一种将微波水热法应用于生活垃圾焚烧飞灰的处置方法
【专利摘要】本发明公开了一种将微波应用于生活垃圾焚烧飞灰的稳定化方法。将待处理的飞灰与一定浓度的添加剂、水直接加入密闭的聚四氟乙烯容器中，进行微波加热，使飞灰中的重金属得以固化，从而得到稳定化产物。该方法处置后，飞灰中的重金属浸出浓度远低于国标GB16889?2008的限值。利用该稳定化方法能够高效、快速地处理生活垃圾焚烧飞灰等危险废弃物，使之达到安全填埋和后期资源化利用的要求。本发明工艺简单、操作方便、重金属固化率高，并弥补了传统水热处置能耗高、耗时长等缺陷，具有极高的规模化处置生活垃圾焚烧飞灰的实际应用潜力。
【专利说明】
一种将微波水热法应用于生活垃圾焚烧飞灰的处置方法
技术领域
[0001]本发明涉及微波加热应用以及危险废弃物处置领域，尤其涉及一种生活垃圾焚烧飞灰的稳定化方法。
【背景技术】
[0002]在我国的城市生活垃圾处理构成中，焚烧处理占比逐年提高，城市生活垃圾焚烧处理从2004年5.55%上升至2014年的32.5%，其中2014年全国垃圾焚烧处理量已高达5329.9万吨。生活垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)中含有大量的重金属、含氯有机物、硫化物、二噁英等有毒有害成分，已被列入《国家危险废物名录》，因此我们必须重视焚烧飞灰的无害化处置。
[0003]目前，在我国应用较多的是水泥固化和化学药剂稳定化这两种方法。前者虽有工艺设备简单、价格低廉等优点，但也存在重金属固化效果欠佳以及填埋体积增加的缺点，而后者则由于很难找到一种普遍适用的化学稳定剂，不利于大规模应用，而且飞灰处理后的脱水滤液中含溶解性盐类及悬浮状重金属类，需要进行二次处理，否则极有可能造成二次污染，这都是制约药剂稳定化规模化应用的主要原因。而热处置技术，在固定重金属方面有很好的表现，但由于其高能耗、高成本、高技术的特点，无法在我国等发展中国家实现大规模的推广应用。而传统水热法在技术、环境方面都有很大的优势，但是经济性仍然欠佳，是制约未其实现大规模的应用的主要障碍。
[0004]针对现有传统水热法经济性不足的缺点，本发明以降低能耗、提高效率和减少二次污染为指导思想，提出了一种将微波水热应用于生活垃圾焚烧飞灰的方法，进一步改进传统水热固化法存在的不足。
【发明内容】
[0005]本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出一种相较传统水热法，工艺简单、耗时更短、耗能更低、成本更低的垃圾焚烧飞灰处置方法，为大规模处置生活垃圾焚烧飞灰等危险废物的工艺推广提供技术支持。
[0006]一个方面，本发明提出了一种相较于传统碱性水热添加剂，如氢氧化钠，更优的添加剂。本发明所使用的添加剂为可溶性磷酸盐，将可溶性磷酸盐用于微波水热工艺是本发明的一大特点。在微波加热过程中，快速形成沸石，包括含磷沸石和其他常见沸石，同时在沸石的作用下对飞灰中重金属进行吸附、稳定作用，实现垃圾焚烧飞灰中重金属的有效固化，从而得到稳定化产物。且相对于水和飞灰在传统加热条件下所形成的沸石，本发明中微波、磷酸盐、水和飞灰的共同作用形成的沸石具有更强的重金属吸附能力。且添加剂成本相对与氢氧化钠更低，具有更理想的固化效果，且不会产生二次污染。此外，本发明的稳定化产物，具备极高的资源化利用潜力。
[0007]另一方面，根据本发明的实施例，每千克飞灰所需的添加剂用量仅为0.50-1.50mol，水的用量为1-2L。在此用量下，可以使得垃圾焚烧飞灰中的重金属得到有效的固化，达到国标的要求，并大幅度减少过程水的产生，同时添加剂成本得以降低。
[0008]根据本发明的实施例，在添加剂、水、飞灰混合的过程中，无需搅拌，也不需要养护时间，直接进行微波加热，大大减少了人力或电力、时间的消耗，同时也大大提高飞灰的处置效率。当然对添加剂、水、飞灰混合的过程先进行搅拌混合，再进行微波加热也能实现本发明的效果，仍属于本发明的保护范围。
[0009]根据本发明的实施例，本发明处理的飞灰无需预处理即可按本发明的方法进行稳定化处理，完全避免了预处理步骤带来的设备和成本投入，当然对飞灰进行预处理再根据本发明的方法进行稳定化处理仍然能实现飞灰中重金属进行吸附、稳定作用，也属于本申请的保护范围。
[0010]根据本发明的实施例，微波加热所需的温度仅为150-200°C，持续时间仅为1分钟，大幅度降低了传统水热的高能耗问题，极大地提高了飞灰处置效率，是本发明的一个巨大优势，为水热固化法在我国的实际应用提高了可行性。
