CN101773924B

CN101773924B - 回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理的方法

Info

Publication number: CN101773924B
Application number: CN201010104161.7A
Authority: CN
Inventors: 金宜英; 张俊丽; 凌永生; 李欢; 王雷; 聂永丰
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: CN101773924A

Abstract

本发明公开了属于固体废物处理、处置技术领域的一种回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理的方法。包括飞灰水洗去氯、水洗液处理、水洗灰脱水、进窑煅烧四个阶段，将飞灰水洗除氯，对于水洗过程中洗出重金属进行螯合、絮凝沉淀，然后与水洗灰一起压滤再进窑。对洗出液进行中和及重金属沉淀处理，确保水洗液能达标排放。利用该发明处理飞灰，即能节省水泥工业原材料，又能有效固定重金属，彻底焚毁二噁英，能安全、经济、便捷的处置飞灰，大大提高环境效益、经济效益和社会效益。本发明所述方法节省占地，节约用水，节约投资，运行可靠，水洗灰和水洗液处理效果稳定，不会产生二次污染物。

Description

回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理的方法

技术领域

本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及一种回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理的方法。

背景技术

近年来随着垃圾焚烧在我国的快速发展，作为垃圾焚烧中的必然产物，飞灰的产量也逐年攀升。2008年底，我国城市生活垃圾焚烧处理量已有68540t/d，其中炉排炉与流化床焚烧处理量分别为43970t/d，24570t/d，炉排炉飞灰产生量为入炉垃圾量的3-5％，流化床飞灰产量为入炉垃圾的15-20％，则飞灰的日产生量5004.6-7112.5t，每年产生量为165-235万吨。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，在许多国家都被列为需特别处理的危险废物，在我国《国家危险废物名录》中，焚烧飞灰的危险废物编号为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。表1给出了目前应用较多的焚烧飞灰处置技术中存在的问题。

表1焚烧飞灰处理技术的综合比较

焚烧飞灰的化学成分近似于水泥的硅质或钙质原料，可以替代部分天然原料，也可以部分或全部代替硅质或钙质原料。

利用水泥窑协同处置飞灰，水泥回转窑内物料温度高达1450℃，气体温度则高达1750℃左右，能彻底分解二噁英，焚烧飞灰水泥窑共处置的产物为水泥，没有废渣产生。重金属在协同处置中经过煅烧和水化，有效地得到固定，降低了其迁移性和毒性，保护了环境；针对目前飞灰处置的难题及带来的环境危害，利用水泥窑煅烧处置飞灰可以为水泥行业节省天然原料，减排二氧化碳，并降低飞灰的处置和运行成本，实现废物资源化和无害化的高度统一。由于我国垃圾焚烧飞灰的氯含量高，会导致水泥窑结皮堵塞，影响产品质量并增加重金属挥发，经水泥窑煅烧处置时需要经过必要的预处理才能兼顾环境效益和经济效益。我们之前提交的发明“生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法”(申请号为200710177811.9)提供了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，针对水洗液中pH较高，重金属溶出难以达标的特性，该专利中采用CO₂中和碱性并沉淀重金属，但在实际应用中，利用窑尾废气建设工程量大，投资高，并且实际运行中pH难以控制，重金属沉淀效果不稳定。

发明内容

本发明的目的是针对采用CO₂中和碱性并沉淀重金属，但在实际应用中，利用窑尾废气建设工程量大，投资高，并且实际运行中pH难以控制，重金属沉淀效果不稳定的不足而提出一种回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理的方法。包括飞灰水洗去氯、水洗灰脱水、水洗液处理、进窑煅烧四个阶段，其特征在于，具体内容如下：

(1)飞灰水洗脱氯：先将飞灰加入水混合搅拌5-10分钟，脱氯，然后将混合浆液整体转移至脱水设备；

(2)水洗灰脱水：水洗飞灰的混合浆液含水率超过80wt％，并且水中含有大量的氯，混合浆液经脱水设备进行固液分离处理，即用选用板框压滤脱水或真空带式脱水设备以机械脱水方法降低水洗飞灰的含水率，得到脱水滤饼和脱出液；脱水滤饼送入预均化库，再进入窑内煅烧；脱出液回流至步骤(1)水洗设备，按与新水比例控制在10-20wt％回用；该步目的是对水洗灰进行脱水，降低水含量及氯含量，克服含过多水分的飞灰入窑煅烧带来的不利影响，同时，过多的水分也将加大煅烧的燃耗，增加飞灰处置成本；

