CN112775148B - 垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，包括：获取原飞灰的重金属浸出浓度、螯合剂配比和相应药剂固化产物的同种重金属浸出浓度数据；根据获取数据构建各数据对应关系的数据库；采用快速浸提法对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测；以飞灰重金属浸出浓度、预设的重金属浸出浓度控制目标值计算得到应采用螯合剂配比，并向所要处理的飞灰加入相应配比的螯合剂进行处理。通过本发明的技术方案，显著提高了螯合剂配比与飞灰重金属浸出特性的匹配与协调程度，提高了螯合剂的有效利用率，有效避免了药剂过量而造成浪费，降低了飞灰稳定化处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法。
背景技术
垃圾焚烧发电厂的运行过程中，由于入炉垃圾的成分非常复杂，各项工艺参数也在持续波动，导致垃圾焚烧飞灰的成分波动较大，如何在保证固化产物重金属浸出毒性达标的前提下，尽可能提高药剂的有效利用率以降低成本，一直是垃圾焚烧发电厂比较关注的问题。螯合剂的配比是垃圾焚烧飞灰进行药剂固化处理的关键参数。
目前，垃圾焚烧飞灰固化处理车间普遍采用的方法是，先根据经验确定螯合剂的配比，再进行飞灰的药剂固化处理并养护72h后，按照HJ/T 300-2007 规定的方法和程序翻转浸提18h以上，分析浸提液的重金属浓度，并与 GB16889-2008的相应规定进行对比，确定是否达标。
上述方法存在的问题是，一方面，飞灰固化产物的分析检测结果对飞灰固化车间螯合剂配比的选择与确定而言，只能事后反馈而无法事前预测，存在明显的滞后性，所以常常出现一次螯合产物重金属浸出超标，需要二次处理的情况，或者药剂配比大大超过了实际需要的最低配比，造成药剂的浪费。这些问题都显著提高了垃圾焚烧飞灰药剂固化处理的运行成本，不利于垃圾焚烧发电厂的整体经济运行。另一方面，垃圾焚烧飞灰颗粒极细，碱性很强，极易吸湿结块，不应在灰仓内长时间储存，应尽快进行固化处理。而现行的飞灰及其固化产物的浸提时间长达18h以上，这还不包括固化产物的养护和浸提液的分析检测时间，所以现有的浸提和分析检测方法很难满足垃圾焚烧飞灰采用药剂固化的快节奏生产运行的要求。
综合上述，现有的垃圾焚烧飞灰药剂固化处理运行工艺参数的选择和固化产物跟踪监测的方法具有相当大的盲目性和滞后性，不够科学合理，很难同时满足固化产物重金属浸出浓度达标和飞灰固化的低成本运行这两个目标。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，基于垃圾焚烧发电厂的飞灰固化工艺的长期跟踪监测数据或必要的小规模试验结构，建立原飞灰和相应固化产物的重金属浸出浓度与螯合剂的配比数据库，并利用快速浸提法迅速得到原飞灰的重金属浓度分析结果，结合数据库只需简单计算，即可在垃圾焚烧飞灰进行药剂稳定化处理之前，预先确定应采用的最为经济合理的螯合剂配比，将传统工艺和分析检测的“事后反馈”优化为“事前预测，精准量化施药”，从而显著提高螯合剂的配比与垃圾焚烧原飞灰重金属浸出特性之间的匹配与协调程度，能够在保证固化产物重金属浸出达标的前提下，提高螯合剂的有效利用率，又能够有效避免药剂过量而造成浪费，降低飞灰稳定化处理成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，包括：基于飞灰固化车间的长期跟踪监测数据或小规模试验获取原飞灰的重金属浸出浓度、螯合剂配比和相应药剂固化产物的同种重金属浸出浓度数据；根据获取数据构建原飞灰重金属浸出浓度、螯合剂配比和药剂固化产物重金属浸出浓度对应关系的数据库；采用快速浸提法对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测；以快速检测得到飞灰重金属浸出浓度作为原飞灰重金属浸出浓度、以预设的重金属浸出浓度控制目标值作为药剂固化产物重金属浸出浓度，根据所述数据库计算得到应采用螯合剂配比；以所述应采用螯合剂配比，向所要处理的飞灰加入相应配比的螯合剂进行处理。
在上述技术方案中，优选地，所述采用快速浸提法对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测具体包括：由混合均匀10～40分钟的原飞灰中取样；以HJ/T300-2007固体废物浸出毒性浸出方法的规定，采用具有场辅助浸出特征的加速浸提方法对飞灰样品进行快速浸提，确定飞灰重金属浸出浓度；其中，快速浸提时间不超过3小时。
在上述技术方案中，优选地，所述加速浸提方法包括超声辅助浸提方法和微波辅助浸提方法。
