專利名稱：固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固體廢物焚燒技術和大氣污染物控制領域，具體涉及一種用于固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法。
背景技術：
固體廢物焚燒可實現(xiàn)固廢減容90%，同時具有固體廢物資源化利用和日處理量大的優(yōu)點，有望成為今后固體廢物處理的主要方式。固體廢物焚燒通常會造成高毒性煙氣的排放，如重金屬、二噁英、SO2和NOx等。這些有毒污染物多以顆粒物的形式排放，其中亞微米級的超細顆粒物毒物含量最高、毒性最大。目前的袋式除塵器對超微米級(粒徑大于IMffl)的顆粒物具有良好的捕集效果，但對亞微米級(粒徑小于IMffl)的超細顆粒物捕集效果差，因此如何捕獲超細顆粒物及其他污染物成為固體廢物焚燒技術的一個難點。滲濾液作為固體廢物焚燒廠的廢液具有高污染、高毒性的特征。國家環(huán)保部[環(huán)發(fā)(2008) 82號通知]明確指出:“……垃圾滲濾液處理應優(yōu)先考慮回噴……”。焚燒可以有效去除滲濾液中的有機物，卻會導致其中高濃度的重金屬進入煙氣中，加重固體廢物焚燒重金屬和顆粒物的排放。沸石可在高溫下與重金屬蒸汽發(fā)生物理和化學吸附作用。高溫焚燒過程中，重金屬蒸汽(如Zn、Cu、Pb、Cd、Cr等)擴散到具有孔隙結(jié)構(gòu)的沸石表面，產(chǎn)生物理吸附，隨后與沸石表面反應生成硅酸鹽、鋁酸鹽、硅鋁酸鹽等不易揮發(fā)物質(zhì)，該類反應產(chǎn)物易形成低溫共融物，導致反應的表面區(qū)域融化，重金屬擴散至沸石內(nèi)部而無法逃逸，從而有將重金屬固化在沸石內(nèi)，最終被袋式除塵器捕集，且不易浸出。沸石也以類似的機理與堿金屬反應，從而抑制堿金屬冷凝成核后形成的超細顆粒排放。高溫下，沸石顆粒在煙氣中可與已形成的超細顆粒發(fā)生物理化學粘附作用，從而形成為可被袋式除塵器捕集的大顆粒。同時沸石作為一種非金屬礦物，也具有優(yōu)秀的陽離子交換性能，可有效吸附污水中的重金屬離子，然后將其過濾或沉淀，從而達到重金屬去除作用。然而上述沸石的兩種優(yōu)良特性是在高溫煙氣和常溫水溶液兩種截然不同的介質(zhì)中體現(xiàn)的。傳統(tǒng)的沸石應用僅限于對滲濾液中重金屬離子進行吸附，雖然吸附效率高，但隨后沸石被濾除，而事實上滲濾液中的重金屬含量僅占固體廢物焚燒產(chǎn)生的重金屬排放總量的很小一部分，大部分由固體廢物焚燒產(chǎn)生。以往的研究也曾將沸石直接噴入焚燒爐內(nèi)，雖可高溫吸附重金屬蒸汽和顆粒物，但效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對固體廢物焚燒會產(chǎn)生高毒性的亞微米級超細顆粒物，而現(xiàn)有的袋式除塵器無法有效去除超細顆粒物，提出一種固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法，將沸石與固體廢物焚燒滲濾液回噴結(jié)合利用，可突破沸石單一功效，實現(xiàn)沸石多重功效綜合利用，優(yōu)于沸石在單一介質(zhì)中的功效，從而達到高效去除固體廢物焚燒過程中的重金屬及超細顆粒物的目的。
本發(fā)明的具體技術方案如下:
一種固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法，包括如下步驟:
(1)將沸石粉碎成沸石粉末；
(2)將沸石粉末與滲濾液混合后一起噴入固體廢物焚燒爐內(nèi)；
