專利名稱：一種垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種將生活垃圾焚燒飛灰資源化、無害化處理的方法與裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，是國家對(duì)水泥工業(yè)與資源能源密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變經(jīng) 濟(jì)增長方式的基本要求。我國水泥產(chǎn)量由2000年的5. 97億噸增長到2005年的10. 64億噸，平均年增長速度 為12. 3%。
隨著城市化的不斷推進(jìn)，生活垃圾的產(chǎn)量呈遞增趨勢(shì)。現(xiàn)在，焚燒是世界各國處理垃圾的主要方法 之一，且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，焚燒將顯示出前所未有的優(yōu)勢(shì)。垃圾焚燒產(chǎn)生飛灰，飛灰的主要化學(xué)成分為氯 化物、Ca0、 Si02、 A1A和Fe203等，其中含有較大量的砷、鉛、鎘、鋅等重金屬，并且含有一定量的二噁 英，法律明文規(guī)定垃圾焚燒飛灰為危險(xiǎn)廢物。傳統(tǒng)的處理焚燒飛灰的方法是進(jìn)行安全填埋，在填埋前先采 用藥劑進(jìn)行穩(wěn)定化，因此，國際、國內(nèi)環(huán)保界對(duì)于飛灰的穩(wěn)定化藥劑、工藝和設(shè)備進(jìn)行了大量的研究，取 得了很多可喜的成果。
但是安全填埋場(chǎng)是不可再生的資源，終有一天安全填埋場(chǎng)將使用完畢,面對(duì)如此大量的垃圾焚燒飛灰， 資源化才是可持續(xù)的途徑。
隨著GB16889—2008標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，衛(wèi)生填埋的標(biāo)準(zhǔn)大大提高，生活垃圾焚燒將更具有競(jìng)爭力，生活垃 圾焚燒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將更加迅速，垃圾焚燒飛灰的產(chǎn)量也將急速增長。如果應(yīng)對(duì)措施不當(dāng)，垃圾焚燒飛灰的 處理將成為大都市發(fā)展中極為棘手的問題。
而根據(jù)水泥工業(yè)的裝備與產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，其自身具有消化利用固體工業(yè)廢渣的巨大潛力。如果能大量利用 工業(yè)廢渣，可節(jié)約原材料和能耗，降低有害氣體和粉塵排放，生料系統(tǒng)利用工業(yè)廢渣可節(jié)約原料。經(jīng)過研 究，水泥窯協(xié)同處理工業(yè)廢物可利用兩種技術(shù)途徑
(1) 水泥窯焚燒可燃廢棄物或進(jìn)行有毒有害廢棄物的無害化處理，替代或部分替代化石類燃料或天 然原料；
(2) 工業(yè)廢渣和工業(yè)副產(chǎn)物用于水泥原料配料或作為水泥混合材使用，替代天然原料或水泥熟料。 作為一種工業(yè)廢渣，焚燒飛灰顆粒微細(xì)，比表面積大，其主要化學(xué)成分為CaO、 Si02、 A1203和Fe203
等。從理論上分析可以推知焚燒飛灰在水泥生產(chǎn)的資源化方面具有二方面的應(yīng)用潛力(1) 上海水泥生產(chǎn)的石灰石資源均需外省購入，焚燒飛灰的成分與水泥熟料相近，可以取代水泥原 料節(jié)約石灰石、黏土等原材料。
(2) 焚燒飛灰的成分與輔助性膠凝材料礦渣相近，焚燒飛灰可以用作新的輔助性膠凝材料取代水泥 熟料，制備水泥熟料-焚燒飛灰系列水泥，可實(shí)現(xiàn)焚燒飛灰的資源化。
但是，采用焚燒飛灰作為水泥原料尚具有幾方面的問題需要解決-
(1) 焚燒飛灰中氯含量很高。而在《通用硅酸鹽水泥》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定氯離子含量不大于O. 06%，這 是一條強(qiáng)制性條款。而現(xiàn)有工藝很難對(duì)成品飛灰中的氯含量進(jìn)行穩(wěn)定的控制。氯含量過高不但會(huì)損害水泥 的品質(zhì)，而且會(huì)在水泥燒化過程中形成堵塞。
(2) 飛灰中的重金屬在高溫下會(huì)氣化，隨尾氣排放至大氣中，對(duì)大氣形成污染。
(3) 飛灰中的二噁英在高溫下易揮發(fā)，二噁英污染如何有效控制也是非常關(guān)鍵的技術(shù)問題。
