CN104324931A - 垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，包括垃圾焚烧飞灰预处理、垃圾焚烧飞灰稳定化与垃圾焚烧飞灰固化三个步骤。通过微波及离心进行垃圾焚烧飞灰预处理，能够有效降低飞灰中的氯离子及重金属离子的含量，降低了飞灰的环境风险。硫化钠能够有效稳定Pb、Cd、Zn和Cu离子，生物碳能够有效吸附Cr、Ni、Pb、及Zn离子，稳定化处理过程使用硫化钠与生物碳协同使用，能够显著提高稳定化处理效果。石灰能够在稳定飞灰中重金属的同时，能够产生胶凝作用，使处理后的飞灰获得一定强度。本发明不仅能够经济高效地处理飞灰，实现了废弃物的资源化利用，达到了以废治废的目的。而且处理成本低，处理效果好，环境风险低，易于大规模推广。

Description

垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法

技术领域

本发明公开了垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，属于环境工程技术领域。

背景技术

2009年以来，中国已连续发生30多起重特大重金属污染事件。《重金属污染综合防治“十二五”规划》明确要求，到2015年，重点区域铅、汞、铬、镉和类金属砷等重金属污染物的排放，比2007年削减15％。目前，我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近两千万公顷，约占耕地总面积的1/5，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万吨，直接经济损失超过200亿元。在重金属治理方面，环保部门已对化工、冶金和电镀等行业的废水排放要求逐步提高，而重金属富集量较高的垃圾焚烧飞灰却长期未妥善处理，年产量愈百万吨的垃圾焚烧飞灰已逐步成为继工业排放之后的重金属污染主要因素。因此，垃圾焚烧飞灰安全处置已成为国家重金属污染防治战略目标实施所必须解决的瓶颈。

目前，针对垃圾焚烧飞灰的处理方法主要有以下几种：(1)水泥固化法：水泥固化法即将水泥和飞灰按照一定比例添加，优点是处理后的的混合物具备一定的强度，技术简单，但是要达到一定的强度和较低的浸出毒性，水泥的添加量较高；(2)熔融处理法：熔融处理法即将飞灰残渣高温加热至1200-1500℃熔融之后形成熔渣，此处理法具备形成的玻璃体稳定性高，重金属不易溶出且熔渣可二次利用等优点，但较高的运行成本限制了这一方法的应用；(3)飞灰稳定化处理法：使用稳定剂对飞灰进行稳定化处理具备操作简单、设备投资少和最终处理量少等优点，但是会产生高浓度的无机盐废水，需要进行二次处理，同时处理后的废物强度太低，长期环境风险较高。

近年来，随着我国城市污水处理力度和污水处理设施建设的加快，城市污水处理率不断提高，污泥产量大幅增加。截至2013年3月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3451座，污水处理能力约1.45亿立方米/日，年产生含水量80％的污泥3500多万吨。根据调研结果显示，我国污水处理厂所产生的污泥，有大部分没有得到妥善处理，污泥随意堆放及所造成的二次污染问题已经凸显出来，并且引起了社会的关注。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，飞灰固化/稳定化处理前通过微波、离心进行预处理，稳定化处理时采用市政污泥制备的生物碳稳定重金属，该方法处理效果好，资源化利用率高，环境风险低的优点，为实现上述目的，其技术解决方案为：

垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，所述的方法按照以下步骤进行：

A)垃圾焚烧飞灰预处理

将飞灰与水按照质量比1∶10混合搅拌3分钟形成灰浆，微波处理8分钟，微波功率为800-1000W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣；

B)垃圾焚烧飞灰的稳定化

再将硫化钠按照飞灰质量的2-4％称取并溶解于20kg水中，搅拌形成硫化钠溶液，再将硫化钠溶液加入经步骤A)收集的灰渣中，同时按照飞灰质量的3-5％加入生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟形成稳定灰浆；

C)垃圾焚烧飞灰的固化

按照飞灰质量的15-20％向经B)步骤形成的稳定灰浆中添加石灰，再加入40kg水，强力搅拌5-10分钟，静置。

所述的水为自来水或河水中的一种；

所述生物碳为市政污泥500℃缺氧条件下高温热解而成的多孔碳，生物碳粒径小于50目。

本发明公开的垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，包括垃圾焚烧飞灰预处理、垃圾焚烧飞灰稳定化与垃圾焚烧飞灰固化三个步骤。微波处理能够高效脱附飞灰中的氯离子，同时微波辐射能够加速飞灰中有毒重金属Zn、Pb、Cu、Cr的溶解，提高了淋洗效果和重金属的去除效率。通过微波及离心进行垃圾焚烧飞灰预处理，能够有效去除飞灰中影响固化/稳定化效果的氯离子，增强后期处理效果。硫化钠能够有效稳定Pb、Cd、Zn和Cu离子，生物碳能够有效吸附Cr、Pb、Ni离子，稳定化处理过程使用硫化钠与生物碳协同使用，能够显著提高稳定化处理效果。石灰能够在稳定飞灰中重金属的同时，能够产生胶凝作用，使处理后的飞灰获得一定强度。本发明不仅能够经济高效地处理飞灰，实现了废弃物的资源化利用，达到了以废治废的目的。而且处理成本低，处理效果好，环境风险低，易于大规模推广。

具体实施方式

垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，所述的垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理按照以下步骤进行：

