本發(fā)明涉及一種垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化藥劑、其制備方法及其應(yīng)用，屬于固廢處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程的加快以及人們物質(zhì)生活的提高，全國城市生活垃圾年產(chǎn)生量已達1.5億噸以上，并以每年8％～10％的速率增加。垃圾焚燒發(fā)電可以大大緩解城市垃圾填埋場日趨飽和的困境，近年來在我國得到大力發(fā)展。垃圾在焚燒過程中，其中所含的重金屬由于沸點較低，會進入到煙氣中并最終冷凝富集到飛灰之中，飛灰在填埋或二次利用之前如果不進行安全穩(wěn)定性固化處理，其中所含的重金屬會經(jīng)過雨水或河水溶解，進入自然界水體中，對土地和水源造成污染。為此，我國陸續(xù)出臺相關(guān)法規(guī)，規(guī)范垃圾焚燒飛灰的安全固化。其中《生活垃圾填埋場污染控制標準》和《生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)規(guī)范》中對進入垃圾衛(wèi)生填埋場處理的飛灰、底渣浸出液重金屬含量做出了嚴格規(guī)定。
固化技術(shù)與穩(wěn)定化技術(shù)是國際上處理有毒有害廢物的主要途徑之一。固化技術(shù)主要有水泥固化、瀝青固化等，具有工藝成熟、操作簡單、處理成本低等優(yōu)點，但處理后的廢棄物增容比大，造成運輸困難并需要占用大量的填埋處置場地，倘若固化體風(fēng)化破壞后，重金屬有再度溶出的危險。穩(wěn)定化技術(shù)主要采用化學(xué)藥劑來實現(xiàn)，有無機和有機兩類穩(wěn)定化藥劑。無機穩(wěn)定化藥劑較為常用，包括硫化物、硅酸鹽、石灰等，與固化技術(shù)相比，處理后的廢棄物增容很小，但在環(huán)境ph條件發(fā)生改變時，廢棄物中的重金屬會因淋溶發(fā)生浸出現(xiàn)象，不能滿足危險廢物處理的長期安全性要求。有機穩(wěn)定化藥劑開發(fā)應(yīng)用歷史不長，該法發(fā)展較快的是螯合劑重金屬穩(wěn)定化藥劑，技術(shù)關(guān)鍵是螯合劑對重金屬離子的固化效果，目前報道的主要有二硫代氨基甲酸鹽及其衍生物、有機多聚磷酸及其鹽類和殼聚糖衍生物等，可以減緩處置物中重金屬因環(huán)境ph改變發(fā)生浸出的程度，但飛灰中重金屬離子的去除效果不太理想，并且存在試劑的生產(chǎn)成本高和原材料來源困難等問題，因此難以大量推廣應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化藥劑、其制備方法及其應(yīng)用，本申請藥劑能與飛灰不同的重金屬離子起到很好的螯合作用，生成穩(wěn)定牢固的絡(luò)合物質(zhì)，從而減少重金屬的水溶液浸出濃度濃度，達到保護土壤和水資源的目標；制備方法具有反應(yīng)時間短，去除效果佳，生產(chǎn)工藝簡單，成本低，操作方便，環(huán)保安全無毒等特點。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化藥劑，其原料組分包括：烴基硫代氨基甲酸鹽、二巰基丙醇、纖維素、磷酸鹽和水。
為進一步提高重金屬的去除效率，垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化藥劑中，烴基硫代氨基甲酸鹽為20-50重量份，二巰基丙醇為1-20重量份，纖維素為0.1-5重量份，磷酸鹽為20-30重量份，水為20-30重量份。進一步優(yōu)選，烴基硫代氨基甲酸鹽、二巰基丙醇、纖維素、磷酸鹽和水的質(zhì)量比為35：10：2：25：28。
為了進一步提高螯合的穩(wěn)定性和徹底性，烴基硫代氨基甲酸鹽中的羥基為甲基、二甲基、乙基或二乙基；烴基硫代氨基甲酸鹽為鈉鹽、鉀鹽或鋅鹽。
為更進一步提高重金屬的去除效率，纖維素為甲基纖維素、二甲基纖維素或二乙基纖維素中的至少一種；磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉或羥基乙叉二膦酸鈉中的至少一種。
所述二巰基丙醇，涵蓋的名稱有2,3-二巰基丙醇；2,3-二氫硫基-1-丙醇；2,3-二巰基-1-丙醇；二巰基丙醇；3-羥基-1,2-丙二硫醇；巴爾；巴爾雙硫代甘油等。
所述水，指不影響產(chǎn)品質(zhì)量的工業(yè)生產(chǎn)用水，例如自來水、純水、回用水等。
上述垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化藥劑的制備方法，包括順序相接的如下步驟：
第一步：在反應(yīng)釜中加入總水量50％的水，在攪拌狀態(tài)下，將烴基硫代氨基甲酸鹽加入反應(yīng)釜中，加料完畢后繼續(xù)攪拌30±3分鐘，直至完全溶解，得到中間產(chǎn)物溶液a；
第二步：用剩余50％的水，配制二巰基丙醇溶液，得到均勻液體b。
第三步：將第一步制得的中間產(chǎn)物a與第二步制得的均勻液體b在反應(yīng)釜中混合均勻；
第四步：將甲基纖維素和磷酸鹽依次投加到步驟三所得的物料中，混勻，過濾，即得垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化藥劑。
為了進一步提高所得藥劑的藥效，第一步的攪拌速度為60-80轉(zhuǎn)/分。
