CN101182144A

CN101182144A - 生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法

Info

Publication number: CN101182144A
Application number: CNA2007101778119A
Authority: CN
Inventors: 金宜英; 凌永生; 李欢; 聂永丰; 朱孟哲
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-05-21

Abstract

本发明公开了属于固体废物处理、处置技术领域的一种生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法。首先将生活垃圾焚烧飞灰进行水洗预处理，使碱金属氯盐溶出，自然沉降得到上清液和水洗飞灰。上清液通入水泥窑废尾气，利用其中的CO₂实现碳酸中和与重金属共沉淀，使上清液达到国家污水综合排放一级标准。水洗飞灰与碳酸盐沉淀一起压滤脱水，滤饼作为水泥生料与其它生料一起投入水泥窑煅烧生产水泥熟料。本发明可简单经济地实现焚烧飞灰的无害化、资源化处理。

Description

生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法

技术领域

本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及一种生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法。

背景技术

近年来我国城市生活垃圾产生量迅速增加，已经成为制约城市发展的重要问题。焚烧处理在我国城市生活垃圾处理中所占的比例也逐年上升，2005年达到10％，与2000年相比增长了近5倍，生活垃圾焚烧飞灰产生量也相应迅速增加。生活垃圾焚烧飞灰具有重金属浸出浓度高和二恶英毒性当量大的双重危害特性，我国的《国家危险废物名录》已经把固体废物焚烧飞灰列为危险废物编号HW18。

国外现有焚烧飞灰无害化和安定化处理的方法主要包括固化稳定化、湿式化学处理与高温处理三大类。固化稳定化主要包括水泥固化、螯合剂稳定化、压缩固化等类型；湿式化学处理主要包括加酸萃取与废气中和碳酸化两种类型；高温处理技术主要包括烧结固化和熔融玻璃化两种类型。总体来说，欧美国家垃圾焚烧飞灰中碱金属氯化物含量相对较低，采用水泥或石灰固化较为可行，因此近年来欧美国家对焚烧飞灰的处理主要是把焚烧飞灰固化/稳定化后作为建筑材料，并针对固化体的浸出毒性、环境性能和材料特性开展了大量的研究。日本、韩国等亚洲国家生活垃圾中厨余垃圾含量高，使得焚烧飞灰中的氯盐含量较高，采用水泥或石灰固化时其固化体的强度与浸水持久性较差，对重金属的长期固定效果差，同时二恶英物质很难被破坏或稳定化，因此日本和韩国对焚烧飞灰的处理主要集中在高温处理，尤其是熔融玻璃化方面。

我国的废物焚烧装置大多还没有对飞灰进行妥善的处置，相当程度上影响了垃圾焚烧技术的推广和应用。我国如采用高温处理飞灰，处理费用很高，现阶段难以采用，而如果采用水泥或石灰固化的方式，则面临着飞灰氯盐含量高，重金属固定效果差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法，包括水洗-碳酸化预处理和水泥窑煅烧两个阶段，具体包括以下步骤：

(1)飞灰水洗：按照自来水∶飞灰＝5∶1～10∶1的重量比混合，搅拌15～30分钟，自然沉降30～120分钟，获得上清液和水洗飞灰，原飞灰中93.9～97.3％的氯离子溶出进入上清液；

(2)上清液处理：上清液进入CO₂反应槽，通入水泥窑废尾气(含大量CO₂)，CO₂的通气量为1.4～2.0L(CO₂)/L(上清液)。CO₂可中和上清液碱性，并使重金属离子形成碳酸盐沉淀。沉淀30分钟后，上清液pH值从11.95～12.02下降到6.74～7.09，重金属离子浓度满足《污水综合排放标准(GB8978-1996)》中的一级标准，可回流至水洗步骤。

(3)脱水：水洗后的飞灰和碳酸盐沉淀物合并，进行板框压滤脱水，脱水滤饼含水率为27.1～32.8％，脱出液回流至水洗步骤。

(4)水泥窑煅烧：脱水滤饼与其它生料配比均匀后进入水泥窑中煅烧，不用改变水泥窑的生产条件，最终生成水泥熟料；

本发明的优点：1、解决了水泥窑直接煅烧处理生活垃圾焚烧飞灰时，由于含氯量高，导致窑内结垢而影响正常生产的难题。通过水洗预处理可在不影响水泥窑正常工况的前提下，用飞灰替代部分水泥生料，并使飞灰中的重金属在高温条件下有效地固定在水泥熟料晶格中，而二恶英在高温区被有效分解，从而同步实现飞灰的无害化和资源化；2、利用了水泥厂废烟气中的CO₂，采用飞灰替代了部分矿石原料，从而实现了温室气体的减排；3、本技术简单实用，运行可靠，占地少，与传统的焚烧飞灰固化安全填埋相比成本降低约800～1000元。

