CN114951240B - 一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统和方法,通过将飞灰三级水洗后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到经过三级水洗后的飞灰,在搅拌反应釜中通过添加添加剂组合进行低温热处理。本发明通过三级水洗可以有效去除飞灰中的氯盐,避免了在低温热解处理中飞灰中的前驱物氯化形成二噁英,从而提高了飞灰中二噁英的热降效率,再者飞灰中氯含量的降低还能避免添加剂失活,提高重金属的固化效果;通过本系统的处理飞灰中可溶性氯、重金属及二噁英均达到《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》的要求。

Description

一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统和方法
技术领域
本发明属于环保技术领域,具体涉及一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统和方法。
背景技术
垃圾焚烧飞灰中含有易浸出重金属和痕量持久性有机污染物二噁英,我国将飞灰列入《国家危险废物名录》。为防治环境污染,改善生态环境质量,规范和指导生活垃圾焚烧飞灰的环境管理,国家生态环境部发布《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020),针对目前垃圾焚烧飞灰处置方式制定了更为详细的规范与标准。其中,低温热分解、高温烧结和高温熔融等飞灰处理工艺应满足以下要求:应控制飞灰处理产物中二噁英残留的总量应不超过50ng-TEQ/kg(以飞灰干重计);重金属浸出浓度不超过GB 8978中规定的最高允许排放浓度值;可溶性氯含量不超过 2%,以不超过1%为宜。
飞灰的无害化处置技术分为热处置技术和非热处置技术,其中,热处置技术主要包括烧结、熔融玻璃化、低温热处置、水热法处置和超临界水氧化;非热处置方法包括水泥固化、药剂稳定化、生物/化学浸提和机械化学法处置。飞灰的非热处置技术通过添加药剂等对重金属进行固化,然而所添加的药剂对二噁英无降解效果。飞灰的低温热处置技术被认为是降解飞灰中二噁英最好的办法之一,在惰性气氛中,飞灰在300℃的条件下处置2小时就可使二噁英的降解率达到90%,但低温热处置技术缺乏对重金属的控制,低温热处置后的飞灰需要添加药剂,结合机械化学法处置、水泥固化等技术才可达到危险废物填埋标准。
相近的专利文本CN105126606A公开了一种低温热解-催化降解处理焚烧飞灰中挥发性有机物的方法,将飞灰输送至低温热解装置在非氧化气氛中100~350℃热解 10~60分钟,产生热解混合物。将混合物输送至催化降解装置,催化剂主要采用含钛、钨或钒,在氧化气氛中100~400℃降解300秒。该方法缺乏对重金属的固化,处理后的飞灰仍然进行填满处置,不能满足飞灰资源化利用的条件,经济性较差。专利CN2729545Y公开了一种对含二噁英和重金属飞灰的无害化稳定化处理的装置,使胺类物质与飞灰混合发生氧化反应,再与凝硬活性物质发生络合反应以固化重金属。但是该方法需要添加大量药剂,成本较高,且在氧化条件下二噁英易再生,不能保证二噁英降解效果。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种飞灰中重金属及二噁英无害化处理的低温处理系统和方法。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术手段:
本发明的第一方面在于提供一种用于处置固化飞灰中重金属和二噁英的添加剂组合,包括高温段热解添加剂和低温段热解添加剂;所述高温段热解添加剂为钙基添加剂用于温度在300-350℃的反应;所述低温段热解添加剂由磷酸盐和三价铁盐按质量比3-5:1混合而成,用于温度在250℃及以下的反应;
优选地,所述钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1-3混合而成;
优选地,所述所述磷酸盐为Ca3(PO4)2、Ca(H2PO4)2或NaH2PO4;所述三价铁盐为Fe2(SO4)3或Fe(NO3)3
本发明的第二方面在于提供一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统,包括:
水洗罐,用于接收飞灰和水,并对飞灰进行清洗;
板框式压滤机,与所述水洗罐相连,用于对水洗后的飞灰进行固液分离;并用隔膜泵将飞灰泥浆输送到所述水洗罐中,重复进行三水洗;
缓冲罐,与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存压滤后的飞灰水洗液,并用泵输送飞灰水洗液到水洗罐中进行二次利用;
