭反应釜泄压口流量为0.1～0.2L/min。
在上述技术方案中，优选的，所述步骤三中，超声波振动装置的超声频率为20kHz或40kHz。
在上述技术方案中，优选的，所述步骤五中，经脱水处理后的飞灰含水率低于35％。
一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的系统，包括密闭反应釜、浸提机、尾气吸收罐、输送泵和脱水设备，所述密闭反应釜顶部设有飞灰入口、水入口和泄压口，密闭反应釜底部设有浸提剂入口和卸料口，所述密闭反应釜内设有搅拌装置和超声波振动装置，所述密闭反应釜的飞灰入口与飞灰储库相连，所述密闭反应釜的水入口与水罐相连，所述浸提机与密闭反应釜的浸提剂入口相连，在所述浸提剂入口处的密闭反应釜内设有气体分布器，所述密闭反应釜的泄压口与尾气吸收罐相连，尾气吸收罐内装有用于吸收尾气的碱液，所述密闭反应釜的卸料口与输送泵入口相连，所述输送泵出口与脱水设备相连。
在上述技术方案中，优选的，所述密闭反应釜的飞灰入口与飞灰储库相连的管道上、密闭反应釜的水入口与水罐相连的管道上、浸提机与密闭反应釜的浸提剂入口相连的管道上、密闭反应釜的泄压口与尾气吸收罐相连的管道上、密闭反应釜的卸料口与输送泵入口相连的管道上、及输送泵出口与脱水设备相连的管道上均设置有阀门。
在上述技术方案中，优选的，所述超声波振动装置设置有多个，并均布在密闭反应釜内。
在上述技术方案中，优选的，所述脱水设备为板框压滤机或离心机。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明的处理方法及系统不同于现有的药剂或高温固化重金属，将重金属留在固体中，而是采用浸提剂，强化飞灰与浸提剂在水溶液中的分散，设定飞灰和水的质量比为1:3，水过多不利于节约水资源，也增加了水处理成本，水过少飞灰固体含量高，搅拌困难，由于超声作用范围有限，采用搅拌先将飞灰均匀分布于整个水体中，同步利用超声对水体中的飞灰颗粒和浸提剂小分子进行振动，增大其反应接触面积、减少反应时间，将飞灰中易于浸出的重金属分离到水溶液中，最大程度地降低飞灰中重金属的含量，使得处理后的飞灰中重金属浸出浓度同时满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和GB30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》相关限值，利于后续飞灰的多元化利用。
2、本发明通过加压、多通道分散的方式最大程度利用浸提剂，同时也能利用含CO2、SO2的工业废气，节约成本的同时对废气二次利用。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的系统的流程图；
图中：1、密闭反应釜；11、飞灰入口；12、水入口；13、泄压口；14、浸提剂入口；15、卸料口；2、浸提机；3、尾气吸收罐；31、呼吸阀；4、输送泵；5、脱水设备；6、搅拌装置；7、超声波振动装置；8、气体分布器；9、阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：打开飞灰储库和水罐底部阀门以及密闭反应釜内的搅拌装置，通过计量装置向密闭反应釜中加入一定量的飞灰和水后，关闭飞灰储库和水罐底部阀门，飞灰和水的质量比为1:3；
步骤二：打开浸提机与密闭反应釜间的阀门，向密闭反应釜中以一定流量通入浸提剂，待压力达到要求后，开启密闭反应釜的泄压口处的阀门并维持一定的卸流流量，同时通过碱液吸收尾气；
步骤三：开启超声波振动装置，超声反应一定时间；
步骤四：反应结束后，关闭浸提机与密闭反应釜间的阀门，同时开大密闭反应釜的泄压口处的阀门至密闭反应釜内的压力恢复至常压；
步骤五：打开密闭反应釜卸料口处的阀门，将密闭反应釜内的水灰混合物泵送至脱水设备进行脱水处理，实现固液分离，所得固体即为去除重金属后的飞灰。
