CN112756372A - 飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种飞灰稳定化过程中螯合剂加量判定方法，包括以下步骤：(1)飞灰制浆稳定化；(2)浆料固液分离；(3)液体中添加相关试剂；(4)基于浊度仪判定液体中螯合剂残量；(5)螯合剂加量计算。本发明利用在制成浆料的飞灰中添加过量螯合剂使飞灰中重金属得到充分稳定化，浆料固液分离后，在分离出的液体中添加相关缓冲试剂及反应试剂，使液体中残余的螯合剂反应并生成沉淀，然后采用浊度仪测定悬浊液浊度，并通过与“螯合剂残量浓度‑浊度”标准曲线进行对比，计算出液体中残余螯合剂量，从而最终判定飞灰稳定化过程中螯合剂的加量。本判定方法具有简单易操作的优点，可在现场快速判定合适的螯合剂加量。
Description
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，涉及飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，具体涉及一种可在垃圾焚烧飞灰处理现场快速判定飞灰中重金属稳定化所需螯合剂添加量的方法。
背景技术
飞灰为焚烧厂烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰，其产生量通常为垃圾量的3％～5％。飞灰中含有大量重金属，如铅、镉、锌、铜、铬、砷、汞等，根据国家相关政策规范，垃圾焚烧飞灰应按照危险固体废弃物管理，需进行规范处理达到相关标准后方可进行最终处置或资源化利用。飞灰的主要处理技术有螯合稳定化、高温热处理、水泥窑协同等，目前行业的主流工艺是螯合稳定化+填埋处置，即将稀释的螯合剂溶液与飞灰进行混合搅拌，随后将螯合后飞灰放置在车间进行养护，养护期满后每批次螯合后飞灰检验合格方可运输至相关填埋场进行填埋处置。
然而，垃圾焚烧飞灰的理化特性受到入炉垃圾组分影响，波动性较强，采用固定的螯合剂添加比例往往会造成很多现场运行问题。当飞灰中重金属总量较高时，螯合剂加量不足会导致飞灰浸出不达标的相关风险；当飞灰中重金属总量较低时，螯合剂加量过多会导致螯合剂的浪费，增加不必要的运行成本，因此确定合适的螯合剂添加量对现场运行具有很重要的指导意义。传统的螯合剂添加量确定方法一般基于“预处理+ICP-OES”对添加了不同比例螯合剂的飞灰其浸出重金属浓度进行检测，浸出浓度刚好达标的比例即为合适的添加量，但该法具有过程耗时久的缺点，无法实时指导现场螯合剂添加量的调整。新涌出的方法基于便携式XRF快速检测原飞灰中重金属总量并根据添加量计算公式判定合适的添加量，但该法具有检测结果不稳定及计算公式不成熟等缺点。
发明内容
针对现有方法的不足，本发明的目的在于提供一种飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，该方法可在垃圾焚烧飞灰处理现场快速判定飞灰中重金属稳定化所需螯合剂添加量。
为实现上述目的，本发明提出一种飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，具体操作步骤如下：
(1)飞灰制浆稳定化：在刮板输送机取一定量飞灰样品置于广口塑料样品瓶中，根据垃圾焚烧飞灰和螯合剂特性，加入过量比例的螯合剂及一定比例工艺水，搅拌混合，使飞灰中的重金属在螯合剂的作用下充分稳定化；
(2)浆料固液分离：利用便携真空抽滤装置对浆料进行固液分离，取液体备用；
(3)液体中添加相关试剂：在液体中添加pH标准缓冲试剂，调节液体至弱酸性，利用移液枪转移20ml液体于浊度瓶中，随后在浊度瓶中添加足量金属化合物，摇晃混合，使液体中残留的未反应螯合剂与金属化合物充分反应，形成螯合化金属沉淀物；
(4)基于浊度仪判定液体中螯合剂残量：利用浊度仪测定浊度瓶中液体的浊度；
(5)螯合剂加量计算：将测定浊度值对应“螯合剂残量浓度-浊度”标准曲线，计算出液体中残余螯合剂量，将实际添加量扣除残余螯合剂量，并根据经验值进行微调，即为飞灰稳定化过程中螯合剂的合适加量。
进一步地，步骤(1)中所述螯合剂包括但不限于氨基硫代甲酸盐及其衍生物、EDTA、有机多聚磷酸盐、磷酸盐、硫化物等常用的有机和无机螯合剂。
进一步地，步骤(1)所述干飞灰样品，螯合剂，工艺水的质量比为100：(6～10)：(200～300)。
进一步地，步骤(1)所述混合搅拌，采用3～6颗直径为5～10mm的实心不锈钢珠置于广口塑料样品瓶中，旋紧样品瓶瓶盖，充分摇晃混合，时间为2～3min。实心不锈钢珠可加剧搅拌混合程度，使螯合剂与飞灰中的重金属充分反应，且在现场简便易操作。
进一步地，步骤(3)所述pH标准缓冲试剂包括但不限于醋酸-醋酸钠缓冲液、邻苯二甲酸盐缓冲液、甲酸-甲酸钠缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液及甘氨酸-盐酸缓冲液等常用酸性pH标准缓冲液等。pH标准缓冲液可将分离出的液体调节至弱酸性，避免后续添加的金属化合物与液体中的残留碱度发生反应生成氢氧化物沉淀，影响最终浊度的测定及残余螯合剂量的计算。
进一步地，步骤(3)所述金属化合物包括但不限于二价铁盐、三价铁盐、铜盐、锌盐及镁盐等。
进一步地，步骤(5)中所述“螯合剂残量浓度-浊度”标准曲线为采用不同浓度的螯合剂标准溶液与金属化合物反应后测定出相应浊度后绘制的曲线。具体方法为配置0％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％浓度的螯合剂标准溶液，分别与金属化合物反应生成金属沉淀物并测定对应浊度，根据螯合剂浓度及对应浊度值绘制“螯合剂残量浓度-浊度”标准曲线。