(3)水洗液处理：飞灰水洗后的脱出液pH会超过12，超出污水排放指标，并且水洗过程中，飞灰中重金属会部分溶出，导致脱出液中重金属含量超标；同时考虑传统的在脱出液中加入磷酸或通入CO₂进行碳酸化，均能达到中和pH并沉淀重金属的目的，但是在水泥行业里，磷同样是维持水泥窑正常工况需要控制的元素，P₂O₅对熟料的强度和凝结时间都存在不利影响，对于焚烧飞灰水泥窑协同处置而言磷的引入不合适；而通入窑尾废气，用CO₂中和pH难于控制，并且重金属沉淀效果不稳定，实际工程量大，建设投入高的缺陷，采用在脱出液中加入硫酸中和，使pH到6-9范围；为确保重金属离子的沉淀效果，依次加入二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂及絮凝剂，静止沉淀后经过滤池过滤，检测水洗液是否满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》的排放指标，若满足则排入污水排放***，否则回流至步骤(1)，沉淀的重金属定期清理送入脱水设备脱水，得到滤饼；

(4)水泥窑煅烧：脱水滤饼送入预均化库，与水泥原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；

所述脱出液回流至步骤(1)回用不得超过五次，因为当脱出液回用超过五次后，会影响飞灰中氯的脱除效果，水洗灰中氯含量将升到3％以上，故脱出液回用5次后必须进入水洗液处理步骤进行处理，然后达标排放。

所述步骤3中的二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂加入量为0.8-2wt％飞灰质量，及聚丙烯酰胺絮凝剂的加入量维持浓度为0.1-2ppm，则能保证处理后上清液中重金属浓度满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》中的一级标准，可直接排入污水排放***，若不达标可回流至上清液处理工序再进行处理；对于经螯合、絮凝产生的重金属沉淀则定期清理送到脱水设施进行脱水。

所述脱水滤饼的含水率为25～45wt％。

所述水洗飞灰中含氯量降至2wt％以下。

所述脱水滤饼与水泥原料配比的掺加量为5wt％以下。

本发明的优点：1、水洗液用硫酸中和，用螯合剂和絮凝剂沉淀洗出重金属，能保证水洗液达标排放，可有效地避免预处理工艺产生的二次污染。2、根据待处理飞灰性质通过预实验确定螯合剂及絮凝剂加入量，在实际工程中将中和、螯合、絮凝、沉淀处理过程在一个设施内进行，通过间隔时间来控制流程，可有效节省占地。3、脱除滤液回流至水洗设施循环回用5次，循环回用时新水比例控制在10％-20％，可极大的节约用水。4、本技术流程节省占地，节约用水，节约投资，运行可靠，水洗灰和水洗液处理效果稳定。

附图说明

图1是生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同处置的预处理流程图。

具体实施方式

本发明提出一种回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理的方法。下面结合图1和实施实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、脱水单元、水洗液处理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：如图1所示回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理流程图。

(1)水洗单元：本单元主体是水洗塔。

将水和来自飞灰储罐的焚烧飞灰按照重量比15∶1，在水洗塔内混合，充分搅拌5～10分钟后，无需静置直接将混合浆液整体转移至脱水机。

本单元中，水除自来水外，还接收脱水单元产生的脱出液和不能达标排放的水洗液，以实现水的循环利用。

(2)脱水单元：本单元主体是脱水机

采用板框压滤机或真空带式压滤机对水洗飞灰和重金属沉淀进行压滤以降低含水率，脱出液回流至水洗单元或水洗液处理单元，而滤饼进入水泥窑煅烧单元。

(3)水洗液处理单元：本单元主体是中和反应池和过滤池。

水洗液转移至中和反应池，控制流速将稀释浓度为20％的工业硫酸缓慢加入中和反应池，实时监控pH，使上清液pH维持在6-9之间。pH达标之后，根据水洗液中重金属浓度检测结果加相当于飞灰质量0.8-2％的DTC类螯合剂(二硫代胺基甲酸盐类衍生物)并快速搅拌5分钟去除溶液中重金属，然后加适量絮凝剂聚丙烯酰胺慢速搅拌5-10分钟，加速沉淀溶液中重金属，然后将混合液转移至过滤池，过滤沉淀，检测上清液若能满足《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》中的一级标准，则排放至城市污水排放***，否则回流至水洗塔。过滤池沉淀定期清理送入脱水设备脱水。