单筒式烘干机,与所述板框式压滤机相连,用于烘干经三级水洗并压滤后的飞灰泥浆;
搅拌反应釜,与所述单筒式烘干机相连,用于飞灰在300-350℃的热处理和200-250℃的低温热处理;并且搅拌反应釜中的烟气为所述单筒式烘干机提供热源;
计量给料机,与所述搅拌反应釜相连,分别用于向搅拌反应釜中输送温度在300-350℃反应的钙基添加剂和温度在200-250℃反应的低温段热解添加剂;
氮气发生器,与所述搅拌反应釜相连,用于向搅拌反应釜中提供氮气;
优选地,所述低温处理系统还包括天然气燃烧器,与所述搅拌反应釜相连,通过燃烧天然气,为搅拌反应釜的加热层提供热源;
优选地,所述缓冲罐包括一级缓冲罐、二级缓冲罐和三级缓冲罐;所述一级缓冲罐,与所述板框式压滤机相连,用于储存第一次压滤后的一级飞灰水洗液;所述二级缓冲罐与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存第二次压滤后的二级飞灰水洗液,并用泵将二级飞灰水洗液输送到水洗罐中进行循环利用;所述三级缓冲罐,与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存第三次压滤后的三级飞灰水洗液,并用泵将三级飞灰水洗液输送到水洗罐中进行循环利用;
优选地,在所述水洗罐中,飞灰与水按液固比3mL/g的比例进行混合;
本发明的第三方面在于提供利用本发明的第二方面所述的一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理的方法,包括以下步骤:
S1,利用水洗罐接收飞灰和水,进行水洗;
S2,利用板框式压滤机将经步骤S1水洗后的飞灰进行压滤,得到飞灰泥浆和一级水洗液;并将飞灰泥浆用隔膜泵输送到水洗罐中再次水洗,重复水洗两次,即可得到经过三级水洗的飞灰;
S3,利用单筒式烘干机将经过经三级水洗的飞灰泥浆烘干;
S4,利用搅拌反应釜将经步骤S3烘干后的飞灰破碎;
S5,利用氮气发生器产生的氮气排空搅拌反应釜内的空气;当搅拌反应釜内氧气含量低于1%时,利用天然气燃烧器为搅拌反应釜提供热源;
S6,当搅拌反应釜温度在300-350℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加本发明第一方面所述的钙基添加剂;
S7,当搅拌反应釜温度冷却到200-250℃时,利用计量给料机向经步骤S6的搅拌反应釜中添加本发明第一方面所述的低温段热解添加剂,进行低温热解处理;
优选地,在步骤S1中,所述飞灰与水按液固比3mL/g的比例进行混合;
优选地,在步骤S3中,单筒式烘干机的烘干温度在160-180℃;
优选地,在步骤S6中,所述钙基添加剂用量为飞灰质量的5%-10%;所述钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1-3混合而成;
优选地,在步骤S7中,所述低温段热解添加剂由磷酸盐和三价铁盐按质量比 3-5:1混合而成;所述低温段热解添加剂用量为飞灰质量的5%-10%。
本发明的有益效果
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明利用水洗罐、板框式压滤机配合缓冲罐对飞灰进行三级水洗,不仅能节约用水,还能节省设备投资;并且通过三级水洗可以有效去除飞灰中的氯盐,避免了在低温热解处理中飞灰中的前驱物氯化形成二噁英,从而提高了飞灰中二噁英的热降效率;再者飞灰中氯含量的降低还能避免添加剂失活,提高重金属的固化效果。
(2)本发明在160-180℃下烘干飞灰泥浆,避免了飞灰泥浆在高温下大量结块板结,避免了飞灰在高温含氧的条件下生成二噁英;而且单筒式烘干机利用反应釜热解的烟气作为热源,余热回收,降低反应能耗。
(3)本发明开发的钙基添加剂、磷酸盐和三价铁盐添加剂,在二噁英热降解的同时,稳定固化重金属,有效降低重金属浸出浓度;钙基添加剂在300℃~350℃既能提高飞灰中二噁英降解效率,又能与Cd、Cr重金属形成络合物,配合磷酸盐和三价铁盐在较低温度和Pb、Zn、Cu等重金属形成络合物的特性,对大部分重金属进行稳定固化;搅拌反应釜在高温加热时加入钙基添加剂,主要进行二噁英的降解和Cd、Cr 的固化反应,反应充分后停止加热,在温度降到250℃后,添加磷酸盐和三价铁盐添加剂以进行对其他大部分重金属的固化反应,既避免了高温下添加剂分解,又降低了反应釜能耗。
附图说明
图1示出了本发明实施例1的一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统的示意图。
具体实施方式
