CN113041541B - 一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法 - Google Patents

一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，该方法包括以下步骤：将垃圾膜处理后蒸发浓缩液的含水率降至35％～40％，得到母液；将沥青进行加热，形成糊状沥青，加入母液，搅拌，形成浆状混合物；将垃圾焚烧飞灰与固化剂混合，搅拌，形成固体混合物；将浆状混合物与固体混合物混合，加入添加剂、重金属螯合剂和水，搅拌，得到混合物料；所得混合物料放入模具中，放置，养护，形成固化体。本发明处理方法，具有辅料简单且易得、成本低廉、工艺简单、操作方便、固化效果好、减量化效果好等优点，能够有效解决垃圾膜处理后蒸发浓缩液和垃圾焚烧飞灰两大污染废物最终处理问题，有着很高的使用价值和应用前景。

Description

一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处 理方法
技术领域
本发明涉及一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰、垃圾膜处理后蒸发浓缩液协同螯合固化的处理方法。
背景技术
在垃圾的焚烧的过程中，垃圾中有机物主要以气态物质的形式排放；而无机物质则主要形成固体颗粒物，一部分细小的颗粒物在烟道及烟囱的底部沉降下来，这些被捕获和沉降下来的细小颗粒物则被称作垃圾焚烧飞灰。在市政生活垃圾焚烧过程中，垃圾焚烧飞灰的数量可达到垃圾总质量的2～4％。垃圾焚烧飞灰常含有高浓度的重金属，如Hg、Pb、Cd、Cu、Cr及Zn等，这些重金属主要以气溶胶小颗粒和富集于飞灰颗粒表面的形式存在；同时在垃圾焚烧飞灰中还含有少量的二噁英和呋喃，这些污染物质可以通过污染水体、土壤，进而危害到动植物以及人体的健康。
由于膜处理技术成熟，出水的水质良好稳定，还可以按需求作为其他工艺的回用水，有望实现废水零排放的目标，因此膜分离技术逐渐成为渗滤液处理的主流工艺。目前常用的膜分离技术主要包括超滤、纳滤、反渗透等。虽然通过膜处理的渗滤液，出水水质能够达到GB16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的二级标准要求，但是膜分离技术是物理过程，对污染物只进行了转移，因此会产生约15％～30％的膜浓缩液。膜浓缩液具有：有机物浓度高、色度高、可生物降解性差和盐含量相对较高等特点，处理难度大，成本高。将浓缩液进行回灌处理，随着垃圾填埋场的老龄化，膜浓缩液回灌会给生物+膜工艺带来非常大的处理难度，甚至导致生物菌的死亡。因此，浓缩液的进一步深度处理是实现减量化、无害化的方向。膜浓缩液进一步深度处理的技术路线之一是采用“蒸发浓缩+冷凝水再处理”，已经公开的专利技术包括垃圾渗滤液膜浓缩液多效蒸发、MVR/MVC蒸发浓缩等技术。但采用蒸发技术对膜过滤后的浓缩液进行处置，经蒸发后仍有2％-10％的残余浓缩液(即为垃圾膜处理后蒸发浓缩液)，目前主要通过水泥窑、垃圾焚烧厂或燃煤发电厂协同处置。残余的浓缩液热值较低，氯离子含量较高容易腐蚀设备，长久回喷处理，影响发电厂焚烧炉的运行。
现有类似螯合固化技术存在如下缺陷：
(1)与垃圾焚烧飞灰协同螯合固化时作配水，但由于垃圾渗滤液膜滤浓缩液量大，不减量，垃圾填埋渗滤液厂的浓缩液无法完全消纳；
(2)垃圾膜处理后蒸发浓缩液单独螯合固化时，含水率高，固化水泥用量大，一般重量比例为1：6以上，需要进一步减量；
(3)添加固化辅料多，工艺复杂，增容比大；
(4)浓缩液经膜法或者蒸发再次高度浓缩后形成的母液，含有高浓度盐类物质，易造成固化体破裂，增加渗透性，降低水泥强度；
(5)仅仅关注重金属浸出问题，没有考虑垃圾膜处理后蒸发浓缩液在协同固化制成模块后，模块内部垃圾膜处理后蒸发浓缩液的盐与COD仍然会大量浸出的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种辅料简单且易得、成本低廉、工艺简单、操作方便、固化效果好、减量化效果好的协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，包括以下步骤：
S1、将垃圾膜处理后蒸发浓缩液进行离心脱水和低温干化，直至含水率降至35％～40％，得到母液；
S2、将沥青进行加热，形成糊状沥青，加入步骤S1中得到的母液，搅拌，形成浆状混合物；将垃圾焚烧飞灰与固化剂混合，搅拌，形成固体混合物；
S3、将步骤S2中得到的浆状混合物与固体混合物混合，加入添加剂、重金属螯合剂和水，搅拌，得到混合物料；
S4、将步骤S3中得到的进行混合物料放入模具中，放置，养护，形成固化体。