(3)沸石粉末將固體廢物焚燒爐內(nèi)的重金屬及超細顆粒物吸附，然后隨煙氣進入袋式除塵器，被袋式除塵器捕集。步驟(I)中沸石粉末的粒徑為300-400目；使用微粉磨制備沸石粉末，細粉末有利于提高沸石利用率，但過細粉末不利于被袋式除塵器捕集，因此需要將沸石粉末粒徑控制在300-400目之間。步驟(2)中與滲濾液混合的沸石粉末的量占固體廢物焚燒爐中固體廢物總質(zhì)量的1_5%。；沸石粉末在該加入量范圍內(nèi)可以有效去除煙氣中的重金屬和超細顆粒物，同時保證了滲濾液的流動暢通。為了使沸石粉末與滲濾液混合均勻，步驟(2)中所述的沸石粉末通過粉末噴射裝置噴射進入滲濾液噴射器中與滲濾液混合。步驟(2)中沸石粉末與滲濾液混合后噴入至固體廢物焚燒爐內(nèi)溫度范圍在850-1050°C的位置；850-1050°C溫度區(qū)間是金屬蒸汽與沸石粉末反應的最佳溫度，既保證了金屬蒸汽與沸石粉末反應的發(fā)生，又避免過高溫度下沸石表面由共晶融化轉(zhuǎn)向徹底融化而失去孔隙結(jié)構(gòu)。所述的粉末噴射裝置為文丘里射流器。步驟(2)中沸石粉末通過密相氣力輸送裝置輸送至旋風分離器，經(jīng)旋風分離器分離后通過圓盤式計量給料機稱量，然后進入文丘里射流器。使用密相氣力輸送裝置輸送沸石粉末，以保證密封輸送，防止粉塵污染。上述旋風分離器的出風口與文丘里射流器連接。由于旋風分離器的出風口的風夾帶了未被分離出的細小沸石粉末，將該風吹入文丘里射流器并且為文丘里射流器提供動力，提聞了沸石利用率。本發(fā)明先將沸石粉末高效吸附滲濾液中的重金屬離子，然后沸石粉末和滲濾液一起進入固體廢物焚燒爐內(nèi)，沸石粉末表面的重金屬離子與沸石粉末反應生成共晶物，發(fā)生共晶融化，降低沸石表面反應勢能，進一步促進沸石粉末與煙氣中的金屬蒸汽反應，同時融化的表面也促進沸石粉末對超細顆粒物的粘附，從而提高了沸石的綜合性能，最后完成吸附的沸石粉末被布袋除塵器捕集。本發(fā)明具有如下的特色及優(yōu)點:
(I)沸石粉末與滲濾液混合后，滲濾液中重金屬被吸附至沸石表面，噴入固體廢物焚燒爐內(nèi)后，在高溫下與沸石反應，最終被袋式除塵器捕集，避免了滲濾液中重金屬形成超細顆粒物而排向大氣。(2)噴入固體廢物焚燒爐內(nèi)的沸石粉末繼續(xù)與固體廢物焚燒產(chǎn)生的煙氣中重金屬蒸汽、堿金屬蒸汽等反應，減少重金屬、堿金屬等超細顆粒物生成。(3)噴入固體廢物焚燒爐內(nèi)的沸石粉末與已形成的超細顆粒物相互粘結(jié)吸附，最終被袋式除塵器捕集，減少了許多以顆粒物形式排放的有害物質(zhì)排放，如二噁英、重金屬、Hg等。
(4)方法實施簡單易行，不影響固體廢物焚燒運行，無需改動原有焚燒及尾氣處理工藝。(5)本發(fā)明的沸石粉末吸附滲濾液中重金屬離子后再進入固體廢物焚燒爐內(nèi)吸附煙氣中的重金屬蒸汽等；既提高了沸石粉末吸附煙氣中的重金屬蒸汽等的捕集效率，又使沸石粉末得到了再次利用，節(jié)約了能源、降低了成本。


圖1是本發(fā)明固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法的工藝流程圖。
具體實施例方式以下為本發(fā)明的一種具體實施方式
，但本發(fā)明的實施方式不限于此。參見圖1，首先，將沸石通過螺旋給料機進入微粉磨，粉碎成粒徑為300-400目之間的沸石粉末；粉碎后的沸石粉末通過密相氣力輸送裝置輸送至旋風分離器，經(jīng)旋風分離器分離后通過圓盤式計量給料機稱量，然后進入文丘里射流器；進入文丘里射流器的沸石粉末的量占固體廢物焚燒爐中固體廢物總質(zhì)量的1_5%。；旋風分離器的出風口與文丘里射流器連接。文丘里射流器噴射風來源于:①羅茨風機；②旋風分離器的出風口的分離風?；旌戏惺勰┑幕旌巷L從文丘里射流器中進入滲濾液噴射器，與滲濾液噴射器中的滲濾液混合。滲濾液和沸石粉末混合時，沸石粉末表面的鈉、鉀等陽離子與晶格結(jié)合的不緊密，因此可以與滲濾液中的重金屬陽離子進行交換，滲濾液中的重金屬離子由此附著在沸石粉末表面?；旌狭朔惺勰┑臐B濾液被滲濾液噴射器噴入固體廢物焚燒爐內(nèi)的火焰中850-1050°C位置，在固體廢物焚燒爐內(nèi)沸石粉末表面的重金屬離子與沸石粉末發(fā)生反應，生成重金屬的硅酸鹽和硅鋁酸鹽，從而阻止了滲濾液中重金屬氣化后在低溫段形成亞微米顆粒；同時沸石粉末也因其發(fā)達的孔隙導致固體廢物焚燒產(chǎn)生的煙氣中的重金屬、堿金屬等金屬蒸汽被吸附在沸石孔隙中，并與沸石反應生成重金屬的硅酸鹽和硅鋁酸鹽，從而阻止了焚燒已產(chǎn)生的金屬蒸汽在低溫段形成亞微米顆粒；并且沸石顆粒與金屬離子反應的表面會發(fā)生共晶融化，使沸石表面具有一定的粘附性，從而與已形成的亞微米顆粒粘結(jié)，達到捕集亞微米顆粒的效果。當捕集了重金屬及超細顆粒物的沸石粉末隨煙氣離開固體廢物焚燒爐，最終進入袋式除塵器時，由于其粒徑在38Mm以上，可以被袋式除塵器高效捕集，而不會排向大氣。本發(fā)明固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法的工藝過程中所使用的設備均是現(xiàn)有的。