在上述技术方案中，优选地，所述根据获取数据构建原飞灰重金属浸出浓度、螯合剂配比和药剂固化产物重金属浸出浓度对应关系的数据库具体包括：根据获取到的原飞灰的重金属浸出浓度C0、螯合剂配比Y和药剂固化产物的同种重金属浸出浓度C1，以Y＝f(C1)或Y＝f(C0-C1)的形式构建C0处于不同范围时的函数表达式，作为C0、Y和C1之间的拟合关系；其中，C0、Y和 C1之间具有一一对应关系。
在上述技术方案中，优选地，所述预设的重金属浸出浓度控制目标值为国家标准GB16889-2008规定的重金属浸出浓度上限值与安全系数的乘积，安全系数为0.8～0.9。
在上述技术方案中，优选地，所述C0、Y和C1之间的拟合关系包括：
或， Y＝A+B1(C0-C1)+B2(C0-C1)2+B3(C0-C1)3+...，或，Y＝ln(C0-C1)+B，或，Y＝exp[(C0-C1)+B]；其中，在C0对应范围内所述拟合关系的拟合度不低于0.99。
在上述技术方案中，优选地，对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测的所述快速浸提法，采用HJ/T300-2007固体废物浸出毒性浸出方法规定的标准浸提法进行18小时的浸提处理，两者对来自同一批次飞灰样品所得到的浸提液中的同一种重金属浓度的偏差在±1mg/L以内。
在上述技术方案中，优选地，所述快速浸提法与所述标准浸提法在不少于50批次的试验中，两者95％以上的对比试验结果满足对来自同一批次飞灰样品所得到的浸提液中的同一种重金属浓度的偏差在±1mg/L以内。
在上述技术方案中，优选地，所述飞灰的重金属浸出浓度通过电感耦合等离子体分析法、点位滴定法、化学滴定法或离子色谱法分析得到。
在上述技术方案中，优选地，所述螯合剂配比为所述螯合剂与所要处理的飞灰的重量百分比。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：基于垃圾焚烧发电厂的飞灰固化工艺的长期跟踪监测数据或必要的小规模试验结构，建立原飞灰和相应固化产物的重金属浸出浓度与螯合剂的配比数据库，并利用快速浸提法迅速得到原飞灰的重金属浓度分析结果，结合数据库只需简单计算，即可在垃圾焚烧飞灰进行药剂稳定化处理之前，预先确定应采用的最为经济合理的螯合剂配比，将传统工艺和分析检测的“事后反馈”优化为“事前预测，精准量化施药”，从而显著提高了螯合剂的配比与垃圾焚烧原飞灰重金属浸出特性之间的匹配与协调程度，能够在保证固化产物重金属浸出达标的前提下，提高螯合剂的有效利用率，又能够有效避免药剂过量而造成浪费，降低了飞灰稳定化处理成本。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法的流程示意图；
图2为本发明一种实施例公开的垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法的逻辑示意框图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1和图2所示，根据本发明提供的一种垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，包括：基于飞灰固化车间的长期跟踪监测数据或小规模试验获取原飞灰的重金属浸出浓度、螯合剂配比和相应药剂固化产物的同种重金属浸出浓度数据；根据获取数据构建原飞灰重金属浸出浓度、螯合剂配比和药剂固化产物重金属浸出浓度对应关系的数据库；采用快速浸提法对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测；以快速检测得到飞灰重金属浸出浓度作为原飞灰重金属浸出浓度、以预设的重金属浸出浓度控制目标值作为药剂固化产物重金属浸出浓度，根据数据库计算得到应采用螯合剂配比；以应采用螯合剂配比，向所要处理的飞灰加入相应配比的螯合剂进行处理。
在该实施例中，基于垃圾焚烧发电厂的飞灰固化工艺的长期跟踪监测数据或必要的小规模试验结构，建立原飞灰和相应固化产物的重金属浸出浓度与螯合剂的配比数据库，并利用快速浸提法迅速得到原飞灰的重金属浓度分析结果，结合数据库只需简单计算，即可在垃圾焚烧飞灰进行药剂稳定化处理之前，预先确定应采用的最为经济合理的螯合剂配比，将传统工艺和分析检测的“事后反馈”优化为“事前预测，精准量化施药”，从而显著提高了螯合剂的配比与垃圾焚烧原飞灰重金属浸出特性之间的匹配与协调程度，能够在保证固化产物重金属浸出达标的前提下，提高螯合剂的有效利用率，又能够有效避免药剂过量而造成浪费，降低了飞灰稳定化处理成本。