因此，若能夠?qū)⒗贌w灰用于生產(chǎn)水泥，它可以大量吸納和處理垃圾焚燒飛灰。如果以每噸水泥 吸納和處理0.02噸(S卩2X的焚燒飛灰含量)飛灰來計(jì)算，上海市的水泥工業(yè)每年可以處理焚燒飛灰20萬 噸。20萬噸/年基本上是目前上海市全年焚燒垃圾所產(chǎn)生的飛灰，也就是說，可以期望上海的水泥生產(chǎn)完 全吸納垃圾焚燒過程產(chǎn)生的全部飛灰，從而實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰的資源化安全處置。這一方面解決了飛灰的 處理問題，另一方面又節(jié)約了水泥原料。
而要將垃圾焚燒飛灰用作水泥原料，則必須解決如上提出的技術(shù)問題。
因此，目前存在一個(gè)亟待解決的技術(shù)需求如何妥當(dāng)?shù)奶幚砝贌w灰制備水泥原料，既能達(dá)到無 害化，又能夠資源化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法與裝置，解決現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，使垃圾焚燒
飛灰無害化與資源化。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供了一種垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，包含如下步驟 預(yù)濕，向焚燒飛灰中加入水和重金屬穩(wěn)定劑；
制漿，預(yù)濕處理后的焚燒飛灰與自來水或者回用水以1: 2 1: 20的比例混合，強(qiáng)力攪拌，形成灰漿； 水洗沉淀，灰漿與自來水或回用水?dāng)嚢琛⒒旌铣蔀?: 5~1: 20的灰漿，加入壓力空氣，從水洗池底 部曝氣形成充分的攪拌，以溶解飛灰中的可溶性鹽，停止攪拌，進(jìn)行沉淀，并排出上清液至排水池； 藥劑改性，向水洗沉淀步驟中產(chǎn)生的沉淀中加入重金屬高溫穩(wěn)定劑，以l: IO的比例加入水?dāng)嚢瑁?濃縮，以使得藥劑改性后約為90%含水率的灰漿含水率降低至70%~90%，排出上清液至該排水池； 脫水，以使?jié)饪s后的灰漿含水率達(dá)到35%以下，形成飛灰成品，并排出上清液至排水池；水處理，向排水池中充入C02和絮凝劑，C02與上清液中的重金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)，生成化合物，沉
淀為污泥，并使PH值高達(dá)11~12的強(qiáng)堿性的上清液得到中性化處理，使其成為PH值6.0~8.5的中性水質(zhì)； 絮凝劑有助于捕集微小顆粒，增強(qiáng)沉淀能力，加速沉淀過程；
制備水泥，將飛灰成品以1% 10%的比例添加進(jìn)水泥原料，在水泥回轉(zhuǎn)窯中加熱到100(TC 145(TC的 高溫，以分解二噁英，并使得在水泥回轉(zhuǎn)窯的高溫氧化堿性環(huán)境中，抑制二噁英的低溫重新生成；飛灰成 品中所含有的重金屬高溫穩(wěn)定劑使飛灰成品被加熱到100(TC 145(rC時(shí)，作用基團(tuán)對(duì)飛灰中的重金屬進(jìn)行 穩(wěn)定化、礦物化作用，使重金屬在煅燒過程中的晶格穩(wěn)定化，形成穩(wěn)定的化合物，提高了重金屬的沸點(diǎn)， 鈍化了揮發(fā)性能，使重金屬在高溫下不易揮發(fā)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，包含如下步驟
預(yù)濕，向焚燒飛灰中加入水和重金屬穩(wěn)定劑；
制漿，預(yù)濕處理后的焚燒飛灰與自來水或者回用水以1: 2~1: 20的比例混合，強(qiáng)力攪拌，形成灰漿； 水洗沉淀，灰漿與自來水或回用水?dāng)嚢琛⒒旌铣蔀?: 5~h 20的灰漿，加入壓力空氣，從水洗池底
部曝氣形成充分的攪拌，以溶解飛灰中的可溶性鹽，停止攪拌，進(jìn)行沉淀，并排出上清液至排水池； 藥劑改性，向水洗沉淀步驟中產(chǎn)生的沉淀中加入重金屬高溫穩(wěn)定劑，以l: 10的比例加入水?dāng)嚢瑁?濃縮，以使得藥劑改性后約為90%含水率的灰漿含水率降低至70°/r90%，排出上清液至該排水池； 脫水，以使?jié)饪s后的灰漿含水率達(dá)到35%以下，形成飛灰成品，并排出上清液至排水池； 水處理，向排水池中充入C02和絮凝劑，C02與上清液中的重金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)，生成化合物，沉
淀為污泥，并使PH值高達(dá)11~12的強(qiáng)堿性的上清液得到中性化處理，使其成為PH值6.0-8.5的中性水質(zhì)；
絮凝劑有助于捕集微小顆粒，增強(qiáng)沉淀能力，加速沉淀過程； 填埋，飛灰成品進(jìn)入衛(wèi)生填埋場(chǎng)直接進(jìn)行填埋。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置，包含 制漿池，使焚燒飛灰與水以l: 2~1: 20的比例混合并強(qiáng)力攪拌，形成灰漿；