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例,否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量,且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下,本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考,且其等价的同族专利也引入作为参考,特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致,则以本申请中提供的术语定义为准。
本申请中的数字范围是近似值,因此除非另有说明,否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值,条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如,如果记载组分、物理或其它性质(如分子量,熔体指数等)是100至1000,意味着明确列举了所有的单个数值,例如100,101,102等,以及所有的子范围,例如100到166,155到170,198到200 等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1,1.5等)的范围,则适当地将1个单位看作0.0001,0.001,0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5) 的个位数的范围,通常将1个单位看作0.1。这些仅仅是想要表达的内容的具体示例,并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本申请中。
关于化学化合物使用时,除非明确地说明,否则单数包括所有的异构形式,反之亦然(例如,“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外,除非明确地说明,否则用“一个”,“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。
术语“包含”,“包括”,“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在,且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本申请中披露无关。为消除任何疑问,除非明确说明,否则本申请中所有使用术语“包含”,“包括”,或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反,出来对操作性能所必要的那些,术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由……组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明,否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。
实施例
以下例子在此用于示范本发明的优选实施方案。本领域内的技术人员会明白,下述例子中披露的技术代表发明人发现的可以用于实施本发明的技术,因此可以视为实施本发明的优选方案。但是本领域内的技术人员根据本说明书应该明白,这里所公开的特定实施例可以做很多修改,仍然能得到相同的或者类似的结果,而非背离本发明的精神或范围。
除非另有定义,所有在此使用的技术和科学的术语,和本发明所属领域内的技术人员所通常理解的意思相同,在此公开引用及他们引用的材料都将以引用的方式被并入。
那些本领域内的技术人员将意识到或者通过常规试验就能了解许多这里所描述的发明的特定实施方案的许多等同技术。这些等同将被包含在权利要求书中。
实施例1
本实施例提供一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统,如图1所示,包括:
水洗罐,用于接收飞灰和水,并对飞灰进行清洗;
板框式压滤机,与所述水洗罐相连,用于对水洗后的飞灰进行固液分离;并用隔膜泵将飞灰泥浆输送到所述水洗罐中,重复进行三级水洗;
一级缓冲罐,与所述板框式压滤机相连,用于储存第一次压滤后的一级飞灰水洗液;
二级缓冲罐与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存第二次压滤后的二级飞灰水洗液,并用泵将二级飞灰水洗液输送到水洗罐中进行循环利用;
三级缓冲罐,与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存第三次压滤后的三级飞灰水洗液,并用泵将三级飞灰水洗液输送到水洗罐中进行循环利用;
单筒式烘干机,与所述板框式压滤机相连,用于烘干经三级水洗并压滤后的飞灰泥浆;
搅拌反应釜,与所述单筒式烘干机相连,用于飞灰在300-350℃的热处理和200-250℃的低温热处理;并且搅拌反应釜中的烟气为所述单筒式烘干机提供热源;
计量给料机,与所述搅拌反应釜相连,分别用于向搅拌反应釜中输送温度在 300-350℃反应的钙基添加剂和温度在200-250℃反应的低温段热解添加剂;
