專利名稱：：一種垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)及方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及危險廢物處理、處置的
技術領域：
，尤其涉及一種可以將含有重金屬和二噁英的垃圾焚燒的飛灰進行無害化處理的工藝系統(tǒng)和方法。
背景技術：
：焚燒垃圾是城市生活垃圾的重要處理手段。在通常采用的爐排爐焚燒工藝中，焚燒過程將產(chǎn)生約為入爐垃圾質(zhì)量2~5%的飛灰，流化床焚燒則產(chǎn)生更多的飛灰。垃圾焚燒的飛灰因為含有較高濃度的重金屬和一定濃度的二噁英，應按危險廢物處理,未經(jīng)特殊處理不可進入填埋場。飛灰中所含的氯元素和堿金屬元素增加了回收利用的難度，而去掉所含的氯元素和堿金屬元素，并穩(wěn)定所含的重金屬，壓制成型后重新進爐焚燒去除二噁英，可使飛灰徹底無害化，便于下一步的最終處置和資源化利用?，F(xiàn)有技術中垃圾焚燒的飛灰處理主要包括以下幾種方法水泥固化法、藥劑處理法、高溫處理法和酸等溶劑提取重金屬法，以及燒制水泥、制陶粒等建材化的方法。這些方法和技術均存在一定的缺陷或局限。如水泥固化法增容比(固化后和固化前的體積比)大，約為1.5~2,而且固化后有害物的浸出率也比較高，固化物最后進入了填埋場，永久占用了場地。藥劑處理法絕大多數(shù)是為了穩(wěn)定重金屬，飛灰仍未達到回收利用的要求?，F(xiàn)有的高溫處理包括熔融固化法和燒結技術，能耗很高，需要對二次煙塵進行處理，由于氯的大量存在，二次煙塵中也有可能再次生成二噁英的物質(zhì)。而酸等溶劑提取重金屬法工序復雜，需要處理廢水。所有公開的利用焚燒灰渣燒制生態(tài)水泥熟料的技術，生產(chǎn)水泥熟料時必須有有效措施防止水泥窯內(nèi)結皮，而且所生產(chǎn)的水泥因為氯離子含量高，應用途徑受限。公開號為CN1947872A的發(fā)明專利申請公布了一種飛灰水洗預處理方法，可以去除飛灰中大部分氯離子，但是該工藝產(chǎn)生的大量廢水，需要用碳化一絮凝再處理才能排放，洗滌后的飛灰不能保證重金屬的浸出達標，也不能避免二噁英向環(huán)境的擴散。鑒于現(xiàn)有技術的不足，迫切需要開發(fā)相對簡單的垃圾焚燒飛灰無害化處理技術，提高其無害化處理的簡易性和徹底性，以利于下一步資源化利用的普適性和經(jīng)濟性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述的技術問題，而提供一種垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，以及利用該系統(tǒng)進行處理的方法，以便去除飛灰中的氯離子和堿金屬，并穩(wěn)定所含的重金屬，將固化后的飛灰壓制成型后重新進爐焚燒，去除二噁英，可使飛灰徹底無害化，便于下一步的最終處置和資源化利用。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，其包括用于飛灰固化的反應裝置、通過管道與該反應裝置連接的液固分離設備、與該液固分離設備連接的沖洗裝置、通過帶輸送裝置與所述液固分離設備連接的壓制設備。還包括晾曬場和焚燒裝置，所述的壓制設備、晾曬場和焚燒裝置通過運送設備連接起來。本發(fā)明垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述液固分離設備通過管道與蒸發(fā)設備連接，該液固分離設備還通過管道分別與所述的反應裝置連才妄。其中，所述的液固分離設備可以為壓濾設備，也可以為真空抽濾設備。所述的蒸發(fā)設備可以為噴霧熱風干燥塔，也可以為多效蒸發(fā)裝置。