CN111185467B - 一种有机固体废弃物的处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机固体废弃物的处理方法，涉及固体废弃物处理技术领域，其对有机固体废物先进行焚烧，然后将焚烧残渣与熔融后的盐混合物混合，并进行热解，热解过程中通入氯化氢，其中盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾，热解不仅能对二噁英等有害成分进行再分解，并且热解过程中通入的氯化氢可以和重金属形成可溶性的盐，可在后续水洗中与热解残渣分离，加入氢氧化钾将水洗得到的盐溶液中的重金属离子沉淀单独处理，并对滤液蒸干回收盐混合物重复使用。整个处理方法对于有机固体废弃物的处理效率较高，并且能有效降低有害物质的排放，具有较佳的环境友好性。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种有机固体废弃物的处理方法。
背景技术
有机固体废弃物数量巨大、污染严重，其不仅含有大量的有害物质，同样也含有很多可回收利用的资源。因而无论从环境角度还是资源利用角度，都不能对有机固体废弃物进行直接排放。基于此，对有机固体废弃物进行处理，达到减害以及资源回收利用，一直是人们关注的问题。
现有的有机固体废弃物常见的处理方式包括填埋、堆肥、焚烧、热解等。其中，填埋、堆肥等存在着占用大量用地，处理周期较长，对资源的利用率低等问题，焚烧虽然处理效率高，能达到减容减量和资源化利用的目的，但其处理却始终无法摆脱二噁英污染的问题。相比之下，热解处理不仅能够清洁实现垃圾的减量化处理，环境友好性强，而且可获得价值更高的油、气和固体炭，但其处理效率却不及焚烧。并且，无论上述哪种方法，均对于有机固体废弃物中存在的重金属处理效果欠佳。因此，开发一种新的有机固体废弃物的处理方法十分必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有机固体废弃物的处理方法，其对于有机固体废弃物的处理效率较高，并且能有效降低有害物质的排放，具有较佳的环境友好性。
本发明公开了一种有机固体废弃物的处理方法，其包括：
将有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣；
将焚烧残渣与熔融后的盐混合物混合，并进行热解，得到热解气体以及热解残渣；其中，盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾，热解过程中，通入氯化氢；
对热解残渣用水进行洗涤，得到盐溶液以及固体残余；
将盐溶液加入氢氧化钾，滤除沉淀后将滤液蒸干回收其中的盐混合物。与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明公开了一种有机固体废弃物的处理方法，其对有机固体废物先进行焚烧，达到减容减量和回收热量的目的，保持高效的同时，减少后续热解步骤的处理压力。其后，对于焚烧残渣进行热解，热解不仅能对二噁英等有害成分进行再分解，并且热解过程中通入的氯化氢可以和重金属形成可溶性的盐，可在后续水洗中与热解残渣分离。最后，加入氢氧化钾将盐溶液中的重金属离子沉淀单独处理，并对滤液蒸干回收盐混合物重复使用。整个处理方法对于有机固体废弃物的处理效率较高，并且能有效降低有害物质的排放，具有较佳的环境友好性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种有机固体废弃物的处理方法进行具体说明。
本发明公开了一种有机固体废弃物的处理方法，其包括：
S1. 将有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣。
S2. 将焚烧残渣与熔融后的盐混合物混合，并进行热解，得到热解气体以及热解残渣；其中，盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾，热解过程中，通入氯化氢。
有机固体废弃物中含有大量的碳氢化合物，相比于热解来说，对其直接进行焚烧，可以达到减容减量和回收热量的目的。而对于焚烧所生成的二噁英等物质，则可以通过热解步骤进行再分解，进一步减少对环境的危害。同时，经过焚烧的减容减量后，热解环节的处理量大大减少，整体效率更高。
而相比于传统的热解来说，熔融盐具有良好的蓄热能力，传质传热系数高，利用熔融盐作为热解介质能够快速高效分解有机物，还能吸收和转化热解过程产生的有害物质。其中，焚烧残渣与盐混合物的质量比为1：2~3。按照上述比例范围，盐混合物的热量足够支持有机物的分解，达到较佳的热解效率。
在本发明实施例中，盐混合物由氯化钾和氢氧化钾按照质量比1：0.15~0.25组成。氯化钾的熔点接近800℃，加入氢氧化钾后熔点略有降低。熔融后的盐混合物的温度为800~850℃，热解的时长为30~60 min。在上述参数范围内，可以提供给有机物足够的分解温度和时长，将二噁英等有害物质彻底分解。