优选的，所述步骤二中，所述浸提剂为二氧化碳、硫化氢或二氧化硫中的一种。
优选的，所述步骤二中，密闭反应釜内压力为0.5MPa～3MPa，若反应釜内压力过低，浸提剂溶解有限，反应所需时间大大延长，压力达到一定程度后再加压，浸提剂溶解增加也有限，同时对设备要求更高。
优选的，所述步骤二中，密闭反应釜泄压口流量为0.1～0.2L/min，若泄压口流量为0，反应釜内压力达到平衡后，只能依靠反应釜内的气液界面反应，效果太差，设置一定流量的泄压口气体流量，浸提剂仍可通过气体分布器作用于整个水体，保证了反应速度。
优选的，所述步骤三中，超声波振动装置的超声频率为20kHz或40kHz，若超声频率过小则无法将部分飞灰包裹着的重金属释放到水体中。
优选的，所述步骤五中，经脱水处理后的飞灰含水率低于35％，便于后续飞灰的运输和利用。
请参阅图1，一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的系统，包括密闭反应釜、浸提机、尾气吸收罐、输送泵和脱水设备，所述密闭反应釜顶部设有飞灰入口、水入口和泄压口，密闭反应釜底部设有浸提剂入口和卸料口，所述密闭反应釜内设有搅拌装置和超声波振动装置，所述密闭反应釜的飞灰入口与飞灰储库相连，所述密闭反应釜的水入口与水罐相连，所述浸提机与密闭反应釜的浸提剂入口相连，在所述浸提剂入口处的密闭反应釜内设有气体分布器，所述密闭反应釜的泄压口与尾气吸收罐相连，尾气吸收罐内装有用于吸收尾气的碱液，本实施例的尾气吸收罐的顶部装有呼吸阀，由于气体溶解有限，使得未被吸收的气体从呼吸阀排出，所述密闭反应釜的卸料口与输送泵入口相连，所述输送泵出口与脱水设备相连。
优选的，所述密闭反应釜的飞灰入口与飞灰储库相连的管道上、密闭反应釜的水入口与水罐相连的管道上、浸提机与密闭反应釜的浸提剂入口相连的管道上、密闭反应釜的泄压口与尾气吸收罐相连的管道上、密闭反应釜的卸料口与输送泵入口相连的管道上、及输送泵出口与脱水设备相连的管道上均设置有阀门。
优选的，所述超声波振动装置设置有多个，并均布在密闭反应釜内。
优选的，所述脱水设备为板框压滤机或离心机，脱水设备的脱出液为含重金属滤液，含重金属滤液后续可浓缩、沉淀另做它用。
本发明的系统通过浸提机通入重金属浸提剂，设置搅拌装置、浸提剂分布方式的气体分布器、尾气排放吸收以及超声波振动装置等，提取飞灰中的可浸出重金属，将飞灰中易于浸出的重金属分离到水溶液中，以减少或消除处理后的飞灰中的重金属，使得经处理后的飞灰中重金属浸出浓度满足规定。
实施例1
一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：打开飞灰储库和水罐底部阀门以及密闭反应釜内的搅拌装置，通过计量装置向密闭反应釜中加入一定量的飞灰和水后，关闭飞灰储库和水罐底部阀门，飞灰和水的质量比为1:3；
步骤二：打开浸提机与密闭反应釜间的阀门，向密闭反应釜中以一定流量通入CO2浸提剂，待压力达到3MPa后，开启密闭反应釜的泄压口处的阀门并维持0.2L/min的卸流流量，同时通过碱液吸收尾气；
步骤三：开启超声波振动装置，超声频率为20kHz，超声反应30min；
步骤四：反应结束后，关闭浸提机与密闭反应釜间的阀门，同时开大密闭反应釜的泄压口处的阀门至密闭反应釜内的压力恢复至常压；
步骤五：打开密闭反应釜卸料口处的阀门，将密闭反应釜内的水灰混合物泵送至脱水设备进行脱水处理，使经脱水处理后的飞灰含水率低于35％，实现固液分离，所得固体即为去除重金属后的飞灰，脱出的含重金属滤液后续可浓缩、沉淀另做它用。
实施例2
一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，包括以下步骤：
步骤一：打开飞灰储库和水罐底部阀门以及密闭反应釜内的搅拌装置，通过计量装置向密闭反应釜中加入一定量的飞灰和水后，关闭飞灰储库和水罐底部阀门，飞灰和水的质量比为1:3；