本發(fā)明還提供一種垃圾飛灰無害化處理的方法，其步驟如下步驟一將垃圾焚燒的飛灰與水和/或亞鐵鹽溶液的進行混合，形成液固狀態(tài)的混合物；步驟二將液固狀態(tài)的混合物進行液、固分離，分離出來的廢液排出處理后再回收，留下的飛灰固體用水再沖洗，沖洗廢水排出，可以用作步驟一中與飛灰混合的處理用水，多余的沖洗廢水還可以作為循環(huán)用水利用；步驟三將飛灰固體壓制成棒狀或塊狀，晾干；步驟四將晾干后的飛灰固體送入焚燒裝置焚燒。其中，將液、固分離出來的廢液送入蒸發(fā)設備，蒸發(fā)回收鹽；將焚燒后的殘余物直接建材化利用或;j文置一段時間后再建材化利用。所述亞鐵鹽溶液可以為硫酸亞鐵或其水合物、硝酸亞鐵鹽或其水合物、氯化亞鐵或其水合物、乳酸亞鐵中的任一種溶液。所述亞鐵鹽溶液也可以為硫酸亞鐵或其7jC合物、硝酸亞鐵鹽或其7jc合物、氯化亞鐵或其水合物、乳酸亞鐵的混合物而其中含有亞鐵離子的廢液(如鈦白廢酸)的溶液。所述亞鐵鹽溶液與飛灰的質(zhì)量比為鐵飛灰=1:100~1:15;液固比為1:1—3.5:1;所述亞鐵鹽溶液與飛灰充分混合后系統(tǒng)的pH值在9.411.6的范圍內(nèi)；在對飛灰固體再沖洗的過程中，可使用江水、河水、湖水、自來水、中水或者亞鐵鹽溶液的任一種液體來進行沖洗；液固比為4:1—1:1。利用本發(fā)明可以產(chǎn)生如下有益效果1、飛灰中的絕大部分C1、Na、K,在液、固分離過程和隨后的再沖洗過程中除去，而加入亞鐵鹽藥劑中的鐵卻留在飛灰中，提高了飛灰的材料品質(zhì)；2、壓制成型的飛灰棒(或塊)，在隨后的焚燒處理過程中因亞鐵發(fā)生氧化反應和飛灰自身的凝膠反應，對重金屬起到穩(wěn)定和固化作用，同時焚燒裝置中的高溫環(huán)境可徹底降解二噁英，避免了二次污染；3、與現(xiàn)有技術相比，完全避免了廢氣向環(huán)境的釋放以及重金屬和二噁英對環(huán)境的潛在危害；4、經(jīng)過液固分離，提高飛灰品質(zhì)的同時，由于廢水量很低，且為高濃度、重金屬含量極低的鹽，因此，廢水可以蒸干并回收鹽，無廢水排放。下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作詳細的說明，其中圖1是本發(fā)明垃圾飛灰無害化處理系統(tǒng)的示意框圖；圖2是本發(fā)明垃圾飛灰無害化處理方法的工藝流程示意圖。具體實施方式圖1所示，為本發(fā)明處理系統(tǒng)的較佳實施例，所述的垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，其包括用于飛灰固化的反應裝置1、通過管道與該反應裝置連接的液固分離設備2、與該液固分離設備連接的沖洗裝置7、通過帶輸送裝置與所述液固分離設備2連接的壓制設備3。該處理系統(tǒng)中還包括晾曬場4、焚燒裝置5。所述的壓制設備、晾BS場和貨燒裝置通過運送設備連接起來。所述液固分離設備2通過管道與蒸發(fā)設備6連接，該管道上還設有一用于輸送含有較多亞鐵鹽液體的鹽液泵(圖中未示出)。液固分離設備2還通過管道與所述的反應裝置1連接，該管道上也可以設有一用于輸送廢水的水泵(圖中未示出)。所述的液固分離設備2可以為壓濾設備或真空抽濾設備。所述的運送設備可以為機動車或輸送帶。所述的蒸發(fā)設備6可以為噴霧熱風干燥塔或多效蒸發(fā)裝置。所述的焚燒裝置5可以是爐排爐、流化床、裂解氣化爐中的任一種裝置。本發(fā)明可以將垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰與水在反應裝置中充分混合后，加入亞鐵鹽藥劑或者含有亞鐵鹽的濃溶液，并使亞鐵鹽充分分散在飛灰-水混合物中形成液固狀態(tài)的混合物，或者將飛灰與含有亞鐵鹽的水溶液直接混合形成液固狀態(tài)的混合物；將該混合物送入液固分離設備，使其中固態(tài)的飛灰壓濾成灰餅、分離出來的廢液送入蒸發(fā)設備蒸發(fā)回收鹽，再用水沖洗液固分離設備中的灰餅，然后將灰餅送入壓制設備壓縮成棒狀或塊狀，晾干后送入焚燒裝置焚燒(或與生活垃圾一同焚燒)。