CN112122309A - 一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法。现有飞灰处置方式存在成本高，稳定性差，效率低、处置不彻底和能耗高等问题。本发明如下：一、将飞灰与水混合，并加入阴‑非离子混合表面活性剂。二、对水和飞灰等进行搅拌制浆处理，形成飞灰浆料。三、对制浆萃取完毕的飞灰浆液进行固液分离，形成泥料和洗脱溶液。四、将水洗液输入到处理池中；然后向处理池中添加磁性球型菌剂活化液进行生物降解反应。磁性球型菌剂活化液中含有菌剂和磁粉。本发明在生物菌剂中添加了磁性材料，磁性材料的添加产生了磁场力，适度大小的磁场力能够增强微生物的酶活性，从而对二噁英的生物降解起到促进作用。

Description

一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法

技术领域

本发明属于固体废弃物处理及处置技术领域，具体涉及一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法。

背景技术

生活垃圾焚烧飞灰作为垃圾焚烧发电厂烟气净化系统的残余物，其富含重金属、二噁英和挥发性元素(氯、硫、钾和钠)等污染物，一旦处理不当很容易造成污染事故，从而危害居民健康，因此对于飞灰的处置和资源化利用越来越受到人们的重视。由于飞灰中的二噁英类化学物质难溶于水，毒性大、性质稳定，难降解，极易在生物体内积累，对环境和人体健康危害大，所以垃圾焚烧飞灰中二噁英若处理不当会对环境造成严重的污染。目前，垃圾焚烧飞灰的处置一般采用防渗填埋、水泥固化和熔融固化等方式。这些处置方法中，没有明确二噁英的处置手段，且在处里过程中容易引发二噁英的逸出，从而造成污染。因此垃圾焚烧灰渣中二噁英的处置已成为垃圾焚烧行业飞灰资源化利用亟需解决的重要难题。

为了解决上述难题，公开号为CN109437573A，发明名称为《一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法》的发明专利提出了一种垃圾焚烧飞灰二噁英无害化处理方法，通过将垃圾焚烧飞灰、废玻璃粉、酸洗污泥和白云石粉混合、压制成形，经高温熔融制备泡沫微晶玻璃来实现飞灰中二噁英的无害化处理，但是该方法在处理过程中为了预防二噁英的再次合成需要急冷处理，因此该技术方案的运行成本高，能耗大，操作困难。其次，公开号为CN110864297A,发明名称为《一种降低垃圾焚烧产生的烟气中二噁英的方法及其系统》的发明专利提出了一种降低垃圾焚烧产生的烟气中二噁英的方法，该方案采用活性炭吸附的方式处理飞灰中的二噁英，主要通过控制活性炭的喷射方式来实现飞灰中二噁英的达标排放，显而易见该处理方式治标不治本，活性炭吸附后的二噁英仍需要进行无害化处置。

结合现有飞灰中二噁英的处置技术，不难看出现阶段飞灰中二噁英的处置大多采用活性炭吸附法、催化分解法、液体陶瓷固定法、热处理法、光降解法等，这些处置方式或多或少的存在成本高，稳定性差，效率低、处置不彻底和能耗高等问题，急需研发一种绿色环保、工艺简单、低能耗的垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法。