氮气发生器,与所述搅拌反应釜相连,用于向搅拌反应釜中提供氮气;
天然气燃烧器,与所述搅拌反应釜相连,通过燃烧天然气,为搅拌反应釜的加热层提供热源。
实施例2
本实施例提供实施例1所述的低温处理系统在飞灰中重金属及二噁英的低温处理中的应用。
飞灰中重金属及二噁英的低温处理方法,具体过程如下:
S1,将飞灰输送至水洗罐,与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行一级水洗;
S2,将经一级水洗后的飞灰利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和一级水洗液;将一级水洗液输送至一级缓冲罐中,待进一步的净化处理;将飞灰泥浆通过隔膜泵输送至水洗罐,并补水再次与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行二级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和二级水洗液;将飞灰泥浆通过隔膜泵再次输送至水洗罐中;将二级水洗液输送至二级缓冲罐中,并用泵将二级水洗液输送至水洗罐中,并补充一定量的清水,使得液固比为3mL/g,搅拌20min,进行三级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到三级水洗后的飞灰泥浆和三级水洗液;将三级水洗液输送至三级缓冲罐中,并用泵将三级水洗液输送至水洗罐中,用于下一批次飞灰泥浆的清洗;
S3,将经过三级水洗后的飞灰泥浆通过螺旋输送机送至单筒式烘干机中进行低温烘干,其中烘干温度为160-180℃;
S4,将烘干后的飞灰通过输送机送至搅拌反应釜中,并启动搅拌装置,对烘干后的飞灰进行破碎;
S5,通过氮气发生器产生氮气,通入搅拌反应釜中,用于排空搅拌反应釜内的空气,当搅拌反应釜内氧气含量低于1%时,天然气燃烧器进行点火,为搅拌反应釜低温热解提供热源;
S6,当反应釜温度为300-350℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量5%-10%的钙基添加剂,与飞灰搅拌混合均匀,反应20min,使得飞灰中的二噁英充分降解;其中,钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1-3混合而成;
S7,将天然气燃烧器停火,搅拌反应釜自然冷却,当温度到达250℃时,用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量7%的低温段热解添加剂;搅拌反应45min。其中,低温段热解添加剂由磷酸盐和三价铁盐按质量比3-5:1混合而成;
本实施例还提供低温处理方法在处理飞灰二噁英毒性当量浓度为 357.78ng-TEQ/kg中的应用。
S1,将二噁英毒性当量浓度为357.78ng-TEQ/kg的某垃圾焚烧飞灰输送至水洗罐,与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行一级水洗;
S2,将经一级水洗后的飞灰利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和一级水洗液;将一级水洗液输送至一级缓冲罐中,待进一步的净化处理;将飞灰泥浆通过隔膜泵输送至水洗罐,并补水再次与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行二级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和二级水洗液;将飞灰泥浆通过隔膜泵再次输送至水洗罐中;将二级水洗液输送至二级缓冲罐中,并用泵将二级水洗液输送至水洗罐中,并补充一定量的清水,使得液固比为3mL/g,搅拌20min,进行三级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到三级水洗后的飞灰泥浆和三级水洗液;将三级水洗液输送至三级缓冲罐中,并用泵将三级水洗液输送至水洗罐中,用于下一批次飞灰泥浆的清洗;
S3,将经过三级水洗后的飞灰泥浆通过螺旋输送机送至单筒式烘干机中进行低温烘干,其中烘干温度为170℃;对烘干后的飞灰进行XRF检测,结果显示,经三级水洗后的飞灰可溶性氯含量为0.93%;而由于二噁英难溶于水,水洗过程中飞灰存在质量损失,水洗烘干后飞灰中二噁英毒性当量浓度为570.03ng-TEQ/kg。
S4,将烘干后的飞灰通过输送机送至搅拌反应釜中,并启动搅拌装置,对烘干后的飞灰进行破碎;
S5,通过氮气发生器产生氮气,通入搅拌反应釜中,用于排空搅拌反应釜内的空气,当搅拌反应釜内氧气含量低于1%时,天然气燃烧器进行点火,为搅拌反应釜低温热解提供热源;