具体地，在上述实施例中，优选地，根据获取数据构建原飞灰重金属浸出浓度、螯合剂配比和药剂固化产物重金属浸出浓度对应关系的数据库具体包括：根据获取到的原飞灰的重金属浸出浓度C0、螯合剂配比Y和药剂固化产物的同种重金属浸出浓度C1，当原飞灰的重金属浸出浓度C0处于不同范围时，数据库可以通过如下方法建立，构建C0处于不同范围时的函数表达式，作为C0、Y和C1之间的拟合关系：
(1)以Y＝f(C1)的形式给出，该函数表达式的形式包括但不限于多项式，指数函数，幂函数等等，如
A和Bi(i＝1,2,3) 均为常数，公式曲线的拟合度R不低于0.99；
(2)以Y＝f(C0-C1)的形式给出，具体的函数形式包括但不限于多项式、指数函数、幂函数等，如Y＝A+B1(C0-C1)+B2(C0-C1)2+B3(C0-C1)3+...； A和Bi(i＝1,2,3)均为常数，公式曲线的拟合度R不低于0.99；
(3)以Y＝ln(C0-C1)+B或Y＝exp[(C0-C1)+B]的形式给出，B为常数，公式曲线的拟合度R不低于0.99。
其中，Y与C0、C1可以来自飞灰固化车间的长期跟踪监测数据，也可以通过小规模试验来获得，但C0、Y和C1之间必须具有一一对应关系，C0和 C1所涉及的重金属是同一种重金属，且都是按照HJ/T300-2007规定的方法和程序进行浸提试验与浸提液的重金属浓度分析所得结果。上述的拟合关系，除上述多项式、指数函数、幂函数之外，还可采用其他函数形式或多种函数形式的组合，保证拟合度R不低于0.99即可。上述的重金属，包括但不限于铅(Pb)，镉(Cd)，铜(Cu)，锌(Zn)，汞(Hg)，砷(As)等垃圾焚烧飞灰中普遍存在的重金属。
在上述实施例中，优选地，采用快速浸提法对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测具体包括：由混合均匀10～40分钟的原飞灰中取样；以HJ/T300-2007固体废物浸出毒性浸出方法的规定，采用具有场辅助浸出特征的加速浸提方法对飞灰样品进行快速浸提，确定飞灰重金属浸出浓度；其中，快速浸提时间不超过3小时。
在该实施例中，具体地，每批次的原飞灰重量为1～3t，均匀混合10～40min 后，从中取样0.1％～5％(重量百分数)，采用四分法缩减到每份样品0.2～0.5kg，将其中的一份平均分为等重的两部分，一部分按照加速浸提方法进行不超过 3h的浸提，采用HJ/T300-2007规定的浸提剂和液固比，温度20～60℃，优选地，加速浸提方法包括超声辅助浸提方法和微波辅助浸提方法。另一部分完全依照HJ/T300-2007规定的方法进行18h以上浸提(下称标准浸提)。
在上述实施例中，优选地，对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测的快速浸提法，需满足的条件为：相比于采用HJ/T300-2007固体废物浸出毒性浸出方法规定的标准浸提法进行18小时的浸提处理，两者对来自同一批次飞灰样品所得到的浸提液，其中的同一种重金属浓度的偏差在±1mg/L 以内。
在上述实施例中，优选地，快速浸提方法可靠性和稳定性的判断标准为：
快速浸提法与标准浸提法在不少于50批次的试验中，95％以上的对比试验结果同时满足对来自同一批次飞灰样品所得到的浸提液中的同一种重金属浓度的偏差在±1mg/L以内，且浸提时长不超过3小时。
在上述实施例中，优选地，飞灰的重金属浸出浓度通过电感耦合等离子体分析法、点位滴定法、化学滴定法或离子色谱法等分析得到。
在上述实施例中，优选地，预设的重金属浸出浓度控制目标值C1为国家标准GB16889-2008规定的重金属浸出浓度上限值C*与安全系数k的乘积(即 C1＝k·C*)，采用安全系数k是为了更有效的保证飞灰固化产物的重金属浸出浓度达标。理论上，k可以取(0,1]这个左开右闭区间内的任意数，优选地，本发明采用的安全系数k为0.8～0.9。
在上述实施例中，优选地，螯合剂配比为螯合剂与所要处理的飞灰的重量百分比，或其他能够用于确定螯合剂用量的指标。
根据上述实施例提供的垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，以下提出具体实施过程的示例，对上述飞灰药剂稳定化处理方法进行详细说明。
实施例1
某垃圾焚烧发电厂的原飞灰，采用超声辅助方法进行浸提和浸提液的重金属浓度检测，1h内得到浸提液，浸提液的Pb浓度为6.589mg/L。原飞灰和固化产物浸提液的Pb浸出浓度之差(C0-C1)与螯合剂配比Y的关系如下： Y＝-6.6366+3.4390(C0-C1)-0.5924(C0-C1)2+0.03398(C0-C1)3，公式曲线拟合度为 0.992。GB16889-2008规定飞灰固化产物的Pb浸出浓度上限为0.25mg/L，即 C*＝0.25mg/L，安全系数k＝0.8，C1＝0.2mg/L，将其输入数据库，确定本批次飞灰应选用的螯合剂配比为1.56％。