步骤二：打开浸提机与密闭反应釜间的阀门，向密闭反应釜中以一定流量通入H2S浸提剂，待压力达到0.5MPa后，开启密闭反应釜的泄压口处的阀门并维持0.1L/min的卸流流量，同时通过碱液吸收尾气；
步骤三：开启超声波振动装置，超声频率为40kHz，超声反应30min；
步骤四：反应结束后，关闭浸提机与密闭反应釜间的阀门，同时开大密闭反应釜的泄压口处的阀门至密闭反应釜内的压力恢复至常压；
步骤五：打开密闭反应釜卸料口处的阀门，将密闭反应釜内的水灰混合物泵送至脱水设备进行脱水处理，使经脱水处理后的飞灰含水率低于35％，实现固液分离，所得固体即为去除重金属后的飞灰，脱出的含重金属滤液后续可浓缩、沉淀另做它用。
对去除重金属后的飞灰进行重金属检测，检测方法：HJ/T 299-2007固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法，结果如下表1所示。
表1经处理后的飞灰中的重金属含量
由表1可知，经过本发明的方法处理生活垃圾焚烧飞灰中的重金属，可最大程度地降低飞灰中重金属的含量，使得处理后的飞灰中重金属浸出浓度同时满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和GB30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》相关限值，从而为飞灰后续资源化利用提供基础。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：打开飞灰储库和水罐底部阀门以及密闭反应釜内的搅拌装置，通过计量装置向密闭反应釜中加入一定量的飞灰和水后，关闭飞灰储库和水罐底部阀门，飞灰和水的质量比为1:3；
步骤二：打开浸提机与密闭反应釜间的阀门，向密闭反应釜中以一定流量通入浸提剂，待压力达到要求后，开启密闭反应釜的泄压口处的阀门并维持一定的卸流流量，同时通过碱液吸收尾气；密闭反应釜内压力为0.5MPa~3MPa，密闭反应釜泄压口流量为0.1~0.2L/min；所述浸提剂为二氧化碳、硫化氢或二氧化硫中的一种；
步骤三：开启超声波振动装置，超声反应一段时间；超声波振动装置的超声频率为20kHz或40 kHz；
步骤四：反应结束后，关闭浸提机与密闭反应釜间的阀门，同时开大密闭反应釜的泄压口处的阀门至密闭反应釜内的压力恢复至常压；
步骤五：打开密闭反应釜卸料口处的阀门，将密闭反应釜内的水灰混合物泵送至脱水设备进行脱水处理，经脱水处理后的飞灰含水率低于35%，实现固液分离，所得固体即为去除重金属后的飞灰。
2.一种去除生活垃圾焚烧飞灰中重金属的系统，其特征在于：包括密闭反应釜、浸提机、尾气吸收罐、输送泵和脱水设备，所述密闭反应釜顶部设有飞灰入口、水入口和泄压口，密闭反应釜底部设有浸提剂入口和卸料口，所述密闭反应釜内设有搅拌装置和超声波振动装置，所述密闭反应釜的飞灰入口与飞灰储库相连，所述密闭反应釜的水入口与水罐相连，所述浸提机与密闭反应釜的浸提剂入口相连，在所述浸提剂入口处的密闭反应釜内设有气体分布器，所述密闭反应釜的泄压口与尾气吸收罐相连，尾气吸收罐内装有用于吸收尾气的碱液，所述密闭反应釜的卸料口与输送泵入口相连，所述输送泵出口与脱水设备相连；
所述密闭反应釜的飞灰入口与飞灰储库相连的管道上、密闭反应釜的水入口与水罐相连的管道上、浸提机与密闭反应釜的浸提剂入口相连的管道上、密闭反应釜的泄压口与尾气吸收罐相连的管道上、密闭反应釜的卸料口与输送泵入口相连的管道上、及输送泵出口与脱水设备相连的管道上均设置有阀门；
所述超声波振动装置设置有多个，并均布在密闭反应釜内；
所述脱水设备为板框压滤机或离心机。
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