本发明的具体步骤以下：

步骤一、将飞灰与水混合，并加入阴-非离子混合表面活性剂。阴-非离子混合表面活性剂中含有阴离子混合表面活性剂和非离子混合表面活性剂。

步骤二、对水和飞灰等进行搅拌制浆处理，形成飞灰浆料。

步骤三、对制浆萃取完毕的飞灰浆液进行固液分离，形成泥料和洗脱溶液。

步骤四、将水洗液输入到处理池中；然后向处理池中添加磁性球型菌剂活化液进行生物降解反应。磁性球型菌剂活化液中含有菌剂和磁粉。

作为优选，磁粉在磁性球型菌剂活化液中的质量分数为0.25/1040～5/1040。

作为优选，磁粉在磁性球型菌剂活化液中的质量分数为0.75‰～2‰。

作为优选，所述的菌剂通过有机材料包埋成球。

作为优选，阴离子混合表面活性剂采用十二烷基硫酸钠；非离子混合表面活性剂采用烷基糖苷；

作为优选，磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、0.25～5份磁粉和680份水。

作为优选，在阴-非离子混合表面活性剂中，阴离子混合表面活性剂和非离子混合表面活性剂的质量比为1:5～1:9。

作为优选，步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～1:8；

作为优选，步骤一中，阴-非离子混合表面活性剂的投加量为0.01～1％(w/v)。

作为优选，步骤二中，采用密封式混合搅拌机进行飞灰与水的搅拌制浆处理，搅拌时长为1～2h。

作为优选，步骤三中，固液分离采用重力分离与机械相结合的方式进行，重力分离采用沉降的方式，沉降采用的设备为沉淀池或旋流分离器。机械分离采用过滤或离心的方式，采用的设备为压滤机、过滤机、或离心机。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明在生物菌剂中添加了磁性材料，磁性材料的添加产生了磁场力，适度大小的磁场力能够增强微生物的酶活性，从而对二噁英的生物降解起到促进作用。

2、本发明用来进行二噁英增溶的阴-非离子混合表面活性剂，通过十二烷基硫酸钠和烷基糖苷的共同作用，不仅可以提高飞灰中的二噁英的洗脱效率，且自身易降解，不易对环境造成二次污染；

3、本发明采用阴-非离子混合表面活性剂，首先阴-非混合表面活性剂在淋洗过程中洗脱效果要明显好于单一的阴离子表面活性剂；此外，阴离子表面活性剂的存在能降低非离子表面活性剂的吸附损失，而非离子表面活性剂的存在能降低阴离子表面活性剂的沉淀损失，从而实现相互促进的效果，进一步提高对二噁英的洗脱效果。

4、本发明采用复合微生物菌剂降解二噁英不需要高温就可完成二噁英的无害化和资源化处置，且成本低，能耗小、操作简单，对环境影响小；

5、本发明中使用的生物菌剂采用有机高分子材料包埋成球，这一设计不仅利用微胶囊缓释的效果实现磁性球型菌剂对水体的长期有效的菌剂释放，还能够菌剂起到一定的保护作用，增强了菌剂对温度和酸碱度的抗性；

6、本发明磁性球型菌剂采用球型设计，可以减少处理池内的污泥量，提高固液分离的效率。

具体实施方式

以下对本发明作进一步说明。

一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，具体步骤以下：

步骤一、采用密封式混合搅拌机向飞灰中加入自来水或河水，飞灰与水的重量比为1:2～8；同时，添加可降解的阴-非离子混合表面活性剂。阴-非离子混合表面活性剂中含有阴离子混合表面活性剂和非离子混合表面活性剂；阴离子混合表面活性剂采用十二烷基硫酸钠和非离子混合表面活性剂采用烷基糖苷；阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.01～1％(w/v)，优选0.08～0.22％(w/v)；阴-非离子混合表面活性剂水溶液和飞灰浆料的重量比为1～0.6:1。

步骤二、密封式混合搅拌机混合在一起的水和飞灰等进行搅拌制浆处理，形成飞灰浆料，搅拌时长为1～2h；在搅拌的过程中，阴-非离子混合表面活性剂对飞灰中的二噁英进行萃取。

步骤三、对制浆萃取完毕的飞灰浆液进行固液分离，形成泥料和洗脱溶液。固液分离采用重力分离与机械相结合的方式进行，重力分离采用沉降的方式，沉降采用的设备为沉淀池或旋流分离器。机械分离采用过滤或离心的方式，采用的设备为压滤机、过滤机、或离心机。

步骤四、将水洗液经预处理后输入到处理池中；然后向处理池中添加磁性球型菌剂活化液进行生物降解反应。磁性球型菌剂活化液与水洗液的重量比为1:50～1:100。处理池采用密封设计，防止二噁英因挥发造成的污染。生物降解反应过程中，向处理池中添加碳源、氮源和促进剂，促进系统的快速构建；生物降解二噁英的周期为10-14天，好氧发酵温度为30-40℃。