上述的处理方法，进一步改进的，所述沥青的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.5％～1％；所述母液的用量为垃圾焚烧飞灰重量的1％～17％；所述固化剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的14％～20％；所述添加剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.1％～0.3％；所述重金属螯合剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的2.5％～3.2％；所述水的用量为垃圾焚烧飞灰重量的30％～60％。
上述的处理方法，进一步改进的，所述母液中TDS≥45万mg/L。
上述的处理方法，进一步改进的，所述固化剂为水泥；所述水泥为硫铝酸盐水泥。
上述的处理方法，进一步改进的，所述添加剂为磷酸盐和/或硫酸钠；所述磷酸盐为磷酸钠。
上述的处理方法，进一步改进的，所述重金属螯合剂为FX6777(该型号重金属螯合剂购于上海丰信环保科技有限公司)和/或TS-300(该型号重金属螯合剂购于上海东曹生物科技有限公司)。
上述的处理方法，进一步改进的，所述步骤S2中，加入母液之前还包括将糊状沥青搅拌5min～10min；
上述的处理方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述浆状混合物的形成过程中搅拌的时间为15min～30min；所述浆状混合物中90％～95％的母液由沥青包覆；所述固体混合物的形成过程中搅拌的时间为5min～15min；
上述的处理方法，进一步改进的，所述步骤S3中，所述搅拌的时间为15min～30min。
上述的处理方法，进一步改进的，所述步骤S4中，所述放置的时间为20min～30min；所述养护的时间为4天～5天。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明中，将垃圾膜处理后蒸发浓缩液经过离心脱水、低温干化处理后，所得母液与垃圾焚烧飞灰/固化剂的混合物混合，加入添加剂、螯合剂和水，搅拌混合，所得混合物料经成型养护后形成固化体，用于填埋处置，从而解决了垃圾膜处理后蒸发浓缩液和垃圾焚烧飞灰两大污染废物最终处理问题。
(2)本发明中，采用沥青包覆母液，通过利用沥青的包覆作用，极大的加强固化体的防渗性能，不仅解决了因母液中高浓度盐分造成的固化体强度不够的问题，而且还能有效固化固化体中的盐分和COD等污染物，从而解决了因盐分与COD等污染物二次浸出而造成的二次污染问题，所得固化体的强度力学指标、重金属浸出指标都达标，能够满足进入填埋场的进场要求，对于灰渣填埋场的渗滤液处理有明显改善效果，减轻处理负担。
(3)本发明中，优化了各物料的用量比，其中按照垃圾焚烧飞灰的重量计，沥青的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.5％～1％，母液的用量为垃圾焚烧飞灰重量的1％～17％，固化剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的14％～20％，添加剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.1％～0.3％，重金属螯合剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的2.5％～3.2％，水的用量为垃圾焚烧飞灰重量的30％～60％，通过优化各物料的用量比，好处是固形材料添加的少，固化体增容比小，更加有效利用填埋场的库容；物料成本低。
(4)本发明中，垃圾膜处理后蒸发浓缩液经过离心脱水、低温干化处理处理，能够有效的减量化处理，使得污染物进一步高倍浓缩，极大减少了需要螯合固化的体量，方便最终处置。
(5)本发明中，所有协同固化所需辅料简单，工艺简单，固化后制成的模块增容比小，且小于2。
由此可见，本发明协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，具有辅料简单且易得、成本低廉、工艺简单、操作方便、固化效果好、减量化效果好等优点，能够有效解决垃圾膜处理后蒸发浓缩液和垃圾焚烧飞灰两大污染废物最终处理问题，有着很高的使用价值和应用前景。
附图说明
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、完整的描述。