进一步地，步骤(5)中所述根据经验值进行微调为根据现场运行人员经验适当增加螯合剂用量，因实际飞灰螯合过程中，受到加水量少、搅拌设备固有缺陷等影响，飞灰中重金属离子难以和螯合剂充分接触，故需要适当增加螯合剂用量来确保螯合充分，减小后续潜在的重金属浸出不达标的风险。
与现有方法相比，该方法转换了传统的思维角度，通过添加过量螯合剂使飞灰中的重金属充分反应后测定残余螯合剂量来判定合适的螯合剂加量。该方法过程简单，涉及的设备便携经济且易在现场操作，可快速判定出螯合剂合适的添加量，实现飞灰稳定化过程中螯合剂加量的及时调整，具有较好的环保和经济效益。
下面结合附图和实施例作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法流程图。
图2是本发明的“螯合剂残量浓度-浊度”标准曲线。
具体实施方式
下面，结合具体实施例对本发明的技术方案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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
依据图1所示流程判定飞灰稳定化过程中的螯合剂加量。向500ml广口塑料样品瓶中加入100g某垃圾焚烧厂飞灰，7g二硫代氨基甲酸盐类螯合剂及250g工艺水，并加入3颗直径10mm的实心不锈钢珠，旋紧瓶盖，混合搅拌2min。利用SS-6C型便携式抽滤装置对浆料进行固液分离，分离出液体质量为235g。用滴管向分离出的液体中添加少量醋酸-醋酸钠缓冲液，并用pH试纸进行测试，直至液体的pH呈弱酸性。利用移液枪转移20ml液体于浊度瓶中，随后在浊度瓶中添加足量硫酸亚铁标准溶液并旋紧瓶盖摇晃混合，足量即指继续添加硫酸亚铁标准溶液后无金属化合沉淀物产生。利用WGZ-2000B便携式浊度仪测定浊度瓶中悬浊液的浊度，测定浊度值为235。
依据图2“螯合剂残量浓度-浊度”标准曲线，浊度值235时对应的液体螯合剂残量浓度为1.4％，因此液体中未反应的螯合剂总量为3.3g(固液分离出的液体质量*螯合剂残量浓度)，而参与螯合反应的螯合剂总量为3.7g(螯合剂实际加量-液体中未反应的螯合剂总量)，最后可得出该垃圾厂该批次飞灰稳定化所需螯合剂加量为3.7％。根据现场经验对加量进行微调，由于实际反应过程中加水量少、搅拌设备固有缺陷等影响，提高0.5％螯合剂加量以保证浸出风险可达标，故最终螯合剂加量取4.2％。
上述仅为本发明的优选实施方式，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)飞灰制浆稳定化：在取一定量飞灰样品，根据垃圾焚烧飞灰和螯合剂特性，加入过量比例的螯合剂及一定比例工艺水，搅拌混合，使飞灰中的重金属在螯合剂的作用下充分稳定化；
(2)浆料固液分离：利用真空抽滤装置对浆料进行固液分离，取液体备用；
(3)液体中添加相关试剂：在液体中添加pH标准缓冲试剂，调节液体至弱酸性，转移部分液体于浊度瓶中，随后在浊度瓶中添加足量金属化合物，摇晃混合，使液体中残留的未反应螯合剂与金属化合物充分反应，形成螯合化金属沉淀物；
(4)基于浊度仪判定液体中螯合剂残量：利用浊度仪测定浊度瓶中液体的浊度；
(5)螯合剂加量计算：将测定浊度值对应“螯合剂残量浓度-浊度”标准曲线，计算出液体中残余螯合剂量，将实际添加量扣除残余螯合剂量，即为飞灰稳定化过程中螯合剂的合适加量。
2.根据权利要求1所述的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于：步骤(1)中所述螯合剂是氨基硫代甲酸盐及其衍生物、EDTA、有机多聚磷酸盐、磷酸盐或硫化物。
3.根据权利要求1所述的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于：步骤(1)所述干飞灰样品，螯合剂，工艺水的质量比为100：(6～10)：(200～300)。
4.根据权利要求1所述的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于：步骤(1)所述混合搅拌，采用3～6颗直径为5～10mm的实心不锈钢珠置于广口塑料样品瓶中，旋紧样品瓶瓶盖，充分摇晃混合，时间为2～3min。
5.根据权利要求1所述的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于：步骤(3)所述pH标准缓冲试剂是醋酸-醋酸钠缓冲液、邻苯二甲酸盐缓冲液、甲酸-甲酸钠缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液或甘氨酸-盐酸缓冲液。
6.根据权利要求1所述的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于：步骤(3)所述金属化合物是二价铁盐、三价铁盐、铜盐或锌盐及镁盐。
7.根据权利要求1所述的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于：步骤(5)中所述“螯合剂残量浓度-浊度”标准曲线为采用不同浓度的螯合剂标准溶液与金属化合物反应后测定出相应浊度后绘制的曲线。
8.根据权利要求1所述的飞灰稳定化过程中的螯合剂加量判定方法，其特征在于：步骤(5)中所述计算出液体中残余螯合剂量，将实际添加量扣除残余螯合剂量，可根据经验值进行微调，即为飞灰稳定化过程中螯合剂的合适加量。
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