水洗池，制漿池經(jīng)單向閥、灰渣泵和閥門連接至水洗池，使灰漿與水混合為1: 5~1: 20的灰漿，由 連接到水洗池的鼓風(fēng)機(jī)加入壓力空氣，充分?jǐn)嚢?，以溶解灰漿中的可溶性鹽，之后沉淀，并產(chǎn)生上清液； 經(jīng)由與水洗池連接的藥劑罐向上清液排出完畢的該灰漿中加入重金屬高溫穩(wěn)定劑以對(duì)灰漿進(jìn)行藥劑改性；
濃縮池，水洗池經(jīng)單向閥、泵和閥門連接至濃縮池，以使灰漿進(jìn)入濃縮池中進(jìn)行濃縮，使灰漿含水率 降低到70~90%;
脫水機(jī)，濃縮池底部經(jīng)單向閥、泵和閥門連接到脫水機(jī)，以使?jié)饪s后的灰漿進(jìn)入脫水池中進(jìn)行脫水， 形成含水率35%以下的飛灰成品；
水泥回轉(zhuǎn)窯，脫水機(jī)與水泥回轉(zhuǎn)窯連接，飛灰成品以1%~10%的比例在7正泥回轉(zhuǎn)窯中添加進(jìn)水泥原料，
6被加熱到ioo(rcri45(rc的高溫，分解二噁英，并在水泥回轉(zhuǎn)窯的高溫氧化堿性環(huán)境中，抑制二噁英的低
溫重新生成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
(1) 由于進(jìn)行了無害化處理，使得處理后的飛灰成品中的氯含量降低至0.022%以下，在一定的攙合 比例下，使得水泥成品符合了國家標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制要求。與此同時(shí)，由于飛灰成品的氯含量很低，避免了水泥 窯的堵塞問題。
(2) 由于在無害化處理中采用了重金屬高溫穩(wěn)定劑，飛灰中的重金屬在高溫下的揮發(fā)性能發(fā)生很大 改變，大大減少了飛灰資源化過程中向環(huán)境中所排放的重金屬，使得更具環(huán)境效益；另外，可以使得處理 后的飛灰符合GB16889—2008標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于飛灰進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)的規(guī)定，所以飛灰處理也可以作為進(jìn)入 生活垃圾填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化工藝。
(3) 處理后的飛灰成品含水量在30%以下，不會(huì)大量的消耗燃料，進(jìn)入溫度高達(dá)140(TC的水泥轉(zhuǎn)窯 后，含有二噁英等有機(jī)污染物的氣體經(jīng)過堿性環(huán)境，停留時(shí)間超過10秒，使得二噁英得以完全分解。
(4) 飛灰處理過程中產(chǎn)生的廢水得以妥善處理。本發(fā)明通過在無害化處理中通入C02氣體進(jìn)行碳化反 應(yīng)沉淀，再加入重金屬絮凝劑穩(wěn)定處理后，其產(chǎn)生的上清液滿足《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》
(DB31/199-1997)中第一類污染物最高容許排放濃度要求，其他類符合三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
利用本發(fā)明可以妥善的大量處理城市生活垃圾焚燒中產(chǎn)生的飛灰，具有良好的環(huán)境效益和一定的經(jīng)濟(jì) 效益，與傳統(tǒng)的填埋相比較，具有可持續(xù)的特點(diǎn)，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想；與現(xiàn)有工藝相比，在安全性、系 統(tǒng)性、經(jīng)濟(jì)性、批量生產(chǎn)等方面有明顯的進(jìn)步。


下面結(jié)合附圖，通過對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯 而易見。
圖1為本發(fā)明垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法示意圖； 圖2為本發(fā)明垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了更進(jìn)一歩了解本發(fā)明的特征，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖示僅提供參 考與說明之用，并非用來對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍加以限制。