沖洗灰餅后的廢水一部分送入反應裝置與飛灰混合循環(huán)利用，另一部分可用作于其它方面的循環(huán)用水。最后將焚燒后的殘余物直接建材化利用或放置一段時間后再建材化利用。所述亞鐵鹽溶液可以是硫酸亞鐵或其水合物、硝酸亞鐵鹽或其水合物、氯化亞鐵或其水合物、乳酸亞鐵中的任一種溶液。所述亞鐵鹽溶液也可以是硫酸亞鐵或其水合物、硝酸亞鐵鹽或其水合物、氯化亞鐵或其水合物、乳酸亞鐵的混合物而其中含有亞鐵離子的廢液(如鈦白廢酸)的溶液。所述亞鐵鹽溶液與飛灰的質(zhì)量比為鐵飛灰=1:100~1:15;液固比為1:1一3.5:1;所述亞鐵鹽溶液與飛灰混合充分后系統(tǒng)的pH值在9.411.6的范圍內(nèi)；在對飛灰固體再沖洗的過程中，可使用江水、河水、湖水、自來水、中水或者亞鐵鹽溶液的任一種液體來進行沖洗；液固比為4:1—1:1。由液固分離出來的廢液，經(jīng)蒸發(fā)后所回收的鹽為NaCl，KC1，CaCl2,Na2S04,K2S04的混合物，由于重金屬含量極低，可以用于冬季化雪或者生產(chǎn)工業(yè)用鹽。下面通過舉例并結合圖1和圖2來說明本發(fā)明的應用。例一一種爐排式垃圾焚燒爐濾袋除塵器收集的飛灰，其中部分重金屬、氯和堿金屬的含量如表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表l所示的飛灰，用4.5%的FeS04溶液按液固比=1.5:l與飛灰在反應裝置l中充分混合、攪勻(對應4A/灰質(zhì)量比為1:40)后，形成液固狀態(tài)的混合物，然后用硫酸或者鈦白廢酸將系統(tǒng)的pH值調(diào)節(jié)到ll士0.15;將上迷的混合物送至真空抽濾設備2中進行液固分離；抽濾后的廢液用鹽液泵送入噴霧熱風干燥塔6中噴霧蒸發(fā)(此時關閉真空抽濾設備2與反應裝置1連接的管道)，即可回收含有少量硫酸鹽雜質(zhì)的CaCl2,NaCl，KC1。抽濾后飛灰形成灰餅，立即通過沖洗裝置7送入3.5倍于原飛灰質(zhì)量的河水沖洗(河水事先過濾)，并再次抽濾，一部分沖洗的廢水送至前端的反應裝置l中，用作為FeS04的溶解液再與飛灰混合、一部分沖洗的廢水作為其它方面的循環(huán)用水。飛灰去除Cl,Na，K的效率分別在850/。，80%，83%以上。將灰餅通過輸送裝置由真空抽濾設備2送入壓制設備3壓制，壓制成棒狀或塊狀后，通過機動車或輸送帶送至晾曬場4，自然涼干后，其本身具有一定的強度，重金屬也被穩(wěn)定，Pb,Cr,Cd,Zn的浸出濃度分別為390ppb，53ppb，5ppb和453ppb,均遠在控制指標lppm以下。涼干后的棒狀或塊狀的飛灰通過機動車或輸送帶送入焚燒裝置5中焚燒(也可與原生垃圾一同混燒)，其中的二噁英在焚燒過程中被分解，殘余物與垃圾灰法混合可制成高品質(zhì)的建材。FeS04溶液藥劑耗量不足40元/p屯飛灰。例二表l所示的飛灰，將中水按液固比=3.5:l與飛灰在反應裝置l中充分混合，同時每噸飛灰加入300kg七水合硫酸亞鐵(對應45^/灰質(zhì)量比為1:16.7),然后攪拌至系統(tǒng)pH值自然回升至IO以后，將灰-水混合物送至壓濾設備2進行液固分離，分離的廢液送入多效蒸發(fā)裝置6進行蒸發(fā)回收鹽分(此時關閉壓濾設備2與反應裝置1連接的管道)。壓濾基本結束之后，再通過沖洗裝置7送入1.5倍于原飛灰質(zhì)量的中水，在壓濾設備2中沖洗灰餅,分離的廢水送至前端的反應裝置l中，用作與飛灰混合的處理用水(此時關閉壓濾設備2與多效蒸發(fā)裝置6連接的管道)。