一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺的制作方法

本发明属于垃圾处理领域，涉及一种焚烧飞灰的处理工艺，尤其涉及一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺。

背景技术：

生活垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)是指在烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、余热锅炉等)中收集而得的残余物。由于焚烧过程中重金属的挥发和迁移，使飞灰中富集了大量重金属，如hg、pb、cd、cu、cr、zn、ni等。在现有文献报道中，我国飞灰中，zn最高可达17000mg/kg，cu最高可达12000mg/kg，pb最高可达30000mg/kg，cd最高可达5000mg/kg，cr最高可达3500mg/kg，ni最高可达1500mg/kg。重金属一旦进入人体将很难排出体外，富集到一定程度，会直接伤害人体的神经系统、消化系统、生殖系统、免疫系统和骨骼，引起人体酶活性降低、语言及运动障碍、肝肾损害、骨质流失、致癌、致畸、致突变、神经衰弱、贫血、甚至死亡。飞灰早在2008年被列入《国家危险废物名录》，并仍出现在2016年版的《国家危险废物名录》，属危险工业固体废物。近年来，我国生活垃圾焚烧发电得到快速发展。截止2019年底，全国已建成生活垃圾焚烧厂400座，年处理垃圾量2000万吨。焚烧技术发展的同时，也带来了每年近600万吨飞灰，占我国每年各类危险废物产生总量的近12％。飞灰，这一危险工业固体废物的处理问题，是目前亟待的环境问题之一。目前，飞灰这一危险工业固体废物的主要处理方式是固化稳定化后进行填埋。虽然2016年版的《国家危险废物名录》对稳定化后的飞灰进入生活垃圾填埋场实施了豁免管理，但是在垃圾围城的现状下，填埋只是权宜之计。

现有垃圾焚烧飞灰的处置主要有以下几种方法：1)水泥固化法，固化处理是利用固化剂与垃圾焚烧飞灰混合后形成固化体，从而减少重金属的溶出。水泥是最常见的危险废物固化剂，因此工程中常采用水泥对焚烧飞灰进行固化处理。也有很多工程是水泥垃圾危废掺烧的运行案例，利用水泥要实现对危废的处置。2)熔融固化技术，经加热熔融，焚烧飞灰中的二嗯英等有机污染物会发生高温分解，再将熔渣快速冷却形成致密且稳定的玻璃体，从而有效控制重金属的浸出。3)烧制陶粒技术，cn1830885利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法中提出了一种利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法。其原料组成为：飞灰20％～80％，其余为黏土。这些原料经配料、造粒、高温煅烧后即可制成陶粒产品。

上述这些飞灰的处置技术除了填埋之外，大多采用热处理、固化等方式，均需要单独运输后进行处理，并没有将飞灰的处置与垃圾处理工艺进行结合，产生额外的投资费用与处理成本，造成垃圾焚烧发电利润降低。

垃圾渗滤液为一种高浓度有机废水，其水质成分较为复杂，垃圾渗滤液bod5和cod浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高，微生物营养元素比例失调等。传统处理工艺如：预处理→微生物处理→膜吸附过滤、预过滤→蒸汽压缩分离水→吸收气体等均侧重在对渗滤液中的重金属、有机cod物质进行降解、脱除，从而实现废水的达标排放，并没有实现其资源化、能源化过程。

cn102583823a提供了一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的方法，该方法依次将焚烧飞灰、垃圾渗滤液、空气/氧气注入至高温高压反应釜中进行无害化处置，垃圾渗滤液和垃圾焚烧飞灰的液/固比可以根据垃圾焚烧厂实际情况而定，反应温度为150℃～250℃，注入氧气的浓度为垃圾渗滤液原始cod的1.2倍。该方法需在高温高压反应釜中进行，耗能高，且需要对后续液体废物再次进行无害化处理，处理工艺繁琐。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，所述工艺符合垃圾发电整体工艺，不仅实现了垃圾飞灰的减量化，还可实现飞灰中二噁英物质的催化降解、重金属物质的富集与固化，以及渗滤液中重金属的固化、有机物作为燃料提供热值等，同时利用其中的重金属的催化作用对烟气中的硫氮污染物进行部分脱除，具有显著的社会经济效益。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将所述垃圾渗滤液以及所述焚烧飞灰，与成型助剂以及助溶剂混合得到混合料；