使用時，上述垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化藥劑的用量為飛灰質(zhì)量的1-5％。
本發(fā)明未提及的技術(shù)均參照現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明的垃圾焚燒飛灰穩(wěn)定化藥劑，具有以下優(yōu)點：適用于不同類型的垃圾焚燒工藝所產(chǎn)生的飛灰處理，使用范圍較廣，在水溶液的ph值4-14范圍內(nèi)完成有效反應(yīng)；能與垃圾焚燒飛灰中不同的重金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)，生成不溶于水的螯合物沉淀，且反應(yīng)時間短，去除效率很高；綜合處理成本低、操作方便、環(huán)保安全無毒；與國內(nèi)外知名同類產(chǎn)品比較，同等添加量情況下，使用該穩(wěn)定劑去除效率高，可操作性優(yōu)良，處理噸灰成本大為降低。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
實施例1
第一步，在反應(yīng)釜中加入純水150kg，在攪拌狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分，將生產(chǎn)所需的乙基硫代氨基甲酸鈉200kg緩慢加入反應(yīng)釜中，攪拌30分鐘后，完全溶解后，得到中間產(chǎn)物a。
第二步，在溶解槽中，加入150kg水，將200kg二巰基丙醇加入溶解，得到均勻液體b。
第三步，將產(chǎn)物a與b在反應(yīng)釜中混合均勻。
第四步，在反應(yīng)釜中，在常溫25℃時，依次投加295kg磷酸二氫鉀、5kg甲基纖維素，攪拌溶解，經(jīng)過濾后，得到產(chǎn)品。
實施例2
第一步，在反應(yīng)釜中加入純水130kg，在攪拌狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分，將生產(chǎn)所需的二甲基硫代氨基甲酸鉀300kg緩慢加入反應(yīng)釜中，攪拌30分鐘后，完全溶解后，得到中間產(chǎn)物a。
第二步，在溶解槽中，加入130kg水，將100kg二巰基丙醇加入溶解，得到均勻液體b。
第三步，將產(chǎn)物a與b在反應(yīng)釜中混合均勻。
第四步，在反應(yīng)釜中，在常溫25℃時，依次投加290kg磷酸二氫鉀、50kg二甲基纖維素，攪拌溶解，經(jīng)過濾后，得到產(chǎn)品。
實施例3
第一步，在反應(yīng)釜中加入純水140kg，在攪拌狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分，將生產(chǎn)所需的二乙基硫代氨基甲酸鈉300kg緩慢加入反應(yīng)釜中，攪拌30分鐘后，完全溶解后，得到中間產(chǎn)物a。
第二步，在溶解槽中，加入140kg水，將100kg二巰基丙醇加入溶解，得到均勻液體b。
第三步，將產(chǎn)物a與b在反應(yīng)釜中混合均勻。
第四步，在反應(yīng)釜中，在常溫25℃時，依次投加300kg磷酸二氫鈉、20kg甲基纖維素，攪拌溶解，經(jīng)過濾后，得到產(chǎn)品。
實施例4
第一步，在反應(yīng)釜中加入純水140kg，在攪拌狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分，將生產(chǎn)所需的二乙基硫代氨基甲酸鈉350kg緩慢加入反應(yīng)釜中，攪拌30分鐘后，完全溶解后，得到中間產(chǎn)物a。
第二步，在溶解槽中，加入140kg水，將100kg二巰基丙醇加入溶解，得到均勻液體b。
第三步，將產(chǎn)物a與b在反應(yīng)釜中混合均勻。
第四步，在反應(yīng)釜中，在常溫25℃時，依次投加250kg磷酸二氫鈉、20kg甲基纖維素，攪拌溶解，經(jīng)過濾后，得到產(chǎn)品。
應(yīng)用測試
供試飛灰來自南京地區(qū)垃圾焚燒發(fā)電廠飛灰車間，為未進行螯合處理的原灰，原灰中重金屬含量及gb16889-2008要求的重金屬含量極限值見表1，分別取實施例1-3的螯合劑按2wt％、3wt％的用量進行測試，并與蘇州世普瑞重金屬穩(wěn)定化藥劑在相同用量下進行測試對比，測試方法參考gb5085.3-2007，測試結(jié)果見表1、表2：
表1
表2
上表中nd指沒有檢測出相關(guān)元素。
總結(jié):通過一系列實驗及現(xiàn)有國內(nèi)外垃圾焚燒飛灰穩(wěn)定化藥劑對比,我們可以得出以下結(jié)論:本申請穩(wěn)定化飛灰處理穩(wěn)定化藥劑性能優(yōu)良，滿足相關(guān)標準要求；
原灰中重金屬含量受到地域、季節(jié)、生活習(xí)慣、垃圾種類、焚燒控制等因素的影響很大，使用單位應(yīng)及時收集相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)整投加比例，以達到填埋標準。在實際使用過程中，應(yīng)依據(jù)原灰中重金屬含量的高低，穩(wěn)定化藥劑的加入量，可在在1.5-5％范圍內(nèi)進行適當(dāng)調(diào)整。一般平穩(wěn)運行工況條件下，建議投加比例為2-3％。