將灰餅通過輸送裝置由壓濾設備2中送入壓制設備3，壓制成棒狀或塊狀后，通過沖兒動車或輸送帶送至晾曬場4，自然涼干后具有較石膏更高的強度，Pb，Cr，Cd,Zn的浸出濃度分別為70.9ppb,l!3ppb，9卯b和98ppb，均遠在控制指標lppm以下；Cl，Na，K的去效率分別在87。/。，82%,85%以上。涼干后的棒狀或塊狀的飛灰通過機動車或輸送帶送入焚燒裝置5中焚燒(或與原生垃圾一同混燒)，經(jīng)過800。C以上的熱處理后將徹底降解二噁英，殘余物與垃圾灰渣混合可制成高品質(zhì)的建材。本過程^琉酸亞鐵藥劑費用低于100元/噸飛灰。例三一種爐排式垃圾焚燒爐濾袋除塵器收集的飛灰，部分重金屬、氯和堿金屬的含量如表2:表2某焚燒爐飛灰中部分重金屬、氯和堿金屬的含量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>將未經(jīng)提純的硝酸亞鐵溶液按IA/飛灰質(zhì)量比=1:90與飛灰在反應裝置1中混合、攪拌，液固比為1.8:1;并用少量六7jc合硝酸亞鐵固體將系統(tǒng)的pH值調(diào)節(jié)為10.5士0.15,隨后將飛灰-水溶液送入真空抽濾設備2中進行液、固分離，分離出的液體送入噴霧熱風干燥塔6中的噴霧蒸發(fā)(此時關閉真空抽濾設備2與反應裝置1連接的管道)，回收鹽分。通過沖洗裝置7送入相當于飛灰質(zhì)量3.5倍左右的河水或中水沖洗真空抽濾設備2中灰餅，再抽濾，一部分廢水送至前端的反應裝置l中，用作與飛灰混合的處理用水、一部分作為其它方面的循環(huán)用水。處理后的飛灰Cl,Na,K的除去效率分別在90。/c,84%,86%以上。將灰餅通過輸送裝置由真空抽濾設備2中送入壓制設備3，壓制成棒狀或塊狀后通過機動車或輸送帶送至晾曬場4，自然涼干后的棒狀或塊狀的飛灰通過機動車或輸送帶送入焚燒裝置5中焚燒(或與原生垃圾一同混燒)，二噁英在焚燒過程中被分解，殘余物與垃圾灰渣混合可制成高品質(zhì)的建材。上述實施例僅作為本發(fā)明應用的例證，本發(fā)明的應用并不局限于此。經(jīng)去除C1離子和堿金屬，并穩(wěn)定所含重金屬的固體飛灰，除了可采用壓制成型重新進爐焚燒外的熱處理方式，還可采用其它方式的熱處理，如作為生料原料之一燒制普通水泥熟料、燒磚、燒陶粒；或者進行水熱處理及直接煅燒后，作為活性材料添加到任意有需求的場合。本發(fā)明的熱處理與現(xiàn)有熱處理或者熱利用過程相比，其優(yōu)點是無氯離子釋放、不受堿金屬含量限制、無廢氣、重金屬及二噁英的二次污染；所述熱處理前的晾曬放置階段的特征是經(jīng)初步過濾的飛灰成泥餅狀或者成顆粒狀，在晾曬放置過程中，重金屬與氧氣接觸而被穩(wěn)定化，同時泥餅狀或者成型為棒狀或塊狀的飛灰也逐漸硬化并具有一定的強度，適合運輸、回爐再燒、煅燒成陶粒等，遇水時重金屬不再浸出而超標。所述的亞鐵鹽溶液還可以采用鋼材的酸洗廢液，被污染的乳酸亞鐵等，取材非常廣泛。與現(xiàn)有垃圾焚燒飛灰處理方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、采用較低的液固比和在合適的堿性環(huán)境下加入亞鐵鹽，使反應后分離的廢水量少、含鹽量高，可以蒸法回收鹽分，徹底避免了廢水的處理；2、沖洗灰餅進一步降低了飛灰中氯和堿金屬的含量，提高了飛灰的建材品質(zhì)，同時沖洗廢水中重金屬含量極少可以循環(huán)使用，多余的可以用作沖洗廢水；3、整個過程無廢氣排放，飛灰在晾曬放置和直接進入建材制品利用的過程中均不會有重金屬浸出的危險；4、整個過程沒有二噁英的二次污染，成型的飛灰進爐經(jīng)過焚燒過程的高溫處理，徹底降解二噁英，不會對環(huán)境造成二次污染；5、處理過程易實施，處理后的飛灰殘余物資源化利用途徑靈活，不受單一建材行業(yè)的限制，每噸飛灰費用低于現(xiàn)行安全填埋場的處理費用。