S6,当反应釜温度为350℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量10%的钙基添加剂,与飞灰搅拌混合均匀,反应,使得飞灰中的二噁英充分降解;其中,钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1混合而成;
检测10min、20min和30min后飞灰固体中残留的二噁英毒性当量浓度分别为12.88ng-TEQ/kg、8.44ng-TEQ/kg、6.01ng-TEQ/kg,由此可见钙基添加剂可以提高飞灰中二噁英热解效率。
实施例3
本实施例提供实施例2所述的低温处理方法在处理飞灰二噁英毒性当量浓度为897.04ng-TEQ/kg中的应用。
S1,将1t二噁英毒性当量浓度为897.04ng-TEQ/kg的垃圾焚烧飞灰输送至水洗罐,与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行一级水洗;
S2,将经一级水洗后的飞灰利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和一级水洗液;将一级水洗液输送至一级缓冲罐中,待进一步的净化处理;将飞灰泥浆通过隔膜泵输送至水洗罐,并补水再次与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行二级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和二级水洗液;将飞灰泥浆通过隔膜泵再次输送至水洗罐中;将二级水洗液输送至二级缓冲罐中,并用泵将二级水洗液输送至水洗罐中,并补充一定量的清水,使得液固比为3mL/g,搅拌20min,进行三级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到三级水洗后的飞灰泥浆和三级水洗液;将三级水洗液输送至三级缓冲罐中,并用泵将三级水洗液输送至水洗罐中,用于下一批次飞灰泥浆的清洗;
S3,将经过三级水洗后的飞灰泥浆通过螺旋输送机送至单筒式烘干机中进行低温烘干,其中烘干温度为170℃;水洗烘干后飞灰中可溶性氯含量小于2%。
S4,将烘干后的飞灰通过输送机送至搅拌反应釜中,并启动搅拌装置,对烘干后的飞灰进行破碎;
S5,通过氮气发生器产生氮气,通入搅拌反应釜中,用于排空搅拌反应釜内的空气,当搅拌反应釜内氧气含量低于1%时,天然气燃烧器进行点火,为搅拌反应釜低温热解提供热源;
S6,当反应釜温度为350℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量10%的钙基添加剂,与飞灰搅拌混合均匀,热解30min后关火,使搅拌反应釜自然冷却;其中,钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1混合而成;
S7,当搅拌反应釜温度冷却到250℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量10%的低温段热解添加剂,进行低温热解处理;其中低温段热解添加剂由 Ca3(PO4)2和Fe2(SO4)3按质量比3:1混合而成。热解结束后对飞灰中重金属及二噁英进行检测,结果见表1。
表1,检测结果
Figure BDA0003691985780000101
其中重金属浸出浓度标准为GB 8978中规定的最高允许排放浓度限值。
由以上数据可知二噁英的降解效率大于98%,重金属浸出浓度低于国家标准。
实施例4
本实施例提供实施例2所述的低温处理方法在处理飞灰二噁英毒性当量浓度为664.33ng-TEQ/kg中的应用。
S1,将二噁英毒性当量浓度为664.33ng-TEQ/kg的某垃圾焚烧飞灰输送至水洗罐,与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行一级水洗;
S2,将经一级水洗后的飞灰利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和一级水洗液;将一级水洗液输送至一级缓冲罐中,待进一步的净化处理;将飞灰泥浆通过隔膜泵输送至水洗罐,并补水再次与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行二级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和二级水洗液;将飞灰泥浆通过隔膜泵再次输送至水洗罐中;将二级水洗液输送至二级缓冲罐中,并用泵将二级水洗液输送至水洗罐中,并补充一定量的清水,使得液固比为3mL/g,搅拌20min,进行三级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到三级水洗后的飞灰泥浆和三级水洗液;将三级水洗液输送至三级缓冲罐中,并用泵将三级水洗液输送至水洗罐中,用于下一批次飞灰泥浆的清洗;