预处理是将经过固液分离的水洗液转移至处理池中，随后向处理池中添加PBS调节处理池的pH。PBS由磷酸氢二钠溶液和磷酸二氢钠溶液混合配制而成。

磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份浓缩菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC(维生素C)、0.1份CTK(细胞分裂素)、10份硅藻土、5份磁粉和680份水。磁粉的材质为四氧化三铁。浓缩菌剂、蔗糖、脱脂乳、谷氨酸钠、甘油、VC、CTK、硅藻土和磁粉的混合物通过海藻酸钠、聚乙烯醇组成的有机高分子材料包埋成球，形成散落在水中的多个菌剂释放球，实现了长期有效的菌剂释放，并增强了菌剂对温度和酸碱度的抗性。菌剂采用SDS降解菌、糖苷类降解菌或二噁英降解菌，具体包括假单胞菌、鞘氨醇单胞菌，红球菌、地杆菌和烬灰链霉菌中的二种或二种以上的细菌菌株组合，或地霉、康宁木霉、燕麦镰孢菌、隔孢伏茸菌、金孢展齿革菌、白枯真菌中的二种或二种以上的真菌菌株组合。

浓缩菌剂在投加到处理池之前在清水中经过2小时的活化。

实施例1

步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～4；阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.2％(w/v)；阴-非离子混合表面活性剂水溶液与飞灰浆料的重量比为0.8:1；十二烷基硫酸钠与烷基糖苷的质量比为1:5。

步骤四中，磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份浓缩菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、0.25份磁粉和680份水。

取生活垃圾焚烧厂的飞灰进行二噁英的解毒实验，飞灰中二噁英的初始含量为41327.46pg/g；本实施例步骤一至三处理后，泥料中的二噁英降至4132.75pg/g，二噁英的洗脱率高达90％。富含二噁英的洗脱溶液采用步骤四中的磁性球型菌剂进行生物分解后，洗脱溶液中二噁英的降解效率为85％。

实施例2

步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～4；阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.2％(w/v)；阴-非离子混合表面活性剂水溶液与飞灰浆料的重量比为0.8:1；十二烷基硫酸钠与烷基糖苷的质量比为1:7。

步骤四中，磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份浓缩菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、0.75份磁粉和680份水。

取生活垃圾焚烧厂的飞灰进行二噁英的解毒实验，飞灰中二噁英的初始含量为41327.46pg/g；本实施例步骤一至三处理后，泥料中的二噁英降至2892.92pg/g，二噁英的洗脱率高达93％。富含二噁英的洗脱溶液采用步骤四中的磁性球型菌剂进行生物分解后，洗脱溶液中二噁英的降解效率为90％。

实施例3

步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～4；阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.2％(w/v)；阴-非离子混合表面活性剂水溶液与飞灰浆料的重量比为0.8:1；十二烷基硫酸钠与烷基糖苷的质量比为1:9。

步骤四中，磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份浓缩菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、1份磁粉和680份水。

取生活垃圾焚烧厂的飞灰进行二噁英的解毒实验，飞灰中二噁英的初始含量为41327.46pg/g；本实施例步骤一至三处理后，泥料中的二噁英降至33069.20pg/g，二噁英的洗脱率高达92％。富含二噁英的洗脱溶液采用步骤四中的磁性球型菌剂进行生物分解后，洗脱溶液中二噁英的降解效率为94％。

实施例4

步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～4；阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.2％(w/v)；阴-非离子混合表面活性剂水溶液与飞灰浆料的重量比为0.8:1；十二烷基硫酸钠与烷基糖苷的质量比为1:7。

步骤四中，磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份浓缩菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、2份磁粉和680份水。

取生活垃圾焚烧厂的飞灰进行二噁英的解毒实验，飞灰中二噁英的初始含量为41327.46pg/g；本实施例步骤一至三处理后，泥料中的二噁英降至2892.92pg/g，二噁英的洗脱率高达93％。富含二噁英的洗脱溶液采用步骤四中的磁性球型菌剂进行生物分解后，洗脱溶液中二噁英的降解效率为89％。

实施例5

步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～4；阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.2％(w/v)；阴-非离子混合表面活性剂水溶液与飞灰浆料的重量比为0.8:1；十二烷基硫酸钠与烷基糖苷的质量比为1:7。

步骤四中，磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份浓缩菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、4份磁粉和680份水。

取生活垃圾焚烧厂的飞灰进行二噁英的解毒实验，飞灰中二噁英的初始含量为41327.46pg/g；本实施例步骤一至三处理后，泥料中的二噁英降至2892.92pg/g，二噁英的洗脱率高达93％。富含二噁英的洗脱溶液采用步骤四中的磁性球型菌剂进行生物分解后，洗脱溶液中二噁英的降解效率为86％。