热解过程中，通入氯化氢。盐混合物与氯化氢的质量比为1：0.1~0.15。一方面，氯化氢可以促进有机物酸解成更小的分子，从而更加容易被热解；另一方面，氯化氢可以和有机固体废弃物中残留的重金属反应，生成可溶性的氯化物，利于后续水洗去除。除此之外，氯化氢还可以和盐混合物中的氢氧化钾通过中和反应放出热量，保持热解的温度，促进热解的进行。可选地，氯化氢每分钟的通入量为其总质量的2%~3%。按照上述参数通入氯化氢可以保持反应的连续性和温度的稳定性，热解效果更佳。
进一步地，本发明公开了一种有机固体废弃物的处理方法，还包括：
S3. 对热解残渣用水进行洗涤，得到盐溶液以及固体残余。
水洗可以对热解残渣中的氯化钾、氯化氢和重金属氯化物进行回收，形成盐溶液，而不溶于水的物质则作为固体残余。固体残余中重金属含量较少，可以直接进行填埋或作为建筑材料使用，不会造成二次污染。可选地，对热解残渣用水进行洗涤时，水的质量为盐混合物的10~20倍。在上述范围内，固体残余内的盐分可以基本被除尽，利于对盐分的回收。
进一步地，本发明公开了一种有机固体废弃物的处理方法，还包括：
S4. 将盐溶液加入氢氧化钾，滤除沉淀后将滤液蒸干回收其中的盐混合物。
在热解过程中通入的氯化氢，相对来说是过量的。因此，得到的盐溶液呈酸性，从而可以保持重金属离子的溶解状态。通过加入氢氧化钾，重金属离子则会以氢氧化物的形式从盐溶液中沉淀出来。过滤后可以对这部分重金属离子进行回收。向盐溶液中加入的氢氧化钾的质量为盐混合物的0.15~0.3倍。此时加入的氢氧化钾相对于残余的氯化氢是过量状态，也即是加入氢氧化钾后，盐溶液呈碱性，利于重金属离子的析出。此外，氢氧化钾和氯化氢反应生成的氯化钾，不会改变盐混合物的成分。同时，氢氧化钾的用量经过精确计算，使得滤液蒸干后，残余的氢氧化钾的量刚好符合盐混合物中氢氧化钾的比例，使得回收的盐混合物可以直接重复使用。
进一步地，对盐混合物进行熔融的热量来自于有机固体废弃物的焚烧。同样地，对滤液进行蒸干的热量来自于有机固体废弃物的焚烧。通过这样的方式，可以充分利用焚烧产生的热量，实现能量的优化利用。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种有机固体废弃物的处理方法，其包括：
S1. 将有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣。
S2. 将焚烧残渣与熔融后的盐混合物按照质量比1：2混合，并进行热解60min，得到热解气体以及热解残渣。
其中，盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾（质量比1：0.15），盐混合物加热至850℃熔融使用。
热解过程中，通入氯化氢。盐混合物与氯化氢的质量比为1：0.1。氯化氢每分钟的通入量为其总质量的2%。
S3. 对热解残渣用水进行洗涤，其中，水的质量为盐混合物的10倍。得到盐溶液以及固体残余，并对固体残余进行填埋。
S4. 将盐溶液加入氢氧化钾，氢氧化钾的质量为盐混合物的0.15倍。滤除沉淀后将滤液蒸干回收其中的盐混合物。
实施例2
本实施例提供了一种有机固体废弃物的处理方法，其包括：
S1. 将有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣。
S2. 将焚烧残渣与熔融后的盐混合物按照质量比1：3混合，并进行热解35min，得到热解气体以及热解残渣。
其中，盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾（质量比1：0.25），盐混合物加热至800℃熔融使用。
热解过程中，通入氯化氢。盐混合物与氯化氢的质量比为1：0.15。氯化氢每分钟的通入量为其总质量的3%。
S3. 对热解残渣用水进行洗涤，其中，水的质量为盐混合物的20倍。得到盐溶液以及固体残余，并对固体残余进行填埋。
S4. 将盐溶液加入氢氧化钾，氢氧化钾的质量为盐混合物的0.3倍。滤除沉淀后将滤液蒸干回收其中的盐混合物。
实施例3
本实施例提供了一种有机固体废弃物的处理方法，其包括：
S1. 将有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣。
S2. 将焚烧残渣与熔融后的盐混合物按照质量比1：2.5混合，并进行热解45min，得到热解气体以及热解残渣。
其中，盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾（质量比1：0.2），盐混合物加热至850℃熔融使用。
热解过程中，通入氯化氢。盐混合物与氯化氢的质量比为1：0.12。氯化氢每分钟的通入量为其总质量的2.5%。
S3. 对热解残渣用水进行洗涤，其中，水的质量为盐混合物的15倍。得到盐溶液以及固体残余，并对固体残余进行填埋。
S4. 将盐溶液加入氢氧化钾，氢氧化钾的质量为盐混合物的0.2倍。滤除沉淀后将滤液蒸干回收其中的盐混合物。
实施例4
本实施例提供了一种有机固体废弃物的处理方法，其包括：
S1. 将有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣。
S2. 将焚烧残渣与熔融后的盐混合物按照质量比1：2.2混合，并进行热解50 min，得到热解气体以及热解残渣。
其中，盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾（质量比1：0.18），盐混合物加热至820℃熔融使用。