S3,将经过三级水洗后的飞灰泥浆通过螺旋输送机送至单筒式烘干机中进行低温烘干,其中烘干温度为170℃;由于二噁英难溶于水,水洗过程中飞灰存在质量损失,水洗烘干后飞灰中可溶性氯含量为1.06%,二噁英毒性当量浓度为1013.15ng-TEQ/kg。
S4,将烘干后的飞灰通过输送机送至搅拌反应釜中,并启动搅拌装置,对烘干后的飞灰进行破碎;
S5,通过氮气发生器产生氮气,通入搅拌反应釜中,用于排空搅拌反应釜内的空气,当搅拌反应釜内氧气含量低于1%时,天然气燃烧器进行点火,为搅拌反应釜低温热解提供热源;
S6,当反应釜温度为350℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量 5%的钙基添加剂,与飞灰搅拌混合均匀,热解15min后关火,使搅拌反应釜自然冷却;其中,钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1混合而成;
S7,当搅拌反应釜温度冷却到200℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量5%的低温段热解添加剂,进行低温热解处理30min;其中低温段热解添加剂由 Ca3(PO4)2和Fe2(SO4)3按质量比3:1混合而成。
实施例5
本实施例提供实施例2所述的低温处理方法在处理飞灰二噁英毒性当量浓度为664.33ng-TEQ/kg中的应用。
S1,将二噁英毒性当量浓度为664.33ng-TEQ/kg的某垃圾焚烧飞灰输送至水洗罐,与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行一级水洗;
S2,将经一级水洗后的飞灰利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和一级水洗液;将一级水洗液输送至一级缓冲罐中,待进一步的净化处理;将飞灰泥浆通过隔膜泵输送至水洗罐,并补水再次与水按液固比为3mL/g混合,搅拌20min,进行二级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到飞灰泥浆和二级水洗液;将飞灰泥浆通过隔膜泵再次输送至水洗罐中;将二级水洗液输送至二级缓冲罐中,并用泵将二级水洗液输送至水洗罐中,并补充一定量的清水,使得液固比为3mL/g,搅拌20min,进行三级水洗,后利用板框式压滤机进行压滤分离,得到三级水洗后的飞灰泥浆和三级水洗液;将三级水洗液输送至三级缓冲罐中,并用泵将三级水洗液输送至水洗罐中,用于下一批次飞灰泥浆的清洗;
S3,将经过三级水洗后的飞灰泥浆通过螺旋输送机送至单筒式烘干机中进行低温烘干,其中烘干温度为170℃;由于二噁英难溶于水,水洗过程中飞灰存在质量损失,水洗烘干后飞灰中可溶性氯含量为1.06%,二噁英毒性当量浓度为1013.15ng-TEQ/kg。
S4,将烘干后的飞灰通过输送机送至搅拌反应釜中,并启动搅拌装置,对烘干后的飞灰进行破碎;
S5,通过氮气发生器产生氮气,通入搅拌反应釜中,用于排空搅拌反应釜内的空气,当搅拌反应釜内氧气含量低于1%时,天然气燃烧器进行点火,为搅拌反应釜低温热解提供热源;
S6,当反应釜温度为350℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量 5%的钙基添加剂,与飞灰搅拌混合均匀,热解15min后关火,使搅拌反应釜自然冷却;其中,钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1混合而成;
S7,当搅拌反应釜温度冷却到200℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加飞灰质量5%的低温段热解添加剂,进行低温热解处理15min;其中低温段热解添加剂由 Ca3(PO4)2和Fe2(SO4)3按质量比3:1混合而成。
对比例1
对比例1与实施例4相比,区别在于对比例1仅在步骤S6添加了飞灰质量10%的由CaO和CaSO4按质量比1:1混合而成的添加剂,而在步骤S7未添加低温段添加剂。
对比例2
对比例2与实施例4相比,区别在于对比例2仅在步骤S7添加了飞灰质量10%的由Ca3(PO4)2和Fe2(SO4)3按质量比3:1混合而成的添加剂,而在步骤S6未添加钙基添加剂。
对比例3
对比例3与实施例4相比,区别在于对比例3仅在步骤S6添加了飞灰质量10%的硫化钠,而在步骤S7未添加低温段添加剂。
对比例4
对比例4与实施例4相比,区别在于对比例4仅在步骤S6添加了飞灰质量10%的硅胶,而在步骤S7未添加低温段添加剂。
通过对实施例4-5和对比例1-4热解结束后的飞灰中重金属及二噁英进行检测,结果见表2。
表2,检测结果
Figure BDA0003691985780000121