实施例6

步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～4；阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.2％(w/v)；阴-非离子混合表面活性剂水溶液与飞灰浆料的重量比为0.8:1；十二烷基硫酸钠与烷基糖苷的质量比为1:7。

步骤四中，磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份浓缩菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、5份磁粉和680份水。

取生活垃圾焚烧厂的飞灰进行二噁英的解毒实验，飞灰中二噁英的初始含量为41327.46pg/g；本实施例步骤一至三处理后，泥料中的二噁英降至2892.92pg/g，二噁英的洗脱率高达93％。富含二噁英的洗脱溶液采用步骤四中的磁性球型菌剂进行生物分解后，洗脱溶液中二噁英的降解效率为84％。

对比例

步骤一中仅添加常规的阴离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.2％(w/v)，投加量为0.1％(w/v)；阴表面活性剂水溶液与飞灰浆料的重量比为0.8:1，步骤四中仅添加浓缩菌剂；

取生活垃圾焚烧厂的飞灰进行二噁英的解毒实验，飞灰中二噁英的初始含量为41327.46pg/g；经处理后，泥料中的二噁英降至6199.12pg/g，二噁英的洗脱率为85％。富含二噁英的洗脱溶液采用步骤四中的磁性球型菌剂进行生物分解后，洗脱溶液中二噁英的降解效率为82％。

对比实施例1-6和对比例的试验结果，可以看出，本申请所使用的阴离子混合表面活性剂和磁性球型菌剂活化液能够显著提高对飞灰中二噁英的脱除和降解效果；具体来说，阴-非离子混合表面活性剂对飞灰中二噁英进行增溶脱除，二噁英的脱除率达90％-93％，磁性球型菌剂对二噁英的降解效达85％-94％，且发现磁粉添加量过高时，磁粉的磁性会抑制微生物对二噁英的降解，磁粉在磁性球型菌剂活化液中的最佳质量百分比为0.75‰～2‰。

Claims (10)

1.一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：步骤一、将飞灰与水混合，并加入阴-非离子混合表面活性剂；阴-非离子混合表面活性剂中含有阴离子混合表面活性剂和非离子混合表面活性剂；

步骤二、对水和飞灰等进行搅拌制浆处理，形成飞灰浆料；

步骤三、对制浆萃取完毕的飞灰浆液进行固液分离，形成泥料和洗脱溶液；

步骤四、将水洗液输入到处理池中；然后向处理池中添加磁性球型菌剂活化液进行生物降解反应；磁性球型菌剂活化液中含有菌剂和磁粉。

2.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：磁粉在磁性球型菌剂活化液中的质量分数为0.25/1040～5/1040。

3.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：磁粉在磁性球型菌剂活化液中的质量分数为0.75‰～2‰。

4.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：所述的菌剂通过有机材料包埋成球。

5.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：阴离子混合表面活性剂采用十二烷基硫酸钠；非离子混合表面活性剂采用烷基糖苷。

6.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：磁性球型菌剂活化液包括按质量份计的100份菌剂、20份海藻酸钠、50份聚乙烯醇、60份蔗糖、40份脱脂乳、50份谷氨酸钠、20份甘油、10份VC、0.1份CTK、10份硅藻土、0.25～5份磁粉和680份水。

7.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：在阴-非离子混合表面活性剂中，阴离子混合表面活性剂和非离子混合表面活性剂的质量比为1:5～1:9。

8.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：步骤一中，飞灰与水的重量比为1:2～1:8；步骤二中，采用密封式混合搅拌机进行飞灰与水的搅拌制浆处理，搅拌时长为1～2h；步骤四中，磁性球型菌剂活化液与水洗液的重量比为1:50～1:100。

9.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：步骤一中，阴-非离子混合表面活性剂水溶液的比例为0.01～1％(w/v)，阴-非离子混合表面活性剂水溶液和飞灰浆料的重量比为1～0.6:1。

10.根据权利要求1所述的一种新型生活垃圾焚烧飞灰二噁英解毒方法，其特征在于：步骤三中，固液分离采用重力分离与机械相结合的方式进行，重力分离采用沉降的方式，沉降采用的设备为沉淀池或旋流分离器；机械分离采用过滤或离心的方式，采用的设备为压滤机、过滤机、或离心机。