如圖1所示，為本發(fā)明垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法示意圖。IOI焚燒生活垃圾，產(chǎn)生焚燒飛灰， 首先對(duì)焚燒飛灰進(jìn)行102預(yù)濕處理，加入水和重金屬穩(wěn)定劑，以達(dá)到控制揚(yáng)塵和防止重金屬離子分離至大氣中的作用。預(yù)濕后的焚燒飛灰輸送至制漿池進(jìn)行103制漿；制漿的方法是將焚燒飛灰與自來水或者回 用水以l: 2~1: 20的比例混合，混合后用帶漿葉的攪拌機(jī)強(qiáng)力攪拌5~60分鐘形成灰槳。在步驟104,灰 漿由灰渣泵送入水洗池，在這里進(jìn)行水洗沉淀步驟105:使灰漿與自來水或回用水?dāng)嚢?、混合成為l: 5~1: 20的灰漿，加入壓力空氣，從水洗池底部曝氣形成充分的攪拌，以溶解飛灰中的可溶性鹽，這稱為一次洗 滌。 一次洗滌完成后，停止攪拌，進(jìn)行一次沉淀，沉淀過程中分批排出上清液，直到液位到達(dá)指定位置； 沉淀所排出的上清液進(jìn)入排水池進(jìn)行水處理110。然后，再次向水洗池注入自來水或回用水，進(jìn)行二次洗 滌與二次沉淀，過程同一次洗滌與一次沉淀。該洗滌沉淀步驟反復(fù)進(jìn)行1~6次。之后進(jìn)行藥劑改性106: 向上清液排出完畢的灰槳屮加入重金屬高溫穩(wěn)定劑，本發(fā)明采用藥劑的濕法投加方式，重金屬高溫穩(wěn)定劑
從進(jìn)料斗投加進(jìn)藥劑罐，以l: IO的比例加入自來水?dāng)嚢?，形成的混合物?jīng)泵投加進(jìn)水洗池，在這里重金
屬高溫穩(wěn)定劑對(duì)灰漿進(jìn)行藥劑改性。藥劑改性后的灰漿含水率約為90%,之后，灰漿經(jīng)泵輸送至重力濃縮 池進(jìn)行濃縮107，在重力濃縮池中經(jīng)過1~5小時(shí)濃縮處理之后，使灰漿含水率降低到70~90%。自濃縮池 底部排出的灰漿由渣泵輸送入脫水機(jī)進(jìn)行脫水108;自濃縮池排出的上清液進(jìn)入排水池進(jìn)行水處理110。 脫水步驟完成后，形成含水率35%以下的飛灰成品。脫水機(jī)可以選擇真空脫水機(jī)、離心式脫水機(jī)、帶式脫 水機(jī)、壓濾式脫水機(jī)等。本發(fā)明采用帶式真空過濾機(jī)。
經(jīng)上述無害化處理后的飛灰成品可以達(dá)到GB18598—2008關(guān)于飛灰的入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn),可以直接進(jìn)入衛(wèi)生填 埋場(chǎng)，如歩驟112所示，填埋飛灰成品。
更進(jìn)一步，為了飛灰資源化，飛灰成品可以輸送至水泥廠制備水泥，如步驟109所示，飛灰成品以 1%~10%的比例添加進(jìn)水泥原料，以飛灰成品為部分水泥原料在水泥回轉(zhuǎn)窯中制備水泥。在這里，飛灰成 品被水泥回轉(zhuǎn)窯加熱到100(TC 145CTC的高溫，分解了其中的二噁英，而且在水泥回轉(zhuǎn)窯的高溫氧化堿性 環(huán)境中，有效抑制了二噁英的低溫重新生成。
經(jīng)無害化處理后的飛灰成品中，氯含量大大降低，因此不會(huì)在制備水泥109的步驟中形成堵塞。制備 產(chǎn)生的水泥含氯量低，在本發(fā)明送檢的兩份樣品中，氯含量均降至0.022%以下，符合《通用硅酸鹽水泥》 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的氯離子含量不大于0.06%的強(qiáng)制性條款。
因?yàn)樵谒闯恋聿襟E105中加入了重金屬高溫穩(wěn)定劑，所以，當(dāng)飛灰成品在制備水泥的步驟109中被 水泥回轉(zhuǎn)窯加熱到100trC 145(TC的高溫時(shí)，利用作用基團(tuán)對(duì)飛灰中的重金屬進(jìn)行穩(wěn)定化、礦物化作用， 即可實(shí)現(xiàn)重金屬在煅燒過程中的晶格穩(wěn)定化，與其它物質(zhì)形成穩(wěn)定的化合物，提高了重金屬的沸點(diǎn)，鈍化 了揮發(fā)性能，使其在高溫下不易揮發(fā)，大大減少了焚燒飛灰資源化過程中向環(huán)境中所排放的重金屬。
水處理步驟110為向排水池中充入C02和絮凝劑，C02和上清液中的重金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)，生成化
合物，沉淀到污泥中，使得上清液中的重金屬含量大大降低，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。污泥中含有較多的重金
屬，本發(fā)明將其作填埋處理1U。另外，C02使得PH值高達(dá)11~12的強(qiáng)堿性的上清液得到中性化處理，使得上清液的PH值調(diào)至6.0 8.5的中性水質(zhì)。絮凝劑有助于捕集微小顆粒，增強(qiáng)了沉淀的能力，加速了沉淀 過程。本發(fā)明采用的絮凝劑為聚丙烯酰胺。
由上述可見，焚燒飛灰的無害化處理過程中產(chǎn)生的廢水已經(jīng)得以妥善處理。本發(fā)明通入C02氣體進(jìn)行