附图说明

图1是生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法流程图。

具体实施方式

结合图1和实施例对本发明进行说明。

本发明方法采用的工艺设备可以分为四个处理单元：水洗单元、上清液处理单元、脱水单元和水泥窑煅烧单元。各单元的设备及工艺过程分别说明如下：

(1)水洗单元：本单元主体是水洗塔。

将储水箱中的水和储灰库内的焚烧飞灰按照重量比，水∶灰＝5∶1～10∶1，在水洗塔内混合，充分搅拌15～30分钟后，自然沉降30～120分钟，使固液分层得到上清液和水洗飞灰。

本单元中，储水箱中的水除自来水外，还接收上清液处理单元产生的排水和脱水单元产生的脱出液，以实现水分的循环利用。

(2)上清液处理单元：本单元主体是CO₂反应槽和沉淀池。

上清液通过虹吸等方式逆流至CO₂反应槽中，通入水泥窑的废气，CO₂的量控制在1.4～2.0L(CO₂)/L(上清液)之间，使上清液中的重金属变成碳酸盐在沉淀池中沉淀，满足污水排放要求，然后回流至水洗单元，而沉淀物进入脱水单元。

如果上清液不能一次达到污水排放标准，则返回CO₂反应槽内，重复上述工艺。

(3)脱水单元：本单元主体是脱水机

采用板框压滤机对水洗飞灰和碳酸盐沉淀进行压滤以降低含水率，脱出液回流至水洗单元，而滤饼进入水泥窑煅烧单元。

(4)水泥窑煅烧单元：本单元主体是水泥窑

脱水滤饼作为水泥的原料之一与其它原料一起投入水泥窑煅烧，运行工况与正常生产情况一致。

实施例1

某城市生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰，其含水量为1.93％，Cl元素含量为17.96％，Zn元素含量为0.54％，Pb元素含量为0.23％，Sn元素含量为0.12％，Cu元素含量为0.09％，Cr元素含量为0.09％。

将水和焚烧飞灰按照水∶灰＝5∶1的重量比在水洗设备中混合，搅拌30分钟，放置2小时，然后将上清液抽取到CO₂反应槽中，通入水泥窑废气，控制CO₂的通气量为1.4L(CO₂)/L(上清液)。水洗飞灰经板框压滤后其氯含量由17.96％降至1％左右，上清液经碳酸化后重金属含量和pH值达到污水综合排放一级标准。水洗飞灰和碳酸沉淀物脱水后进入水泥窑煅烧，由于脱水滤饼相对其它生料投加量很低，水泥生产工况和水泥产品质量不受影响，飞灰重金属被良好固定，飞灰中二恶英被有效破坏。

实施例2

某城市生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰，其含水量为2.20％，Cl元素含量为23.11％，Zn元素含量为0.62％，Pb元素含量为0.39％，Sn元素含量为0.11％，Cu元素含量为0.11％，Cr元素含量为0.07％。

将水和焚烧飞灰按照水∶灰＝10∶1的重量比在水洗设备中混合，搅拌15分钟，放置2小时，然后将上清液抽取到CO₂反应槽中，通入水泥窑废气，控制CO₂的通气量为2.0L(CO₂)/L(上清液)。水洗飞灰经板框压滤后其氯含量由23.1％降至1.1％左右，上清液经碳酸化后重金属含量和pH值达到污水综合排放一级标准。水洗飞灰和碳酸沉淀物脱水后进入水泥窑煅烧，由于脱水滤饼相对其它生料投加量很低，水泥生产工况和水泥产品质量不受影响，飞灰重金属被良好固定，飞灰中二恶英被有效破坏。

Claims

1.一种生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)飞灰水洗：按照水∶飞灰＝5∶1～10∶1的重量比混合，搅拌15～30分钟，自然沉降30～120分钟，固液分层得到上清液和水洗飞灰；

(2)上清液处理：向上清液中通入水泥窑废尾气，利用其中的CO₂降低上清液的pH值，使重金属形成碳酸盐沉淀，处理后的上清液回流至水洗步骤；

(3)脱水：水洗飞灰与碳酸盐沉淀合并，进行板框压滤脱水，脱出液回流至水洗步骤；

(4)水泥窑煅烧：脱水滤饼作为水泥生料与其它生料一起投入到水泥回转窑中煅烧。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化方法，其特征在于：步骤(2)所述CO₂的通气量为1.4～2.0L(CO₂)/L(上清液)。

3.一种生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化方法，其特征在于：将在焚烧飞灰总重量中，含水量为1.93％，Cl元素含量为17.96％，Zn元素含量为0.54％，Pb元素含量为0.23％，Sn元素含量为0.12％，Cu元素含量为0.09％，Cr元素含量为0.09％的焚烧飞灰，按照重量比，水∶灰＝5∶1的比例在水洗设备中混合，搅拌30分钟，放置2小时后，将上清液抽取到曝气设备中，通入含CO₂的水泥窑废气，控制CO₂的通气量为1.5L(CO₂)/(L上清液)，水洗沉淀经板框压滤后其氯含量由17.96％降至1％，氯的去除率达到95％以上。