图1为本发明实施例1中形成的固化体(a)和对比例1中形成的固化体(b)在水中的浸泡对比图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。本发明的实施例中，若无特别说明，所采用的工艺为常规工艺，所采用的设备为常规设备，且所得数据均是三次以上试验的平均值。
实施例1
一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，包括以下步骤：
(1)将含水率为90％的垃圾膜处理后蒸发浓缩液进行离心脱水和低温干化，直至含水率降至35％～40％，得到母液。该母液中TDS为60万mg/L。
(2)按照沥青的用量为垃圾焚烧飞灰重量的1％，将沥青置于在A混合器内，在100℃下加热，直至形成糊状沥青，搅拌5分钟，加入步骤S1中得到的母液(母液的用量为垃圾焚烧飞灰重量的12.5％)，搅拌20分钟，直至沥青将95％的母液包裹住，形成浆状混合物。
按照固化剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的17.5％，将垃圾焚烧飞灰与固化剂(具体为硫铝酸盐水泥)在B混合器内混合，搅拌5分钟，形成固体混合物。
(3)将步骤(2)中得到的浆状混合物加入到固体混合物中混合，同时加入添加剂(具体为磷酸盐(具体为磷酸钠)和硫酸钠，其中磷酸盐的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.05％、硫酸钠的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.05％)、重金属螯合剂(FX6777，购于上海丰信环保科技有限公司，其中重金属螯合剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的3％)和水(水的用量为垃圾焚烧飞灰重量的48％)，搅拌20分钟，得到混合物料。
(4)将步骤(3)中得到的进行混合物料放入模具中，放置30min，成型，成型后拆除模具，养护5d，养护环境保持室温通风干燥，形成固化体，记为固化体1号。
对比例1
一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：对比例1中不加入沥青。
对比例1中形成的固化体，记为固化体2号。
实施例2
一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，包括以下步骤：
(1)按照沥青的用量为垃圾焚烧飞灰重量的1％，将沥青置于在A混合器内，在100℃下加热，直至形成糊状沥青，搅拌5分钟，加入实施例1中得到的母液(母液的用量为垃圾焚烧飞灰重量的11.1％)，搅拌20分钟，直至沥青将95％的母液包裹住，形成浆状混合物。
按照固化剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的18.9％，将垃圾焚烧飞灰与固化剂(具体为硫铝酸盐水泥)在B混合器内混合，搅拌5分钟，形成固体混合物。
(2)将步骤(1)中得到的浆状混合物加入到固体混合物中混合，同时加入添加剂(具体为磷酸盐(具体是磷酸钠)和硫酸钠，其中磷酸盐的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.05％、硫酸钠的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.05％)、重金属螯合剂(FX6777，购于上海丰信环保科技有限公司，其中重金属螯合剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的3％)和水(水的用量为垃圾焚烧飞灰重量的48％)，搅拌20分钟，得到混合物料。
(3)将步骤(2)中得到的进行混合物料放入模具中，放置30min，成型，成型后拆除模具，养护5d，养护环境保持室温通风干燥，形成固化体，即为固化体3号。
对比例2
一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，与实施例2基本相同，区别仅在于：对比例2中不加入沥青。
对比例1中形成的固化体，记为固化体4号。
实施例3
一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，包括以下步骤：
(1)按照沥青的用量为垃圾焚烧飞灰重量的1％，将沥青置于在A混合器内，在100℃下加热，直至形成糊状沥青，搅拌5分钟，加入实施例1中得到的母液(母液的用量为垃圾焚烧飞灰重量的10％)，搅拌20分钟，直至沥青将95％的母液包裹住，形成浆状混合物。
按照固化剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的20％，将垃圾焚烧飞灰与固化剂(具体为硫铝酸盐水泥)在B混合器内混合，搅拌5分钟，形成固体混合物。