Figure BDA0003691985780000131
注:重金属浸出浓度标准为GB 8978中规定的最高允许排放浓度限值。
由表中数据可知钙基添加剂可以与Cd、Cr重金属形成络合物,有效降低其重金属浸出浓度,并有利于二噁英热降解,但会增加Pb的浸出浓度;Ca3(PO4)2和Fe2(SO4)3的混合可以稳定大部分重金属,但对Cd稳定作用较低;两种添加剂配合使用下,各重金属浸出浓度均显著减小,符合国家标准。而常见的重金属稳定剂Na2S及硅胶对 Pb、Cd、Cr等重金属吸附作用较强,有效降低其重金属浸出浓度,而对其他重金属吸附效果较差,未达标准。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种用于处置飞灰中重金属和二噁英的添加剂组合,其特征在于,包括高温段热解添加剂和低温段热解添加剂;所述高温段热解添加剂为钙基添加剂,用于温度在300-350℃的反应;所述低温段热解添加剂由磷酸盐和三价铁盐按质量比3-5:1混合而成,用于温度在250℃及以下的反应。
2.根据权利要求1所述的添加剂组合,其特征在于,所述钙基添加剂由CaO和CaSO4按质量比1:1-3混合而成;所述磷酸盐为Ca3(PO4)2、Ca(H2PO4)2或NaH2PO4;所述三价铁盐为Fe2(SO4)3或Fe(NO3)3
3.一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统,其特征在于,包括:
水洗罐,用于接收飞灰和水,并对飞灰进行清洗;
板框式压滤机,与所述水洗罐相连,用于对水洗后的飞灰进行固液分离;并用隔膜泵将飞灰泥浆输送到所述水洗罐中,重复进行三次水洗;
缓冲罐,与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存压滤后的飞灰水洗液,并用泵输送飞灰水洗液到水洗罐中进行二次利用;
单筒式烘干机,与所述板框式压滤机相连,用于烘干经三级水洗并压滤后的飞灰泥浆;
搅拌反应釜,与所述单筒式烘干机相连,用于飞灰在300-350℃的热处理和200-250℃的低温热处理;
计量给料机,与所述搅拌反应釜相连,分别用于向搅拌反应釜中输送权利要求1所述的温度在300-350℃反应的钙基添加剂和温度在200-250℃反应的低温段热解添加剂;
氮气发生器,与所述搅拌反应釜相连,用于向搅拌反应釜中提供氮气。
4.根据权利要求3所述的一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统,其特征在于,所述低温处理系统还包括天然气燃烧器,与所述搅拌反应釜相连,通过燃烧天然气,为搅拌反应釜的加热层提供热源。
5.根据权利要求3所述的一种飞灰中重金属及二噁英的低温处理系统,其特征在于,所述缓冲罐包括一级缓冲罐、二级缓冲罐和三级缓冲罐;所述一级缓冲罐,与所述板框式压滤机相连,用于储存第一次压滤后的一级飞灰水洗液;所述二级缓冲罐与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存第二次压滤后的二级飞灰水洗液;所述三级缓冲罐,与所述板框式压滤机和所述水洗罐相连,用于储存第三次压滤后的三级飞灰水洗液。
6.利用权利要求3所述的低温处理系统进行飞灰中重金属及二噁英的低温处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,利用水洗罐接收飞灰和水,进行水洗;
S2,利用板框式压滤机将经步骤S1水洗后的飞灰进行压滤,得到飞灰泥浆和一级水洗液;并将飞灰泥浆用隔膜泵输送到水洗罐中再次水洗,重复水洗两次,即可得到经过三级水洗的飞灰;
S3,利用单筒式烘干机将经过经三级水洗的飞灰泥浆烘干;
S4,利用搅拌反应釜将经步骤S3烘干后的飞灰破碎;
S5,利用氮气发生器产生的氮气排空搅拌反应釜内的空气;当搅拌反应釜内氧气含量低于1%时,利用天然气燃烧器为搅拌反应釜提供热源;
S6,当搅拌反应釜温度在300-350℃时,利用计量给料机向搅拌反应釜中添加权利要求1所述的钙基添加剂;
S7,当搅拌反应釜温度冷却到200-250℃时,利用计量给料机向经步骤S6的搅拌反应釜中添加权利要求1所述的低温段热解添加剂,进行低温热解处理,其中,所述低温段热解添加剂用量为飞灰质量的5%-10%。
7.根据权利要求6所述飞灰中重金属及二噁英的低温处理的方法,其特征在于,在步骤S1中,所述飞灰与水按液固比3mL/g的比例进行混合。
8.根据权利要求6所述飞灰中重金属及二噁英的低温处理的方法,其特征在于,在步骤S3中,单筒式烘干机的烘干温度在100-110℃。
9.根据权利要求6所述飞灰中重金属及二噁英的低温处理的方法,其特征在于,在步骤S6中,所述钙基添加剂用量为飞灰质量的5%-10%。
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