[0011]根据本发明的实施例，经过本发明的工艺处置后，稳定化产物在环境中的稳定性更强，对填埋环境的要求更低。经检测，PH安全范围由原始飞灰的7.5-11拓宽到了 5-13，在此PH范围内几乎没有重金属渗出，非常安全，因此稳定化产物对pH的适应能力更强。
[0012]根据本发明的实施例，本发明的工艺处置后，过程水的产生量非常小，而且水中的重金属含量非常低。
[0013]本发明的优点将在下面的实践案例中更进一步体现。
【附图说明】
[0014]图1是本发明处置方法流程图。
【具体实施方式】
详见图1。
[0015]实施例1
[0016]原料:待处理垃圾焚烧飞灰I，飞灰中超标重金属的原始浸出浓度如下:Cd1.948mg/l，Cr 2.213mg/l，Cu 64.787mg/l，Ni 1.521mg/l，Pb 7.851mg/l，Zn 124.5mg/l。
[0017]处理方法:以每千克待处理的垃圾焚烧飞灰1、1.5mol的Na2HPO4和21水的比例，将三者分别加入到密闭容器中，在200°C温度下微波加热10分钟，然后进行液固分离，得到稳定化产物。采用固体废弃物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法(HJ/T300-2007)对稳定化产物进行重金属浸出浓度的测定。
[0018]测定结果:Cd0.1447mg/l ,Cr 0.1615mg/l ,Cu 19.58mg/l ,Ni 0.4897mg/l，Pb
0.0765mg/l，Zn 34.90mg/l。
[0019]结论:在该条件下，重金属固化率平均可达80%以上，其中对重金属Cd、Cr、Pb的固化率均为90%以上。微波处置后，稳定化产物中出现多种沸石，且具有很强的重金属吸附能力，使得原始飞灰中的重金属被大量吸附、稳定。稳定化产物中的所有重金属浸出浓度都符合国标GB16889-2008中所规定的填埋要求，可以实现安全填埋。
[0020]实施例2
[0021]原料:待处理垃圾焚烧飞灰2，飞灰中超标重金属的原始浸出浓度如下:Cd0.6025mg/l，Pb 0.4639mg/l0
[0022]处理方法:以每千克待处理的垃圾焚烧飞灰、1.0mol的Na2HPO4和2L水的比例，将三者分别加入到密闭容器中，在150°C温度下微波加热10分钟，然后进行液固分离，得到稳定化产物。采用固体废弃物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法(HJ/T300-2007)对处置后飞灰进行重金属浸出浓度的测定。
[0023]测定结果:Cd0.1468mg/l ,Pb 0.0645mg/l
[0024]结论:所有重金属离子的浸出浓度都符合填埋要求，在该条件下，对重金属Cd、Pb的固化率分别为76%，82 %。
[0025]实施例3
[0026]原料:实施例1中所得到的稳定化产物
[0027]处理方法:将实施例中所得到的稳定化产物分别与一系列不同浓度的HNO3和NaOH混合溶液混合于普通塑料封口容器中，混合比例为每千克稳定化产物中加入201混合溶液，并将装有飞灰、混合溶液的容器以每分钟30转的转速进行翻转18小时，结束后进行固液分离，对溶液进行pH以及重金属含量检测。
[0028]测定结果:当分离后溶液的pH为5-13时，溶液中几乎没有检测到重金属。
[0029]结论:稳定化产物具有很强的抗酸、抗碱性，环境稳定性很高，非常有利于填埋处置，同时也为资源化利用提供了很高的可行性。
【主权项】
1.一种将微波水热法应用于生活垃圾焚烧飞灰的处置方法，其特征在于，该方法的步骤如下:飞灰直接加入到抗高温高压的密闭容器，再加入添加剂和水，然后进行微波加热，从而得到含有沸石的稳定化产物。2.根据权利要求1所述的处置方法，其特征在于，所述添加剂为可溶性磷酸盐。3.根据权利要求1所述的处置方法，其特征在于，每千克飞灰需要的可溶性磷酸盐用量为0.5-1.5mol，需要的水的用量为1-2L。4.根据权利要求1所述的处置方法，其特征在于，所述的飞灰加入密闭容器前无需经过预处理。5.根据权利要求1-4中任一项所述的处置方法，其特征在于，所述的飞灰、添加剂和水加入密闭容器后不经搅拌步骤直接进行微波加热。6.根据权利要求1所述的处置方法，其特征在于，微波加热温度为150-200Γ。7.根据权利要求1所述的处置方法，其特征在于，微波加热时间小于15分钟。
【文档编号】B09B3/00GK106077031SQ201610472920
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】蒋旭光, 邱琪丽, 陆胜勇, 倪明江, 严建华, 池涌, 李晓东, 马增益, 金余其, 王飞, 黄群星, 薄拯, 岑可法
【申请人】浙江大学