热解过程中，通入氯化氢。盐混合物与氯化氢的质量比为1：0.13。氯化氢每分钟的通入量为其总质量的2.3%。
S3. 对热解残渣用水进行洗涤，其中，水的质量为盐混合物的18倍。得到盐溶液以及固体残余，并对固体残余进行填埋。
S4. 将盐溶液加入氢氧化钾，氢氧化钾的质量为盐混合物的0.25倍。滤除沉淀后将滤液蒸干回收其中的盐混合物。
对比例1
本对比例提供了一种重金属污染土壤的修复方法，其包括：
S1. 将有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣。
S2. 将焚烧残渣与熔融后的盐混合物按照质量比1：2混合，并进行热解60min，得到热解气体以及热解残渣。
其中，盐混合物包括氯化钾和氢氧化钾（质量比1：0.15），盐混合物加热至850℃熔融使用。
S3. 对热解残渣用水进行洗涤，其中，水的质量为盐混合物的10倍。得到盐溶液以及固体残余，并对固体残余进行填埋。
试验例
采集同批次的有机固体废弃物进行统一焚烧，得到焚烧残渣，将焚烧残渣分别通过实施例1~4和对比例1的方法进行后续处理。分别测定焚烧残渣、热解残渣和固体残余中的二噁英含量以及重金属含量。结果如表1所示。
试验结果如表1所示。
表1. 土壤重金属去除试验结果
如表1所示，采用实施例1~4所提供的方法进行热解后，考虑到采样和测量的误差，可以说重金属的含量基本不变，而二噁英的含量则有明显的减少，可以降低到100 ng/kg以下。说明热解过程并不能减少重金属的含量，但对于二噁英的分解效果明显。采用实施例1~4所提供的方法在用水冲洗后，固体残余中的重金属含量明显降低，说明在热解过程中，重金属大部分形成了可溶性盐，可以通过水洗除去。相比之下，对比例1的方法没有在热解过程中通入氯化氢，可以看到热解后重金属含量基本不变，二噁英的含量也有明显的减少，但未能降低到100 ng/kg以下，仍旧残余有300~400 ng/kg。说明在热解中通入氯化氢对于二噁英的分解有着一定的促进作用，这种促进作用可能来自于酸对分解的催化，也可能来自于酸碱反应带来的温度升高，还需进一步研究证明。而对比例1的方法在水洗之后，重金属含量有一定程度的降低，但降低得幅度有限，说明其在没有氯化氢参与的情况下，热解残渣内的重金属大部分仍旧以不溶物的形式存在，并不能通过水洗除去。
综上所述，本发明公开了一种有机固体废弃物的处理方法，其对有机固体废物先进行焚烧，达到减容减量和回收热量的目的，保持高效的同时，减少后续热解步骤的处理压力。其后，对于焚烧残渣进行热解，热解不仅能对二噁英等有害成分进行再分解，并且热解过程中通入的氯化氢可以和重金属形成可溶性的盐，可在后续水洗中与热解残渣分离。最后，加入氢氧化钾将盐溶液中的重金属离子沉淀单独处理，并对滤液蒸干回收盐混合物重复使用。整个处理方法对于有机固体废弃物的处理效率较高，并且能有效降低有害物质的排放，具有较佳的环境友好性。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，包括：
将所述有机固体废弃物进行焚烧，收集焚烧后的焚烧残渣；
将所述焚烧残渣与熔融后的盐混合物混合，并进行热解，得到热解气体以及热解残渣；其中，所述盐混合物为氯化钾和氢氧化钾，热解过程中，通入氯化氢；
对所述热解残渣用水进行洗涤，得到盐溶液以及固体残余；
将所述盐溶液加入氢氧化钾，滤除沉淀后将滤液蒸干回收其中的所述盐混合物；
所述盐混合物由氯化钾和氢氧化钾按照质量比1：0.15~0.25组成；所述盐混合物与氯化氢的质量比为1：0.1~0.15。
2.根据权利要求1所述的有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述焚烧残渣与所述盐混合物的质量比为1：2~3。
3.根据权利要求2所述的有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述氯化氢每分钟的通入量为其总质量的2%~3%。
4.根据权利要求3所述的有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，熔融后的所述盐混合物的温度为800~850℃，热解的时长为30~60 min。
5.根据权利要求4所述的有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，向所述盐溶液中加入的氢氧化钾的质量为所述盐混合物的0.15~0.3倍。
6.根据权利要求1所述的有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，对所述盐混合物进行熔融的热量来自于所述有机固体废弃物的焚烧。
7.根据权利要求1所述的有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，对所述滤液进行蒸干的热量来自于所述有机固体废弃物的焚烧。
8.根据权利要求1所述的有机固体废弃物的处理方法，其特征在于，对所述热解残渣用水进行洗涤时，水的质量为所述盐混合物的10~20倍。
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