在一臺日處理垃圾量0.5t循環(huán)流化床焚燒爐上進行固體廢物焚燒試驗，焚燒溫度為850°C以上，固體廢物選用模擬城市生活垃圾，其具體組分如表I所示。添加重金屬醋酸鹽模擬城市生活垃圾中的重金屬，添加組分如表2所示。使用模擬滲濾液噴入循環(huán)流化床焚燒爐的爐膛內(nèi)，噴入量為lL/h，噴射位置溫度為900°C ±5°C，模擬滲濾液重金屬離子濃度如表3所示。表I模擬城市生活垃圾中的各組分(質(zhì)量百分比，%)
權(quán)利要求
1.一種固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將沸石粉碎成沸石粉末； (2)將沸石粉末與滲濾液混合后一起噴入固體廢物焚燒爐內(nèi)； (3)沸石粉末將固體廢物焚燒爐內(nèi)的重金屬及超細顆粒物吸附，然后隨煙氣進入袋式除塵器，被袋式除塵器捕集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捕集方法，其特征在于步驟(I)中沸石粉末的粒徑為300-400目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的捕集方法，其特征在于步驟(2)中與滲濾液混合的沸石粉末的量占固體廢物焚燒爐中固體廢物總質(zhì)量的1-5%。。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的捕集方法，其特征在于步驟(2)中所述的沸石粉末通過粉末噴射裝置噴射進入滲濾液噴射器中與滲濾液混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的捕集方法，其特征在于步驟(2)中沸石粉末與滲濾液混合后噴入至固體廢物焚燒爐內(nèi)溫度范圍在850-1050°C的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的捕集方法，其特征在于所述的粉末噴射裝置為文丘里射流器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的捕集方法，其特征在于步驟(2)中沸石粉末通過密相氣力輸送裝置輸送至旋風分離器，經(jīng)旋風分離器分離后通過圓盤式計量給料機稱量，然后進入文丘里射流器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的捕集方法，其特征在于旋風分離器的出風口與文丘里射流器連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固體廢物焚燒過程中重金屬及超細顆粒物的捕集方法，包括如下步驟(1)將沸石粉碎成沸石粉末；(2)將沸石粉末與滲濾液混合后一起噴入固體廢物焚燒爐內(nèi)；(3)沸石粉末將固體廢物焚燒爐內(nèi)的重金屬及超細顆粒物吸附，然后隨煙氣進入袋式除塵器，被袋式除塵器捕集。本發(fā)明先將沸石粉末高效吸附滲濾液中的重金屬離子，然后沸石粉末和滲濾液一起進入固體廢物焚燒爐內(nèi)，沸石粉末表面的重金屬離子與沸石粉末反應生成共晶物，發(fā)生共晶融化，降低沸石表面反應勢能，進一步促進沸石粉末與煙氣中的金屬蒸汽反應，同時融化的表面也促進沸石粉末對超細顆粒物的粘附，從而提高了沸石的綜合性能，最后完成吸附的沸石粉末被布袋除塵器捕集。
文檔編號B01D53/64GK103104920SQ20131003906
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者黃亞繼, 王昕曄, 嚴玉朋, 牛淼淼, 王永興, 孫宇 申請人:東南大學