一種將微波水熱法應(yīng)用于生活垃圾焚燒飛灰的處置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將微波應(yīng)用于生活垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化方法。將待處理的飛灰與一定濃度的添加劑、水直接加入密閉的聚四氟乙烯容器中，進行微波加熱，使飛灰中的重金屬得以固化，從而得到穩(wěn)定化產(chǎn)物。該方法處置后，飛灰中的重金屬浸出濃度遠低于國標GB16889?2008的限值。利用該穩(wěn)定化方法能夠高效、快速地處理生活垃圾焚燒飛灰等危險廢棄物，使之達到安全填埋和后期資源化利用的要求。本發(fā)明工藝簡單、操作方便、重金屬固化率高，并彌補了傳統(tǒng)水熱處置能耗高、耗時長等缺陷，具有極高的規(guī)?；幹蒙罾贌w灰的實際應(yīng)用潛力。
【專利說明】
一種將微波水熱法應(yīng)用于生活垃圾焚燒飛灰的處置方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微波加熱應(yīng)用以及危險廢棄物處置領(lǐng)域，尤其涉及一種生活垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國的城市生活垃圾處理構(gòu)成中，焚燒處理占比逐年提高，城市生活垃圾焚燒處理從2004年5.55%上升至2014年的32.5%，其中2014年全國垃圾焚燒處理量已高達5329.9萬噸。生活垃圾焚燒飛灰(以下簡稱飛灰)中含有大量的重金屬、含氯有機物、硫化物、二噁英等有毒有害成分，已被列入《國家危險廢物名錄》，因此我們必須重視焚燒飛灰的無害化處置。
[0003]目前，在我國應(yīng)用較多的是水泥固化和化學藥劑穩(wěn)定化這兩種方法。前者雖有工藝設(shè)備簡單、價格低廉等優(yōu)點，但也存在重金屬固化效果欠佳以及填埋體積增加的缺點，而后者則由于很難找到一種普遍適用的化學穩(wěn)定劑，不利于大規(guī)模應(yīng)用，而且飛灰處理后的脫水濾液中含溶解性鹽類及懸浮狀重金屬類，需要進行二次處理，否則極有可能造成二次污染，這都是制約藥劑穩(wěn)定化規(guī)?；瘧?yīng)用的主要原因。而熱處置技術(shù)，在固定重金屬方面有很好的表現(xiàn)，但由于其高能耗、高成本、高技術(shù)的特點，無法在我國等發(fā)展中國家實現(xiàn)大規(guī)模的推廣應(yīng)用。而傳統(tǒng)水熱法在技術(shù)、環(huán)境方面都有很大的優(yōu)勢，但是經(jīng)濟性仍然欠佳，是制約未其實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用的主要障礙。
[0004]針對現(xiàn)有傳統(tǒng)水熱法經(jīng)濟性不足的缺點，本發(fā)明以降低能耗、提高效率和減少二次污染為指導(dǎo)思想，提出了一種將微波水熱應(yīng)用于生活垃圾焚燒飛灰的方法，進一步改進傳統(tǒng)水熱固化法存在的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在一定程度上解決上述技術(shù)問題。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種相較傳統(tǒng)水熱法，工藝簡單、耗時更短、耗能更低、成本更低的垃圾焚燒飛灰處置方法，為大規(guī)模處置生活垃圾焚燒飛灰等危險廢物的工藝推廣提供技術(shù)支持。
[0006]一個方面，本發(fā)明提出了一種相較于傳統(tǒng)堿性水熱添加劑，如氫氧化鈉，更優(yōu)的添加劑。本發(fā)明所使用的添加劑為可溶性磷酸鹽，將可溶性磷酸鹽用于微波水熱工藝是本發(fā)明的一大特點。在微波加熱過程中，快速形成沸石，包括含磷沸石和其他常見沸石，同時在沸石的作用下對飛灰中重金屬進行吸附、穩(wěn)定作用，實現(xiàn)垃圾焚燒飛灰中重金屬的有效固化，從而得到穩(wěn)定化產(chǎn)物。且相對于水和飛灰在傳統(tǒng)加熱條件下所形成的沸石，本發(fā)明中微波、磷酸鹽、水和飛灰的共同作用形成的沸石具有更強的重金屬吸附能力。且添加劑成本相對與氫氧化鈉更低，具有更理想的固化效果，且不會產(chǎn)生二次污染。此外，本發(fā)明的穩(wěn)定化產(chǎn)物，具備極高的資源化利用潛力。
[0007]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的實施例，每千克飛灰所需的添加劑用量僅為0.50-1.50mol，水的用量為1-2L。在此用量下，可以使得垃圾焚燒飛灰中的重金屬得到有效的固化，達到國標的要求，并大幅度減少過程水的產(chǎn)生，同時添加劑成本得以降低。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實施例，在添加劑、水、飛灰混合的過程中，無需攪拌，也不需要養(yǎng)護時間，直接進行微波加熱，大大減少了人力或電力、時間的消耗，同時也大大提高飛灰的處置效率。當然對添加劑、水、飛灰混合的過程先進行攪拌混合，再進行微波加熱也能實現(xiàn)本發(fā)明的效果，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明處理的飛灰無需預(yù)處理即可按本發(fā)明的方法進行穩(wěn)定化處理，完全避免了預(yù)處理步驟帶來的設(shè)備和成本投入，當然對飛灰進行預(yù)處理再根據(jù)本發(fā)明的方法進行穩(wěn)定化處理仍然能實現(xiàn)飛灰中重金屬進行吸附、穩(wěn)定作用，也屬于本申請的保護范圍。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，微波加熱所需的溫度僅為150-200°C，持續(xù)時間僅為1分鐘，大幅度降低了傳統(tǒng)水熱的高能耗問題，極大地提高了飛灰處置效率，是本發(fā)明的一個巨大優(yōu)勢，為水熱固化法在我國的實際應(yīng)用提高了可行性。