(2)将步骤(1)所述混合料通过成型工艺制备成颗粒或块状样品，并对所述样品进行焚烧。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述垃圾渗滤液包括垃圾焚烧发电前端的发酵工段和/或垃圾填埋场所产生的高cod浓度且含重金属的渗滤液。

优选地，所述高cod浓度为1×10⁴～1×10⁶mg/l。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述焚烧飞灰包括垃圾焚烧过程中捕集得到的含有重金属及二噁英的颗粒废弃物。

优选地，步骤(1)所述垃圾渗滤液与所述焚烧飞灰混合的质量比为1:2～1:5，如1:2.2、1:2.5、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.5、1:3.8、1:4、1:4.2、1:4.5或1:4.8等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的工艺同样适用。

本发明中，将垃圾发酵产生的渗滤液与垃圾焚烧过程产生的飞灰通过添加成型助剂与熔融助剂，通过挤出或是碾压成型，制备成一定尺寸的样品，将样品焚烧，成型颗粒中的有机物进行充分燃烧，同时高温促使其中二噁英在重金属氧化物的作用下发生裂解，实现飞灰中二噁英与渗滤液中有机物的消除；与此同时，飞灰成型过程中添加的助熔剂，在炉膛高温条件下，能够与飞灰中的无机物组成烧结，形成类似陶瓷玻璃体物质，实现重金属物质的封存；此外，重金属氧化物及飞灰中碱金属氧化物在高温下对烟气中so2进行部分吸收固化、对nox具有部分催化还原效果，从而达到部分减排nox、so2的目的。经过炉膛煅烧之后，成型颗粒物与炉渣进行排除，达到飞灰减排的目的。

本发明中，颗粒或块状样品的当量直径可以是10～100mm，如20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm或90mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的工艺同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述成型助剂包括粘结剂和润滑剂。

作为本发明优选的技术方案，所述粘结剂包括聚乙烯醇和/或纤维素。

优选地，所述粘结剂的添加量为所述垃圾渗滤液以及所述焚烧飞灰总质量的0.5～5.0％，如1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％或4.5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的工艺同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述润滑剂包括脂肪酸类润滑剂。

优选地，所述脂肪酸类润滑剂包括脂肪酸、油酸或植物油中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：脂肪酸和油酸的组合、油酸和植物油的组合、植物油和脂肪酸的组合或脂肪酸、油酸和植物油的组合等。

优选地，所述润滑剂的添加量为所述垃圾渗滤液以及所述焚烧飞灰总质量的0.5～3.0％，如0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、1.8％、2.0％、2.2％、2.5％或2.8％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的工艺同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述助溶剂包括硼酸化合物、氟化物或纳米金属氧化物中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硼酸化合物和氟化物的组合、氟化物和纳米金属氧化物的组合、纳米金属氧化物和硼酸化合物的组合或硼酸化合物、氟化物和纳米金属氧化物的组合等。

其中，硼酸化合物可以可以是硼砂、硼酸或硼酐等；氟化物可以是萤石、氟化钠或冰晶石等；纳米金属氧化物可以是氧化铁或氧化钙等。

优选地，所述助溶剂的添加量为所述垃圾渗滤液以及所述焚烧飞灰总质量的5～15％，如6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％或14％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的工艺同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述成型工艺包括压制工艺、挤出工艺或滚球工艺中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：压制工艺和挤出工艺的组合、挤出工艺和滚球工艺的组合、滚球工艺和压制工艺的组合或压制工艺、挤出工艺和滚球工艺的组合等。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述焚烧的方法包括使用垃圾焚烧工艺的余热以及高温工段对所述样品进行焚烧。

