危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水和飛灰中重金屬協(xié)同處置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及廢水中重金屬脫除和飛灰中重金屬穩(wěn)定化協(xié)同處置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)增長(zhǎng)和生活方式的多樣化，我國(guó)生活垃圾和工業(yè)固 體廢物產(chǎn)量和堆積量也逐年增加。2013年我國(guó)工業(yè)危險(xiǎn)廢物產(chǎn)生量為3156. 9萬(wàn)噸。隨著 居民對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高和《全國(guó)危險(xiǎn)廢物和醫(yī)療廢物處置設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》的頒布實(shí)施， 我國(guó)的危險(xiǎn)廢物處置逐步走上標(biāo)準(zhǔn)化道路。焚燒技術(shù)因其具有快速實(shí)現(xiàn)減容、減量和除害， 并能實(shí)現(xiàn)熱能源回收，得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)國(guó)家環(huán)保部《2013年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》，列入年 報(bào)統(tǒng)計(jì)危險(xiǎn)廢物集中處置場(chǎng)767座，比上年增加45座；醫(yī)療廢物集中處置場(chǎng)243座，比上年 增加7座；危險(xiǎn)廢物設(shè)計(jì)處置能力達(dá)到85886噸/日。全年共處置危險(xiǎn)廢物282. 3萬(wàn)噸，其 中采用焚燒方式處置的149. 0萬(wàn)噸?？梢?jiàn)焚燒是我國(guó)當(dāng)前危險(xiǎn)廢物處置的主要技術(shù)手段。
[0003] 危險(xiǎn)廢物相對(duì)于生活垃圾產(chǎn)生量少、組分復(fù)雜，同時(shí)還須嚴(yán)格控制危險(xiǎn)廢物的長(zhǎng) 距離運(yùn)輸，因此危險(xiǎn)廢物焚燒廠規(guī)模都比較小，通常每天焚燒的垃圾數(shù)量在5~30噸，并且 熱量回收價(jià)值不高。危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣二嗯英和肥1排放濃度高，所W大部分危險(xiǎn)廢物焚 燒廠都設(shè)置了噴水急冷塔（降低煙氣在200~500°C區(qū)間的停留時(shí)間）和濕法除酸洗涂塔，在 此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含重金屬、二嗯英、酸等高濃度污染物的廢水。危險(xiǎn)廢物焚燒廠產(chǎn)生的飛 灰，重金屬濃度相對(duì)生活垃圾更高，毒性更大，更難W處置。為防止二次污染，需要有效處置 焚燒廠產(chǎn)生的廢水和飛灰。
[0004] 飛灰因含有高浸出濃度的重金屬和高毒性當(dāng)量的二嗯英等而被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢 物名錄KHW18)。目前飛灰處置技術(shù)主要有烙融、水泥/橡膠固化、化學(xué)藥劑穩(wěn)定化等。去除 工業(yè)廢水中重金屬的方法有：沉淀法和吸附法、離子交換法、反滲透法等。運(yùn)些方法，普遍 存在能耗高，需要消耗較多添加劑增加成本，效果單一，存在二次污染及二次風(fēng)險(xiǎn)等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水中重金屬脫除和飛灰中重 金屬穩(wěn)定協(xié)同處置方法。運(yùn)種方法不僅能實(shí)現(xiàn)廢水中重金屬含量顯著降低和飛灰重金屬滲 濾毒性的降低，使飛灰滿(mǎn)足綜合利用和填埋處置的要求；同時(shí)能夠回收利用了危險(xiǎn)廢物焚 燒煙氣余熱實(shí)現(xiàn)節(jié)能，廢水處理后可直接重復(fù)利用于焚燒廠的急冷或濕法除酸，節(jié)約用水 及重復(fù)利用水中剩余的堿。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 步驟1 :取危險(xiǎn)廢物焚燒廠飛灰，混入該飛灰量Wc^lO%的燃煤電廠飛灰，將混合飛灰和 危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水在預(yù)混器中混合，固液比保持在1:10 ~ 20范圍；并向混合液中添加 化0H調(diào)節(jié)混合液PH值>12 ;將混合液注入水熱反應(yīng)蓋中； 步驟2 :封閉水熱反應(yīng)蓋混合液注入口，打開(kāi)自動(dòng)攬拌器，通入來(lái)自焚燒爐尾部煙道的 余熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽使反應(yīng)蓋內(nèi)部逐漸升溫； 步驟3 :在溫度達(dá)到設(shè)定溫度250~300°C，壓力升到4. 0~8. 5MPa后，減小蒸汽流量，最后 使反應(yīng)蓋溫度保持在設(shè)定溫度的±5°C范圍內(nèi)，并在此條件下保持1. 5~3小時(shí)； 步驟4 :關(guān)閉蒸汽入口閥和自動(dòng)攬拌器，緩慢打開(kāi)反應(yīng)蓋卸料閥，利用反應(yīng)蓋內(nèi)壓力將 處理后的混合液排出，將混合液注入固液分離儲(chǔ)存池，靜置后進(jìn)行固液分離； 步驟5 :固液分離產(chǎn)生的液相水存于儲(chǔ)水箱，作為煙道急冷及濕法除酸用水；分離產(chǎn)生 的固相飛灰，檢驗(yàn)合格后可運(yùn)送至填埋場(chǎng)或直接綜合利用。