權利要求1、一種垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于飛灰固化的反應裝置、通過管道與該反應裝置連接的液固分離設備、與該液固分離設備連接的沖洗裝置、通過帶輸送裝置與所述液固分離設備連接的壓制設備；還包括晾曬場、焚燒裝置，所述的壓制設備、晾曬場和焚燒裝置通過運送設備連接起來。2、如權利要求1所述的垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，其特征在于，所述液固分離設備通過管道與蒸發(fā)設備連接，該液固分離設備還通過管道與所述的反應裝置連接。3、如權利要求2所述的垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，其特征在于，所述的液固分離設備為壓濾設備或真空抽濾設備。4、如權利要求3所述的垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，其特征在于，所述的蒸發(fā)設備為噴霧熱風干燥塔或多效蒸發(fā)裝置。5、一種垃圾飛灰無害化處理的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一將垃圾焚燒的飛灰與水和/或亞鐵鹽溶液的進行混合，形成液固狀態(tài)的混合物；步驟二將液固狀態(tài)的混合物進行液、固分離，分離出來的廢液排出處理，再回收，留下的飛灰固體用水再沖洗，沖洗廢水排出，用作步驟一中與飛灰混合的處理用水，多余的沖洗廢水作為循環(huán)用水再利用；步驟三將飛灰固體壓制成棒狀或塊狀，晾干；步驟四將晾干后的飛灰固體送入焚燒裝置焚燒。6、如權利要求5所述的垃圾飛灰無害化處理的方法，其特征在于，將液、固分離出來的廢液送入蒸發(fā)設備，蒸發(fā)回收鹽；將焚燒后的殘余物直接建材化利用或放置一段時間后再建材化利用。7、如權利要求6所述的垃圾飛灰無害化處理的方法，其特征在于，所迷亞鐵鹽溶液為硫酸亞鐵或其7jc合物、硝酸亞鐵鹽或其水合物、氯化亞鐵或其7K合物、乳酸亞鐵中的任一種溶液。8、如權利要求6所述的垃圾飛灰無害化處理的方法，其特征在于，所迷亞鐵鹽溶液為硫酸亞鐵或其7jc合物、硝酸亞鐵鹽或其水合物、氯化亞鐵或其水合物、乳酸亞鐵的混合物而其中含有亞鐵離子廢液的溶液。9、如權利要求7或8所述的垃圾飛灰無害化處理的方法，其特征在于，所述亞鐵鹽溶液與飛灰的質(zhì)量比為鐵飛灰=1:100~1:15;液固比為1:1一3.5:1;所述亞鐵鹽溶液與飛灰充分混合后系統(tǒng)的pH值在9.4~11.6的范圍內(nèi)；在對飛灰固體再沖洗的過程中，使用江水、河水、湖水、自來水、中水或亞鐵鹽溶液的任一種液體來進行沖洗，液固比為4:1_1:1。全文摘要本發(fā)明公開了一種垃圾飛灰無害化處理的系統(tǒng)，其包括用于飛灰固化的反應裝置、通過管道與該反應裝置連接的液固分離設備、與該液固分離設備連接的沖洗裝置、通過帶輸送裝置與所述液固分離設備連接的壓制設備；還包括晾曬場、焚燒裝置，所述的壓制設備、晾曬場和焚燒裝置通過運送設備連接起來。本發(fā)明還公開了垃圾飛灰無害化處理的方法。采用本發(fā)明的處理系統(tǒng)和方法可有效去除飛灰中的氯離子和堿金屬，并穩(wěn)定所含的重金屬，將固化后的飛灰壓制成型后重新進爐焚燒，去除二噁英，可使飛灰徹底無害化，便于下一步的最終處置和資源化利用。文檔編號A62D3/40GK101255991SQ20081006503公開日2008年9月3日申請日期2008年1月9日優(yōu)先權日2008年1月9日發(fā)明者清張,張云月,羅智宇,陳德珍,莉馬申請人:光大環(huán)保工程技術(深圳)有限公司