优选地，所述高温工段的焚烧温度为900～1000℃，如910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃或990℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的工艺同样适用。

作为本发明优选的技术方案，上述垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺包括以下步骤：

(1)将垃圾焚烧发电前端的发酵工段和/或垃圾填埋场所产生的高cod浓度且含重金属的渗滤液以及垃圾焚烧过程中捕集得到的含有重金属及二噁英的颗粒废弃物，与粘结剂、润滑剂以及助溶剂混合得到混合料；

所述粘结剂包括聚乙烯醇和/或纤维素，所述润滑剂包括脂肪酸类润滑剂，所述助溶剂包括硼酸化合物、氟化物或纳米金属氧化物中的任意一种或至少两种的组合；

(2)将步骤(1)所述混合料通过成型工艺制备成颗粒或块状样品，并使用垃圾焚烧工艺的余热以及高温工段对所述样品进行焚烧，所述高温工段的焚烧温度为900～1000℃；

所述成型工艺包括压制工艺、挤出工艺或滚球工艺中的任意一种或至少两种的组合。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，所述工艺符合垃圾发电整体工艺，不仅实现了垃圾飞灰的减量化，还可实现飞灰中二噁英物质的催化降解、重金属物质的富集与固化；

(2)本发明提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，所述工艺可将渗滤液中重金属的固化、有机物作为燃料提供热值；

(3)本发明提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，所述工艺利用其中的重金属的催化作用对烟气中的硫氮污染物进行部分脱除，具有显著的社会经济效益。

附图说明

图1本发明实施例1中使用的垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺的流程示意图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

本发明具体实施方式中处理的垃圾渗滤液与焚烧飞灰的来源为垃圾焚烧发电工厂所产生的渗滤液与焚烧飞灰。

实施例1

本实施例提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，其流程如图1所示，所述工艺包括以下步骤：

(1)将所述垃圾渗滤液以及所述焚烧飞灰，与聚乙烯醇、脂肪酸以及萤石按照质量比100:2:1:5混合得到混合料，所述垃圾渗滤液与所述焚烧飞灰混合的质量比为1:2；

(2)将步骤(1)所述混合料通过挤出工艺制备成颗粒状样品，并使用垃圾焚烧工艺的余热以及高温工段对所述样品进行焚烧，所述高温工段的焚烧温度为900℃。

实施例2

本实施例提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将所述垃圾渗滤液以及所述焚烧飞灰，与纤维素、油酸以及硼酸化合物按照质量比100:3:2:10混合得到混合料,所述垃圾渗滤液与所述焚烧飞灰混合的质量比为1:3；

(2)将步骤(1)所述混合料通过滚球工艺制备成颗粒状样品，并使用垃圾焚烧工艺的余热以及高温工段对所述样品进行焚烧，所述高温工段的焚烧温度为1000℃。

实施例3

本实施例提供一种垃圾渗滤液与焚烧飞灰协同处理工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将所述垃圾渗滤液以及所述焚烧飞灰，与纤维素、植物油以及纳米金属氧化物按照质量比100:1:3:15混合得到混合料,所述垃圾渗滤液与所述焚烧飞灰混合的质量比为1:5；

(2)将步骤(1)所述混合料通过压制工艺制备成块状样品，并使用垃圾焚烧工艺的余热以及高温工段对所述样品进行焚烧，所述高温工段的焚烧温度为950℃。

对比例1

本对比例1中除了将所述垃圾渗滤液替换为等质量的水外，其余条件均与实施例1相同。

对比例2

本对比例直接将所述垃圾渗滤液进行步骤(2)的焚烧工艺，不进行与焚烧飞灰的混合。

对实施例1-3以及对比例1和2产生的，类陶瓷玻璃体物质中二噁英的含量，以及焚烧过过程中排出的气体的二噁英、so2以及nox的含量进行测试，且结果如表1所示。飞灰消纳量超过90％，直接形成一般固废存在于炉渣中。

表1

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

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