碳化反應(yīng)沉淀，再加入重金屬絮凝劑穩(wěn)定處理后，其產(chǎn)生的回用水或排放水滿足《上海市污水綜合排放標(biāo) 準(zhǔn)》(DB31/199-1997)中第一類污染物最高容許排放濃度要求，其他類符合二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，做到了廢水無 害化處理。
圖2為本發(fā)明垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置示意圖。包含制漿池201;經(jīng)單向閥、灰渣泵和閥門與 制漿池201相連的水洗池203;與制漿池201、水洗池203相連接的蓄水池202;連接到水洗池203的鼓風(fēng) 機(jī)204和藥劑罐205;水洗池203經(jīng)單向閥、泵和閥門連接到濃縮池206;濃縮池可以為重力濃縮池；水 洗池203經(jīng)閥門連接到排水池207;濃縮池206經(jīng)閥門與排水池207連接，排水池207經(jīng)閥門與制漿池201 、 水洗池203分別相連濃縮池206經(jīng)單向閥、泵和閥門連接到脫水機(jī)208，脫水機(jī)208與水泥回轉(zhuǎn)窯209 連接。
在制漿池201中加入自來水或者回用水，使焚燒飛灰與水以1: 2~1: 20的比例混合，混合后用帶漿
葉的攪拌機(jī)強(qiáng)力攪拌5~60分鐘形成灰漿。
灰漿經(jīng)申-向閥、灰渣泵和閥門輸送到水洗池203，進(jìn)行水洗沉淀使灰漿與自來水或回用水?dāng)嚢?、?合成為l: 5~1: 20的灰漿，加入壓力空氣，從水洗池203底部曝氣形成充分的攪拌，以溶解飛灰中的可
溶性鹽，這稱為一次洗滌。 一次洗滌完成后，停止攪拌，進(jìn)行一次沉淀，沉淀過程中分批排出上清液，直
到液位到達(dá)指定位置；沉淀所排出的上清液經(jīng)閥門輸入排水池207以進(jìn)行水處理。然后，再次向水洗池203 注入自來水或回用水，進(jìn)行二次洗滌與二次沉淀，過程同一次洗滌與一次沉淀。該洗滌沉淀步驟反復(fù)進(jìn)行 1~6次。之后在水洗池203中進(jìn)行藥劑改性向上清液排出完畢的灰漿中加入重金屬高溫穩(wěn)定劑，本發(fā)明 采用藥劑的濕法投加方式，重金屬髙溫穩(wěn)定劑從進(jìn)料斗投加進(jìn)藥劑罐205，以l: IO的比例加入自來水?dāng)?拌，形成的混合物經(jīng)泵投加進(jìn)水洗池203，在這里重金屬高溫穩(wěn)定劑對(duì)灰漿進(jìn)行藥劑改性。藥劑改性后的 灰漿含水率約為卯％。
灰漿經(jīng)單向閥、泵和閥門輸送至濃縮池206進(jìn)行濃縮，在重力濃縮池中經(jīng)過1 5小時(shí)濃縮處理之后， 使灰漿含水率降低到70~90%。自濃縮池206的底部排出的灰漿由單向閥、渣泵和閥門輸送入脫水機(jī)208 進(jìn)行脫水；自濃縮池206排出的上清液經(jīng)閥門進(jìn)入排水池207進(jìn)行水處理。脫水步驟完成后，形成含水率 35%以下的飛灰成品。
脫水機(jī)208可以選擇真空脫水機(jī)、離心式脫水機(jī)、帶式脫水機(jī)、壓濾式脫水機(jī)等。本發(fā)明采用帶式真 空過濾機(jī)。
經(jīng)上述處理后的飛灰成品可以達(dá)到GB18598—2008關(guān)于飛灰的入場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可直接進(jìn)入衛(wèi)生填埋場(chǎng)210。
9飛灰成品可以用來制備水泥，由脫水機(jī)輸送至水泥回轉(zhuǎn)窯209以制備水泥，飛灰成品以1%~10°/。的比 例添加進(jìn)水泥原料，以飛灰成品為部分水泥原料在水泥冋轉(zhuǎn)窯209中被加熱到100(TC 145(rC的高溫，分 解了其中的二噁英，而且在水泥回轉(zhuǎn)窯209的高溫氧化堿性環(huán)境中，有效抑制了高溫分解二噁英的低溫重 新生成。
經(jīng)無害化處理后的飛灰成品中，氯含量大大降低，因此不會(huì)在制備水泥的過程中形成堵塞。制備產(chǎn)生 的水泥含氯量低，在本發(fā)明送檢的兩份樣品中，氯含量均降至0.022%以下，符合《通用硅酸鹽水泥》產(chǎn) 品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的氯離子含量不大于0.06%的強(qiáng)制性條款。
排水池207中進(jìn)行水處理時(shí)，向排水池207中充入CO2和絮凝劑，C02和上清液中的重金屬離子產(chǎn)生 反應(yīng)，生成化合物，沉淀到污泥中，使得上清液中的重金屬含量大大降低，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。污泥中含 有較多的重金屬，本發(fā)明將其填埋。另外，C02使得PH值高達(dá)11 12的強(qiáng)堿性的上清液得到中性化處理， 使得上清液的？11值調(diào)至6.0~8.5的中性水質(zhì)。絮凝劑有助于捕集微小顆粒，增強(qiáng)了沉淀的能力，加速了沉 淀過程。本發(fā)明采用的絮凝劑為聚丙烯酰胺。