[0007] 上述的危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水重金屬脫除和飛灰重金屬穩(wěn)定協(xié)同方法，步驟1的固 液比可結(jié)合飛灰特性，焚燒廠廢水和飛灰產(chǎn)量情況綜合確定；步驟2余熱蒸汽發(fā)生器入口 煙氣在900~1000°C區(qū)間，出口煙氣溫度控制在500~600°C區(qū)間，并且出口設(shè)置急冷水噴射 口；焚燒廠現(xiàn)場(chǎng)可設(shè)置多組水熱反應(yīng)蓋，實(shí)現(xiàn)連續(xù)處置運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)處置產(chǎn)生的廢水和飛灰。
[0008] 針對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒廠飛灰、廢水中重金屬的高濃度存在，本發(fā)明W水熱條件為處 理環(huán)境，并加入一定量的堿性和外源娃侶添加劑，即燃燒電廠飛灰，經(jīng)過(guò)水熱反應(yīng)后廢水中 的重金屬由液相轉(zhuǎn)移到固相從而被脫除；飛灰對(duì)大部分重金屬均有較強(qiáng)的吸附能力，特別 是經(jīng)水熱改性后，飛灰對(duì)重金屬的吸附能力進(jìn)一步提高。水熱反應(yīng)后，重金屬不是簡(jiǎn)單地富 集于飛灰表面，而是包覆于沸石類(lèi)晶體中，W-種穩(wěn)定的、難W離子交換、難W解吸附的形 式存在，從而實(shí)現(xiàn)飛灰中重金屬的穩(wěn)定化，使得重金屬滲濾濃度大為降低，低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值 符合綜合利用和填埋處理的要求。
[0009] 本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)廢水中重金屬的脫除和飛灰重金屬浸出毒性的降低，使飛灰滿(mǎn)足 綜合利用和填埋處置的要求。具體的優(yōu)點(diǎn)有： 1. 水熱反應(yīng)的蒸汽來(lái)自于危險(xiǎn)廢物焚燒尾部煙道的余熱回收（500~1000°C段)，實(shí)現(xiàn)了 熱量利用，不需要外部能量，節(jié)能效果明顯，降低成本； 2. 水熱反應(yīng)過(guò)程中，廢水中的重金屬在堿性沉淀和水熱改性飛灰吸附共同作用下從液 相轉(zhuǎn)移到固相，并且水熱環(huán)境加速了運(yùn)個(gè)轉(zhuǎn)移過(guò)程； 3. 固相重金屬被水熱條件下反應(yīng)生成娃侶酸鹽等沸石類(lèi)晶體吸附、包覆及參與結(jié)晶， 使得重金屬得到穩(wěn)定化，顯著降低飛灰重金屬浸出毒性； 4. 該方法增容小，處理后的飛灰可W直接填埋處置或綜合利用；同時(shí)處理后的廢水可 W重新用于煙氣急冷和濕法除酸，不僅節(jié)約用水，同時(shí)水中剩余堿也得到了重復(fù)利用。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1本發(fā)明工藝流程圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明的水熱反應(yīng)蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 附圖標(biāo)記為：1攬拌器，2密閉緊固螺栓，3蒸汽進(jìn)口閥，4安全閥，5溫度壓力計(jì)，6 電機(jī)，7機(jī)械密封，8進(jìn)料口，9卸料閥。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 參照附圖， 步驟1 :取20kg某危險(xiǎn)廢物焚燒廠飛灰、4kg燃煤電廠飛灰、20化危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水 相混合；向混合液中添加0.SkgNaOH調(diào)節(jié)混合液PH值，測(cè)試確保溶液呈堿性（PH〉12);檢查 反應(yīng)蓋卸料口封閉，將混合液注入50化的水熱反應(yīng)蓋； 步驟2 :封閉水熱反應(yīng)蓋混合液注入口，打開(kāi)自動(dòng)攬拌器（l(K)r/min)，接通煙道余熱蒸 汽發(fā)生器，緩慢打開(kāi)蒸汽進(jìn)口閥，利用余熱蒸汽使反應(yīng)蓋內(nèi)部逐漸升溫升壓；觀察反應(yīng)蓋溫 度和壓力儀表，保證安全運(yùn)行； 步驟3 :在溫度達(dá)到250°C后（約4.OMPa)，調(diào)節(jié)蒸汽流量，使反應(yīng)蓋溫度保持在250°C(±5°(：)，并維持2.