(2)将步骤(1)中得到的浆状混合物加入到固体混合物中混合，同时加入添加剂(具体为磷酸盐(具体是磷酸钠)和硫酸钠，其中磷酸盐的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.05％、硫酸钠的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.05％)、重金属螯合剂(FX6777，购于上海丰信环保科技有限公司，其中重金属螯合剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的3％)和水(水的用量为垃圾焚烧飞灰重量的48％)，搅拌20分钟，得到混合物料。
(3)将步骤(2)中得到的进行混合物料放入模具中，放置30min，成型，成型后拆除模具，养护5d，养护环境保持室温通风干燥，形成固化体，即为固化体5号。
对比例3
一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，与实施例3基本相同，区别仅在于：对比例3中不加入沥青。
对比例1中形成的固化体，记为固化体6号。
实施例1-3中，采用浇注成型工艺制成固化体，这些固化体的抗压强度为1.1～1.7Mpa，均大于1Mpa，抗冲击剥落率小于5％，增容比为1.2～1.3。
对实施例1-3、对比例1-3中形成的各个固化体中重金属的浸出浓度进行检测，如表1所示。由表1可知固化体的浸出毒性均达到垃圾处置场入场控制标准要求。
表1实施例1-3、对比例1-3中形成的各个固化体中重金属的浸出检测结果
Figure BDA0002341658480000061
将固化体1-6号分别放入盛有6.2L清水的容器内浸泡，5日后测电导率和COD两项指标，电导率和COD分别代表无机物污染物和有机污染物在浸泡过程中的浸出量，如表2所示。由表2可知，相同飞灰与母液配比下，添加沥青的试块在相同条件浸泡5日后其COD、盐分浸出量明显低于不添加沥青的试块(见表2)，并且不添加沥青的试块开始出现龟裂(见图1)，说明沥青可以增加试块的防渗性能，大大减缓盐与COD等污染物的浸出速率，减少填埋螯合固化后试块时的二次污染，消除母液中高浓度的盐对固化体强度的影响。
表2实施例1-3、对比例1-3中形成的各个固化体对应的浸泡液电导率和COD检测结果
Figure BDA0002341658480000071
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种协同固化垃圾焚烧飞灰和垃圾膜处理后蒸发浓缩液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将垃圾膜处理后蒸发浓缩液进行离心脱水和低温干化，直至含水率降至35％～40％，得到母液；所述母液中TDS≥45万mg/L；
S2、将沥青进行加热，形成糊状沥青，搅拌5min～10min，加入步骤S1中得到的母液，搅拌15min～30min，形成浆状混合物，所述浆状混合物中90％～95％的母液由沥青包覆；将垃圾焚烧飞灰与固化剂混合，搅拌5min～15min，形成固体混合物；所述沥青的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.5％～1％；所述母液的用量为垃圾焚烧飞灰重量的1％～17％；所述固化剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的14％～20％；所述固化剂为水泥；
S3、将步骤S2中得到的浆状混合物与固体混合物混合，加入添加剂、重金属螯合剂和水，搅拌15min～30min，得到混合物料；所述添加剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的0.1％～0.3％；所述重金属螯合剂的用量为垃圾焚烧飞灰重量的2.5％～3.2％；所述水的用量为垃圾焚烧飞灰重量的30％～60％；所述添加剂为磷酸盐和/或硫酸钠；所述磷酸盐为磷酸钠；所述重金属螯合剂为FX6777和/或TS-300；
S4、将步骤S3中得到的进行混合物料放入模具中，放置，养护，形成固化体。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述水泥为硫铝酸盐水泥。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述放置的时间为20min～30min；所述养护的时间为4天～5天。
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