由上述可見，焚燒飛灰的無害化處理制備水泥的過程中產(chǎn)生的廢水已經(jīng)得以妥善處理。本發(fā)明通入 C02氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)沉淀，再加入重金屬絮凝劑穩(wěn)定處理后，其產(chǎn)生的上清液滿足《上海市污水綜合排 放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/199-1997)中第一類污染物最高容許排放濃度要求，其他類符合三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，做到了廢 水無害化處理。
我們對(duì)本發(fā)明進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明所制備的水泥兩份樣本浸出毒性現(xiàn)場(chǎng)取樣分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如下表1:
表1水泥浸出毒性數(shù)據(jù)單位ppm
樣品編號(hào)1#2#檢出限危廢鑒別標(biāo)準(zhǔn)
項(xiàng)目 ^
汞(浸出液)ND0.0000100細(xì)0050.05
砷(浸出液)NDND0扁1.5
六價(jià)鉻(浸出液)0.3050.448'0細(xì)1.50
總鉻(浸出液)0.3580.4690細(xì)10
鉛(浸出液)NDND0扁5
鎘(浸出液)NDND0.0010.30
鎳(浸出液)NDND0.01010
氯化物(浸出液)NDND10—
苯并(a)芘(浸出液)NDND0扁0060扁03
注危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)GB 5085.3—1996
由此可見，使用本發(fā)明制備的水泥經(jīng)過浸出試驗(yàn)，存在于水泥中的汞、砷、六價(jià)鉻、總鉻、鉛、鎘、 鎳、氯化物、苯并(a)芘等污染物，其浸出濃度遠(yuǎn)低于危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)，甚至于大部分不能檢出(表 巾ND所標(biāo)出的為不能檢出)。這驗(yàn)證了前述本發(fā)明的無害化處理焚燒飛灰的方法對(duì)重金屬污染物能有效穩(wěn)定、固化，并降低了氯含量。
表2為本發(fā)明方法制備水泥過程中，在水泥回轉(zhuǎn)窯排氣口檢測(cè)的二噁英含量:
表2水泥制備過程中二噁英含量
檢測(cè)項(xiàng)目樣品描述二噁英含量(ngTEQ/m3)參考標(biāo)準(zhǔn)限值
未添加本發(fā)明飛灰成品時(shí)的排放值10.052
添加2%本發(fā)明飛灰成品樣品1時(shí)的排放值20.0410.1
添加20/。本發(fā)明飛灰成品樣品2時(shí)的排放值30.021
由上表數(shù)據(jù)可見，本發(fā)明產(chǎn)生的2份飛灰樣品通過水泥回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒，在工業(yè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)取樣煙氣中 二噁英濃度為0.021~0.041ng TEQ/m3，不僅低于參考標(biāo)準(zhǔn)限制0.1，更低于未添加本發(fā)明飛灰成品時(shí)的排 放值0.052，這說明，水泥回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒不僅能有效分解飛灰中的殘存二噁英，而且在水泥窯的高溫氧 化堿性環(huán)境中，也具有有效抑制高溫分解二噁英重新低溫生成的機(jī)制與工況環(huán)境。
表3為本發(fā)明制備的水泥樣本A和B的氯離子含量、3天抗折強(qiáng)度、28天抗折強(qiáng)度、3天抗壓強(qiáng)度、28 天抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表3送檢水泥熟料A， B的強(qiáng)度
樣品名稱普通硅酸鹽水泥32.5樣品編號(hào)SW06-0349檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果本產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)單項(xiàng)判定