实施例2
某垃圾焚烧发电厂的原飞灰，采用超声辅助浸出方法进行重金属的浸出浓度检测，2h内得到浸提液，浸提液中Pb的浓度为7.092mg/L。原飞灰和固化产物的Pb浸出浓度之差(C0-C1)与螯合剂配比Y的关系如下： Y＝-0.11196+0.0604(C0-C1)-0.01057(C0-C1)2+6.8320×10-4(C0-C1)3，公式曲线拟合度R＝0.995。GB16889-2008规定Pb的浸出浓度上限为0.25mg/L，即 C*＝0.25mg/L，安全系数k＝0.9，C1＝0.225mg/L，将其输入数据库，确定本批次飞灰应选用的螯合剂配比为2.5％。
实施例3
某垃圾焚烧发电厂的原飞灰，采用超声辅助浸出方法进行重金属的浸出浓度检测，4h内得到浸提液，浸提液的Cd浓度为7.304mg/L，此时，固化产物的Cd浸出浓度C1与螯合剂配比Y的关系如下：
公式曲线拟合度 R＝0.999。GB16889-2008规定Cd的浸出浓度上限为0.15mg/L，即C*＝0.15mg/L，安全系数k＝0.85，C1＝0.1275mg/L，将其输入数据库，确定本批次飞灰应选用的螯合剂配比为1.4％。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，其特征在于，包括：
基于飞灰固化车间的长期跟踪监测数据或小规模试验获取原飞灰的重金属浸出浓度、螯合剂配比和相应药剂固化产物的同种重金属浸出浓度数据；
根据获取数据构建原飞灰重金属浸出浓度、螯合剂配比和药剂固化产物重金属浸出浓度对应关系的数据库，具体包括：
根据获取到的原飞灰的重金属浸出浓度C0、螯合剂配比Y和药剂固化产物的同种重金属浸出浓度C1，以Y＝f(C1)或Y＝f(C0-C1)的形式构建C0处于不同范围时的函数表达式，作为C0、Y和C1之间的拟合关系，所述C0、Y和C1之间的拟合关系包括：
Y＝A+B1(C0-C1)+B2(C0-C1)2+B3(C0-C1)3+...，或，
Y＝ln(C0-C1)+B，或，
Y＝exp[(C0-C1)+B]；
其中，在C0对应范围内所述拟合关系的拟合度不低于0.99，C0、Y和C1之间具有一一对应关系；
采用快速浸提法对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测，具体包括：
由混合均匀10～40分钟的原飞灰中取样；
以HJ/T300-2007固体废物浸出毒性浸出方法的规定，采用具有场辅助浸出特征的加速浸提方法对飞灰样品进行快速浸提，确定飞灰重金属浸出浓度；其中，快速浸提时间不超过3小时；
对所要处理的飞灰的重金属浸出浓度进行快速检测的所述快速浸提法，采用HJ/T300-2007固体废物浸出毒性浸出方法规定的标准浸提法进行18小时的浸提处理，两者对来自同一批次飞灰样品所得到的浸提液中的同一种重金属浓度的偏差在±1mg/L以内；
所述快速浸提法与所述标准浸提法在不少于50批次的试验中，两者95％以上的对比试验结果满足对来自同一批次飞灰样品所得到的浸提液中的同一种重金属浓度的偏差在±1mg/L以内；
以快速检测得到飞灰重金属浸出浓度作为原飞灰重金属浸出浓度、以预设的重金属浸出浓度控制目标值作为药剂固化产物重金属浸出浓度，根据所述数据库计算得到应采用螯合剂配比；
以所述应采用螯合剂配比，向所要处理的飞灰加入相应配比的螯合剂进行处理。
2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，其特征在于，所述加速浸提方法包括超声辅助浸提方法和微波辅助浸提方法。
3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，其特征在于，所述预设的重金属浸出浓度控制目标值为国家标准GB16889-2008规定的重金属浸出浓度上限值与安全系数的乘积，安全系数为0.8～0.9。
4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，其特征在于，所述飞灰的重金属浸出浓度通过电感耦合等离子体分析法、点位滴定法、化学滴定法或离子色谱法分析得到。
5.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰药剂稳定化处理方法，其特征在于，所述螯合剂配比为所述螯合剂与所要处理的飞灰的重量百分比。
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