(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在预均化库与水泥原料生料混合均匀后投入水泥窑煅烧，脱水滤饼与水泥原料配比的掺加量为5wt％以下，运行工况与正常生产情况一致。

利用水泥窑协同处置飞灰，水泥回转窑内物料温度高达1450℃，气体温度则高达1750℃左右，能彻底分解二噁英，焚烧飞灰水泥窑共处置的产物为水泥，没有废渣产生。重金属在协同处置中经过煅烧和水化，有效地得到固定，降低了其迁移性和毒性。

实施实例

某城市生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰，其含水量为1.67wt％，Cl元素含量为19.66wt％，Zn元素含量为0.48wt％，Pb元素含量为0.19wt％，Sn元素含量为0.16wt％，Cu元素含量为0.10wt％，Cr元素含量为0.10wt％。

将水和焚烧飞灰按照水∶灰＝15∶1的重量比在水洗设备中混合，搅拌10分钟，整体转移至真空带式压滤机上，压滤滤饼含水量降为20.2wt％，含氯量降为1.03wt％，可和生料混合后直接进窑煅烧。

压滤液回流至水洗塔回用，回用5次后导入中和反应池，缓慢加入浓度为20wt％的工业硫酸，边加边搅拌，pH计实时监控控制硫酸滴加量。pH达到6-9后，开始投加相当于飞灰质量1wt％的DTC螯合剂原液，边加边快速搅拌，搅拌15分钟之后，开始投加0.2ppm的聚丙烯酰胺，并将搅拌速度降低，慢速搅拌5分钟后静止半个钟头然后转移至滤池过滤。

水洗飞灰经真空带式压滤后其氯含量由19.66wt％降至1wt％左右，脱出液经酸化、螯合、絮凝沉淀后重金属浓度分别降为Zn：101.0ppb，Pb：73.2ppb，Sn：0.9ppb，Cu：40.5ppb，Cr：138ppb，重金属含量和pH值均能达到污水综合排放一级标准。水洗飞灰和重金属沉淀物脱水后以2％掺加量进入水泥窑煅烧，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

1.一种回流脱出液的生活垃圾焚烧飞灰水泥窑协同预处理的方法，包括飞灰水洗去氯、水洗灰脱水、水洗液处理、进窑煅烧四个阶段，其中，在脱出液中加入硫酸中和，使pH到6-9范围；为确保重金属离子的沉淀效果，依次加入二硫代胺基甲酸盐类衍生物重金属螯合剂及絮凝剂，静止沉淀后经过滤池过滤，检测水洗液是否满足《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的排放指标，若满足则排入污水排放***，否则回流至飞灰水洗脱氯，沉淀的重金属定期清理送入脱水设备脱水，得到滤饼；以及水泥窑煅烧：脱水滤饼送入预均化库，掺加量低于5％，与水泥原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；其特征在于，具体内容如下：

飞灰水洗脱氯：先将飞灰加入水混合搅拌5-10分钟，脱氯，然后将混合浆液整体转移至脱水设备；将含水率超过80wt％混合浆液，经脱水设备进行固液分离处理，得到脱水滤饼和脱出液；脱水滤饼送入预均化库，再进入窑内煅烧；脱出液回流至水洗设备，按与新水比例控制在10-20wt％回用；

所述脱出液回流回用不得超过五次，因为当脱出液回用超过五次后，会影响飞灰中氯的脱除效果，水洗灰中氯含量将升到3wt％以上，故脱出液回用5次后必须进入水洗液处理步骤进行处理，然后达标排放；脱出液回用时按与新水比例控制在10-20wt％回用。