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，經(jīng)過本發(fā)明的工藝處置后，穩(wěn)定化產(chǎn)物在環(huán)境中的穩(wěn)定性更強，對填埋環(huán)境的要求更低。經(jīng)檢測，PH安全范圍由原始飛灰的7.5-11拓寬到了 5-13，在此PH范圍內(nèi)幾乎沒有重金屬滲出，非常安全，因此穩(wěn)定化產(chǎn)物對pH的適應(yīng)能力更強。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的工藝處置后，過程水的產(chǎn)生量非常小，而且水中的重金屬含量非常低。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點將在下面的實踐案例中更進一步體現(xiàn)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明處置方法流程圖。
【具體實施方式】
詳見圖1。
[0015]實施例1
[0016]原料:待處理垃圾焚燒飛灰I，飛灰中超標重金屬的原始浸出濃度如下:Cd1.948mg/l，Cr 2.213mg/l，Cu 64.787mg/l，Ni 1.521mg/l，Pb 7.851mg/l，Zn 124.5mg/l。
[0017]處理方法:以每千克待處理的垃圾焚燒飛灰1、1.5mol的Na2HPO4和21水的比例，將三者分別加入到密閉容器中，在200°C溫度下微波加熱10分鐘，然后進行液固分離，得到穩(wěn)定化產(chǎn)物。采用固體廢棄物浸出毒性浸出方法-醋酸緩沖溶液法(HJ/T300-2007)對穩(wěn)定化產(chǎn)物進行重金屬浸出濃度的測定。
[0018]測定結(jié)果:Cd0.1447mg/l ,Cr 0.1615mg/l ,Cu 19.58mg/l ,Ni 0.4897mg/l，Pb
0.0765mg/l，Zn 34.90mg/l。
[0019]結(jié)論:在該條件下，重金屬固化率平均可達80%以上，其中對重金屬Cd、Cr、Pb的固化率均為90%以上。微波處置后，穩(wěn)定化產(chǎn)物中出現(xiàn)多種沸石，且具有很強的重金屬吸附能力，使得原始飛灰中的重金屬被大量吸附、穩(wěn)定。穩(wěn)定化產(chǎn)物中的所有重金屬浸出濃度都符合國標GB16889-2008中所規(guī)定的填埋要求，可以實現(xiàn)安全填埋。
[0020]實施例2
[0021]原料:待處理垃圾焚燒飛灰2，飛灰中超標重金屬的原始浸出濃度如下:Cd0.6025mg/l，Pb 0.4639mg/l0
[0022]處理方法:以每千克待處理的垃圾焚燒飛灰、1.0mol的Na2HPO4和2L水的比例，將三者分別加入到密閉容器中，在150°C溫度下微波加熱10分鐘，然后進行液固分離，得到穩(wěn)定化產(chǎn)物。采用固體廢棄物浸出毒性浸出方法-醋酸緩沖溶液法(HJ/T300-2007)對處置后飛灰進行重金屬浸出濃度的測定。
[0023]測定結(jié)果:Cd0.1468mg/l ,Pb 0.0645mg/l
[0024]結(jié)論:所有重金屬離子的浸出濃度都符合填埋要求，在該條件下，對重金屬Cd、Pb的固化率分別為76%，82 %。
[0025]實施例3
[0026]原料:實施例1中所得到的穩(wěn)定化產(chǎn)物
[0027]處理方法:將實施例中所得到的穩(wěn)定化產(chǎn)物分別與一系列不同濃度的HNO3和NaOH混合溶液混合于普通塑料封口容器中，混合比例為每千克穩(wěn)定化產(chǎn)物中加入201混合溶液，并將裝有飛灰、混合溶液的容器以每分鐘30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速進行翻轉(zhuǎn)18小時，結(jié)束后進行固液分離，對溶液進行pH以及重金屬含量檢測。
[0028]測定結(jié)果:當分離后溶液的pH為5-13時，溶液中幾乎沒有檢測到重金屬。
[0029]結(jié)論:穩(wěn)定化產(chǎn)物具有很強的抗酸、抗堿性，環(huán)境穩(wěn)定性很高，非常有利于填埋處置，同時也為資源化利用提供了很高的可行性。
【主權(quán)項】
1.一種將微波水熱法應(yīng)用于生活垃圾焚燒飛灰的處置方法，其特征在于，該方法的步驟如下:飛灰直接加入到抗高溫高壓的密閉容器，再加入添加劑和水，然后進行微波加熱，從而得到含有沸石的穩(wěn)定化產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處置方法，其特征在于，所述添加劑為可溶性磷酸鹽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處置方法，其特征在于，每千克飛灰需要的可溶性磷酸鹽用量為0.5-1.5mol，需要的水的用量為1-2L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處置方法，其特征在于，所述的飛灰加入密閉容器前無需經(jīng)過預(yù)處理。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的處置方法，其特征在于，所述的飛灰、添加劑和水加入密閉容器后不經(jīng)攪拌步驟直接進行微波加熱。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處置方法，其特征在于，微波加熱溫度為150-200Γ。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處置方法，其特征在于，微波加熱時間小于15分鐘。
【文檔編號】B09B3/00GK106077031SQ201610472920
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】蔣旭光, 邱琪麗, 陸勝勇, 倪明江, 嚴建華, 池涌, 李曉東, 馬增益, 金余其, 王飛, 黃群星, 薄拯, 岑可法
【申請人】浙江大學