A)垃圾焚烧飞灰预处理

按照飞灰与水的质量比1∶10加水搅拌3分钟形成灰浆，按照飞灰与水1∶10加水搅拌，能够保证飞灰中的可溶性物质充分溶出。使用微波处理8分钟，微波功率为800-1000W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心十分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。在垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理前进行预处理，能够大大降低飞灰的环境风险，提高固化/稳定化的处理效果。通过在飞灰中加水进行淋洗，能够将飞灰中的部分重金属以及Cl、S等离子从飞灰中洗出，通过微波增强飞灰的淋洗效果，不仅能够在短期内加速飞灰中有毒重金属Zn、Pb、Cu、Cr的溶解，同时能够增强Cl、S等离子在飞灰颗粒上的脱附效果。微波处理后将灰浆进行离心，离心处理后分别收集灰渣以及废水分别处理。此种处理方法不仅降低了处理成本，而且大大增强了处理效果，降低了飞灰的环境风险。

B)垃圾焚烧飞灰的稳定化

再将硫化钠按照飞灰质量的2-4％称取并溶解于20kg水中，搅拌形成硫化钠溶液，再将硫化钠溶液加入经步骤A)收集的灰渣中，同时按照飞灰质量的3-5％加入生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟形成稳定灰浆。硫化钠能够有效稳定Pb、Cd、Zn和Cu离子，生物碳能够有效吸附Cr、Pb、Ni离子，稳定化处理过程使用硫化钠与生物碳协同使用，能够显著提高稳定化处理效果，降低飞灰中重金属的浸出风险。

C)垃圾焚烧飞灰的固化

按照飞灰质量的15-20％向经B)步骤形成的稳定灰浆中添加石灰，再加入40kg水，强力搅拌5-10分钟，静置。使用石灰最为固化处理飞灰的固化剂，一方面不仅能够稳定飞灰中的重金属，降低飞灰固化后固化体的浸出毒性，同时具有胶凝作用，使飞灰固化体产生一定的强度，增加固化体的耐久性。

所述的水为自来水或河水中的一种，自来水和河水简单易得成本低，有利于工程应用。

所述生物碳为市政污泥500℃缺氧条件下高温热解而成的多孔碳，生物碳粒径小于50目。生物碳为高温热解而成的多孔碳粉碎过50目筛所得筛下物，选择500℃热解市政污泥是因为较低的温度会使市政污泥中有机质碳化不完全，而温度过高会导致生物碳的产率降低，同时降低了生物碳的吸附效果。粉碎至粒径小于50目是为了增加生物碳的比表面积，从而增强生物碳对重金属的吸附能力。

下面结合具体实施案例进一步详细叙述：

实施案例1

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入自来水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为800W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将2kg硫化钠溶解于20kg自来水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入3kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入15kg石灰和40kg自来水，强力搅拌5分钟，静置即可。

实施案例2

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入河水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为900W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将2kg硫化钠溶解于20kg河水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入3kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入15kg石灰和40kg河水，强力搅拌5分钟，静置即可。

实施案例3

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入自来水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为1000W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心十分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将2kg硫化钠溶解于20kg自来水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入3kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入15kg石灰和40kg自来水，强力搅拌5分钟，静置即可。

实施案例4

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入河水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为800W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将3kg硫化钠溶解于20kg河水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入4kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入18kg石灰和40kg河水，强力搅拌8分钟，静置即可。

实施案例5

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入自来水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为900W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将3kg硫化钠溶解于20kg自来水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入4kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入18kg石灰和40kg自来水，强力搅拌8分钟，静置即可。

实施案例6

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入河水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为1000W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将3kg硫化钠溶解于20kg河水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入4kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入18kg石灰和40kg河水，强力搅拌8分钟，静置即可。

实施案例7

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入自来水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为800W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将4kg硫化钠溶解于20kg自来水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入5kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入20kg石灰和40kg自来水，强力搅拌10分钟，静置即可。

实施案例8

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入河水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为900W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将4kg硫化钠溶解于20kg河水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入5kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入20kg石灰和40kg河水，强力搅拌10分钟，静置即可。

实施案例9

称取垃圾焚烧飞灰100kg，加入自来水1000kg搅拌3分钟形成灰浆，使用微波处理8分钟，微波功率为1000W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣。将4kg硫化钠溶解于20kg自来水中并搅拌形成溶液，将硫化钠溶液加入灰渣中，同时加入5kg生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟。向稳定灰浆中加入20kg石灰和40kg自来水，强力搅拌10分钟，静置即可。

Claims (3)

1.垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，其特征在于：所述的垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法按照以下步骤进行：

A)垃圾焚烧飞灰预处理

将飞灰与水按照质量比1∶10混合搅拌3分钟形成灰浆，微波处理8分钟，微波功率为800-1000W，将微波处理后的灰浆加入离心机中以3000转/分钟的速度离心10分钟，收集离心后的废水和离心机中的灰渣；

B)垃圾焚烧飞灰的稳定化

再将硫化钠按照飞灰质量的2-4％称取并溶解于20kg水中，搅拌形成硫化钠溶液，再将硫化钠溶液加入经步骤A)收集的灰渣中，同时按照飞灰质量的3-5％加入生物碳，搅拌10分钟，静置10分钟形成稳定灰浆；

C)垃圾焚烧飞灰的固化

按照飞灰质量的15-20％向经B)步骤形成的稳定灰浆中添加石灰，再加入40kg水，强力搅拌5-10分钟，静置。

2.如权利要求1所述垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，其特征在于：所述的水为自来水或河水中的一种；

3.如权利要求1所述垃圾焚烧飞灰固化/稳定化处理方法，其特征在于：所述的生物碳为市政污泥500℃缺氧条件下高温热解而成的多孔碳，生物碳粒径小于50目。