樣本A 樣本B氯離子，％0扁0扁0.06合格
3天抗折強(qiáng)度，MPa7.17.3合格
28天抗折強(qiáng)度，MPa9.39.325.5合格
3天抗壓強(qiáng)度，MPa36.236.5211.0合格
28天抗壓強(qiáng)度，MPa63.865.5232.5合格
檢驗(yàn)結(jié)論本樣品以上檢驗(yàn)項(xiàng)目合格注硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)GB 175_1999
根據(jù)表3數(shù)據(jù)，本發(fā)明方法所制備的水泥樣品A的3天抗折強(qiáng)度為7.1MPa，水泥樣品B的3天抗折 強(qiáng)度為7.3MPa,均高于標(biāo)準(zhǔn)值2.5;水泥樣品A和水泥樣品B的28天抗折強(qiáng)度為9.3MPa，均高于標(biāo)準(zhǔn)值 5.5;水泥樣品A的3天抗壓強(qiáng)度為36.2MPa，水泥樣品B的3天抗壓強(qiáng)度為36.5MPa，均高于標(biāo)準(zhǔn)值11.0; 水泥樣品A的28天抗壓強(qiáng)度為63.8MPa，水泥樣品B的28天抗壓強(qiáng)度為65.5MPa，均高于標(biāo)準(zhǔn)值32.5。 同時(shí)，水泥樣品A的氯離子濃度為0.016%,水泥樣品B的氯離子濃度為0.018%，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)中氯離子濃 度必須^0.06%的要求。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說明僅為了理解本發(fā)明，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù) 上述說明加以改進(jìn)或變換，例如所產(chǎn)生的飛灰成品可以不作為水泥原料的一部分進(jìn)入水泥回轉(zhuǎn)窯中燒制水 泥，也可以直接作為骨料摻合入水泥的熟料來制備水泥，或者也可以作為骨料制作混凝土，所有達(dá)到此目 的的改進(jìn)和變跌都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1. 一種垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，其特征在于，包含如下步驟預(yù)濕，向焚燒飛灰中加入水和重金屬穩(wěn)定劑；制漿，該預(yù)濕處理后的焚燒飛灰與自來水或者回用水以12～120的比例混合，強(qiáng)力攪拌，形成灰漿；水洗沉淀，該灰漿與自來水或回用水?dāng)嚢琛⒒旌铣蔀?5～120的灰漿，加入壓力空氣，從水洗池底部曝氣形成充分的攪拌，以溶解飛灰中的可溶性鹽，停止攪拌，進(jìn)行沉淀，并排出上清液至排水池；濃縮，使含水率大于90％的灰漿含水率降低至70％～90％，排出上清液至該排水池；脫水，使該濃縮后的灰漿含水率達(dá)到35％以下，形成飛灰成品，并排出上清液至排水池；水處理，向該排水池中充入CO2或酸，使PH值高達(dá)11～12的強(qiáng)堿性上清液成為PH值6.0～8、5的中性水體；然后加入絮凝劑，以加速沉淀過程；制備水泥，將該飛灰成品以1％～10％的比例添加進(jìn)水泥原料，在水泥回轉(zhuǎn)窯中加熱到1000℃～1450℃，以分解二噁英，并使得在水泥回轉(zhuǎn)窯的高溫氧化堿性環(huán)境中，抑制二噁英的低溫重新生成；該飛灰成品中所含有的重金屬高溫穩(wěn)定劑使該飛灰成品被加熱到1000℃～1450℃時(shí)，作用基團(tuán)對(duì)飛灰中的重金屬進(jìn)行穩(wěn)定化、礦物化作用，使該重金屬在煅燒過程中的晶格穩(wěn)定化，形成穩(wěn)定的化合物，提高了重金屬的沸點(diǎn)，鈍化了揮發(fā)性能，使該重金屬在高溫下不易揮發(fā)。
2. 如權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，其特征在于，該絮凝劑為聚丙烯酰胺。
3. 如權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，其特征在于，該強(qiáng)力攪拌進(jìn)行5 60分鐘。
4. 如權(quán)利要求1所述的垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，其特征在于，該水洗沉淀的歩驟包含在水洗沉淀執(zhí)行完畢之后，再次將沉淀物與自來水或回用水?dāng)嚢?、混合成?: 5~1: 20的灰漿，加入壓力空氣，從水洗池底部曝氣形成充分的攪拌，以溶解飛灰中的可溶性鹽，停止攪拌，進(jìn)行沉淀，并排出上清液至排水池，該水洗沉淀步驟反復(fù)進(jìn)行1 6次。