化； 步驟4 :關(guān)閉蒸汽進(jìn)口閥，關(guān)閉自動(dòng)攬拌器，打開(kāi)反應(yīng)蓋卸料閥，處理后的混合液自動(dòng) 排出，進(jìn)入固液分離儲(chǔ)存池(池內(nèi)保持有一定量的水）； 步驟5 :混合液在固液分離儲(chǔ)存池內(nèi)冷卻、靜置后，利用離屯、機(jī)進(jìn)行固液分離，產(chǎn)生的 液相水存于廠用儲(chǔ)水箱，可用于濕法除酸或煙氣急冷，實(shí)現(xiàn)水重復(fù)利用，合格的固相飛灰可 直接填埋或綜合利用； 步驟6 :分離產(chǎn)生的固相飛灰抽樣按照《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（町/T299)進(jìn)行浸出毒性預(yù)處理，廢水根據(jù)《水質(zhì)銅、鋒、鉛、銘的測(cè)定》（GB7475-87)進(jìn)行預(yù)處 理；預(yù)處理后的液體樣品定容后作為待檢測(cè)樣品在冰箱低溫保存； 步驟7 :待檢測(cè)樣品利用ICP-MS進(jìn)行濃度分析； 步驟8 :根據(jù)數(shù)據(jù)，參照《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085. 3-2007)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn) 行比較分析。部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)果如表1 : 表1典型重金屬分析結(jié)果（yg/L)
該方法在小型示范工程得到了良好的驗(yàn)證，如上【具體實(shí)施方式】。利用了焚燒廠煙氣熱 量回收產(chǎn)生蒸汽加熱反應(yīng)蓋，因此不需要額外的燃料，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；處理后廢水中Pb、CM、化、 化、Mn等脫除效率均大于90%，并且處理后的液相水額外處理，可直接用于煙道冷卻，降低 耗水量，節(jié)約水資源；固液分離回收約85%的飛灰(干重約20. 4kg)，同時(shí)飛灰重金屬浸出濃 度明顯降低，說(shuō)明飛灰中重金屬得到穩(wěn)定化，并且浸出濃度低于《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制 標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008)和《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》（GB5085. 3-2007)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水和飛灰中重金屬協(xié)同處置方法，其特征在于： 步驟1 :取危險(xiǎn)廢物焚燒廠飛灰，混入該飛灰量5°/p10%的燃煤電廠飛灰，將混合飛灰和 危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水在預(yù)混器中混合，固液比保持在1:10 ~ 20范圍；并向混合液中添加 NaOH調(diào)節(jié)混合液PH值>12 ;將混合液注入水熱反應(yīng)釜中； 步驟2 :封閉水熱反應(yīng)釜混合液注入口，打開(kāi)自動(dòng)攪拌器，通入來(lái)自焚燒爐尾部煙道的 余熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽使反應(yīng)釜內(nèi)部逐漸升溫； 步驟3 :在溫度達(dá)到設(shè)定溫度250~300°C，壓力升到4. 0~8. 5MPa后，減小蒸汽流量，最后 使反應(yīng)釜溫度保持在設(shè)定溫度的±5°C范圍內(nèi)，并在此條件下保持1. 5~3小時(shí)； 步驟4 :關(guān)閉蒸汽入口閥和自動(dòng)攪拌器，緩慢打開(kāi)反應(yīng)釜卸料閥，利用反應(yīng)釜內(nèi)壓力將 處理后的混合液排出，將混合液注入固液分離儲(chǔ)存池，靜置后進(jìn)行固液分離； 步驟5 :固液分離產(chǎn)生的液相水存于儲(chǔ)水箱，作為煙道急冷及濕法除酸用水；分離產(chǎn)生 的固相飛灰，檢驗(yàn)合格后可運(yùn)送至填埋場(chǎng)或直接綜合利用。
【專(zhuān)利摘要】危險(xiǎn)廢物焚燒廠廢水和飛灰中重金屬協(xié)同處置方法，針對(duì)危險(xiǎn)廢物焚燒廠飛灰、廢水中重金屬的高濃度存在，本發(fā)明以水熱條件為處理環(huán)境，并加入一定量的堿性和外源硅鋁添加劑，即燃燒電廠飛灰，經(jīng)過(guò)水熱反應(yīng)后廢水中的重金屬由液相轉(zhuǎn)移到固相從而被脫除；飛灰對(duì)大部分重金屬均有較強(qiáng)的吸附能力，特別是經(jīng)水熱改性后，飛灰對(duì)重金屬的吸附能力進(jìn)一步提高。水熱反應(yīng)后，重金屬不是簡(jiǎn)單地富集于飛灰表面，而是包覆于沸石類(lèi)晶體中，以一種穩(wěn)定的、難以離子交換、難以解吸附的形式存在，從而實(shí)現(xiàn)飛灰中重金屬的穩(wěn)定化，使得重金屬滲濾濃度大為降低，低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值符合綜合利用和填埋處理的要求。
【IPC分類(lèi)】B09B5/00, B09B3/00, C02F9/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105198129
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510754992
【發(fā)明人】嚴(yán)密, 方祝敏, 江志強(qiáng), 何磊, 林杰, 金劍, 徐璋
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月9日