5. —種垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，其特征在于，包含如下步驟預(yù)濕，向焚燒飛灰中加入水和重金屬穩(wěn)定劑；制漿，該預(yù)濕處理后的焚燒飛灰與自來水或者回用水以1: 2~1: 20的比例混合，強(qiáng)力攪拌，形成灰漿；水洗沉淀，該灰漿與自來水或回用水?dāng)嚢?、混合成?: 5~1: 20的灰漿，加入壓力宇氣，從水洗池底部曝氣形成充分的攪拌，以溶解飛灰中的可溶性鹽，停止攪拌，進(jìn)行沉淀，并排出上清液至排水池濃縮，使含水率大于90%的灰漿含水率降低至70% 卯％,排出上清液至該排水池；脫水，使該濃縮后的灰漿含水率達(dá)到35%以下，形成飛灰成品，并排出上清液至排水池；水處理，向該排水池中充入C02或酸，使PH值高達(dá)11~12的強(qiáng)堿性上清液成為PH值6.0-8.5的中性水體；然后加入絮凝劑，以加速沉淀過程；填埋，成品飛灰進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)直接進(jìn)行填埋。
6. —種垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置，其特征在于，包含制漿池，使該焚燒飛灰與水以l: 2~1: 20的比例混合并強(qiáng)力攪拌，形成灰漿；水洗池，該制漿池經(jīng)單向閥、灰渣泵和閥門連接至該水洗池，使灰漿與水混合為l: 5~1: 20的灰漿，由連接到該水洗池的鼓風(fēng)機(jī)加入壓力空氣，充分?jǐn)嚢?，以溶解該灰漿中的可溶性鹽，之后沉淀，并產(chǎn)生上清液；經(jīng)由與該水洗池連接的藥劑罐向上清液排出完畢的該灰漿中加入重金屬高溫穩(wěn)定劑以對(duì)灰漿進(jìn)行藥劑改性；濃縮池，該水洗池經(jīng)單向閥、泵和閥門連接至該濃縮池，以使該灰漿進(jìn)入該濃縮池中進(jìn)行濃縮，使灰漿含水率降低到70~卯％;脫水機(jī)，該濃縮池底部經(jīng)單向閥、泵和閥門連接到該脫水機(jī)，以使?jié)饪s后的該灰漿進(jìn)入該脫水池中進(jìn)行脫水，形成含水率35%以下的飛灰成品；水泥回轉(zhuǎn)窯，該脫水機(jī)與該水泥回轉(zhuǎn)窯連接，該飛灰成品以％~10%的比例在該水泥回轉(zhuǎn)窯中添加進(jìn)水泥原料，被加熱到100(TC 145(rC的高溫，分解二噁英，并在該水泥回轉(zhuǎn)窯的高溫氧化堿性環(huán)境中，抑制二噁英的低溫重新生成。
7. 如權(quán)利要求6所述的垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置，其特征在于，還包含排水池，該水洗池經(jīng)閥門連接到該排水池，以使得該水洗池所排出的該上清液在該排水池中處理得到回用水；該濃縮池經(jīng)闊門連接至該排水池，以使得該濃縮池所排出的該上清液在該排水池中處理得到回用水；該排水池經(jīng)閥門與該制漿池、該水洗池分別相連，以使得該回用水注入至該制漿池與該水洗池中得到廢水利用。
8. 如權(quán)利要求7所述的垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置，其特征在于，該脫水機(jī)為如下之一真空脫水機(jī)、離心式脫水機(jī)、帶式脫水機(jī)、壓濾式脫水機(jī)。
9. 如權(quán)利要求8所述的垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置，其特征在于，該濃縮池為重力濃縮池。
10. 如權(quán)利要求9所述的垃圾焚燒飛灰無害化處理的裝置，其特征在于，還包含蓄水池，與該制漿池、該水洗池相連接，以注入水。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種垃圾焚燒飛灰無害化處理的方法，包含預(yù)濕；制漿，飛灰與水以1∶2～1∶20的比例混合、攪拌，形成灰漿；水洗沉淀，溶解飛灰中的可溶性鹽；藥劑改性；濃縮，使灰漿含水率降低至70％～90％；脫水，使灰漿含水率達(dá)到35％以下；水處理，充入CO₂或酸，使pH值高達(dá)11～12的強(qiáng)堿性的上清液成為pH值6.0～8.5的中性水質(zhì)；加入絮凝劑，捕集微小顆粒，加速沉淀過程；制備水泥，將飛灰成品在水泥回轉(zhuǎn)窯中加熱到1000℃～1450℃的高溫，分解二噁英，并抑制其低溫重新生成；提高重金屬的沸點(diǎn)，鈍化揮發(fā)性能。
文檔編號(hào)C04B7/26GK101462835SQ20081004234
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者吳奇方, 唐正飛, 汪喜生, 敏 蒲, 鄒廬泉, 錢光人 申請(qǐng)人:上海市固體廢物處置中心;上海大學(xué);上海城投環(huán)境投資有限公司