本发明涉及一种处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的方法，特别是涉及一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的方法，尤其是一种协同处理垃圾焚烧飞灰中二恶英及重金属、垃圾渗滤液中有机污染物及重金属的方法。
背景技术：
垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质。主要来自余热锅炉产生的底灰、反应塔产生的底灰和布袋除尘器收集的粉尘。其中含有大量的重金属和二恶英等剧毒污染物，属于国家规定的危险废物(编号：HW18)，必须进行安全处置。
飞灰的重要特性也是处置的难点是含有二恶英、重金属，并且可溶氯盐含量高。飞灰粒度细，垃圾焚烧产生的二恶英有很大一部分吸附在飞灰表面。同时，飞灰中还含有较高浓度的Pb、Zn、Cr以及Cd等多种有害重金属(如Pb含量高达750～3500mg/kg，Zn含量高达900～3500mg/kg)。并且，垃圾焚烧飞灰中含有大量的可溶氯盐是制约飞灰处置的关键因素，其含量最高可达25％以上。
焚烧飞灰处置方法主要有：水泥固化法、沥青固化法、化学药剂处置法、烧结处置法和熔融处置法等。
水泥固化法在碳酸化(酸化)的作用下，固化体中的重金属及无机盐大部分随着时间的推移将被雨水逐渐溶出，对环境存在着长期的、潜在的威胁。考虑到这些问题飞灰处置场建设和运行的标准将大大提高，水泥固化后增容，运行成本增加，限制了该方法的长期应用。
沥青固化法在处置过程中，必须将飞灰的粒径大小及水分加以适当调整，同时尽量去除杂质，以便使沥青的包覆层能完全覆盖处置物。 处置能力低，沥青使用量大，成本高，较难得到推广使用。
在处理未经均化的飞灰时，若采用化学药剂处置法处置，则高分子螯合剂添加成本会相对较高。由于飞灰组分及重金属存在形态的复杂性，以及对其反应机理缺乏足够的认识和研究，因此，稳定剂市场鱼目混珠、水平参差不齐。
目前，国内除上海、广州、深圳、大连等主要城市的垃圾焚烧厂对焚烧飞灰进行了安全处置之外，大多数垃圾焚烧厂还没有对焚烧飞灰进行必要的妥善处置。常见的方式是采用简易水泥固化和石灰稳定化的方式，但这些处置方式对重金属长期稳定化的效果并不理想，对二恶英类物质的去除和控制作用也很有限，以石灰稳定化处置为例，在低pH值环境中重金属会再度浸出，而造成二次污染。
垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度废水。垃圾渗滤液的水质相当复杂，一般含有高浓度有机物、重金属盐及氨氮，垃圾渗滤液不仅污染土壤及地表水源，还会对地下水造成污染，对于垃圾渗滤液中COD及氨氮的去除已有许多研究，一般多采用生物法处置，但是处置效果不理想，且运行成本相对较高。
在通常情况下，这两种废弃物都是分别处理，所以处理成本高，处理稳定性低。因此，寻找一种处理工艺、处理设备简单，处理成本低廉，并且处理效果显著的工艺就显得尤为重要了。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种处理工艺,处理设备简单、处理成本低廉、处理效果显著的工艺，能够协同处理飞灰中二恶英及重金属、垃圾渗滤液中有机污染物及重金属，实现垃圾焚烧飞灰及垃圾渗滤液的无害化处置，处理工艺合理，处置成本适中，处置效果显著。
为实现上述目的，本发明提供了一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的方法，所述方法包括如下步骤：
A、将飞灰按照固液质量比为1:3～1:10的比例加入到水中，以300～3000r/min的转速搅拌20min～60min，之后在离心机上进行固液分离；
B、将步骤A分离出的固形物与垃圾渗滤液按1:3～1:15的固液质量比例混合，搅拌均匀，形成固液混合物；
C、在步骤B中的固液混合物中加入氧化硅、氧化铝、氧化钙的混合物；
D、将步骤C中的混合物加入反应釜中，检查气密性，确定反应釜气密性良好后把温度参数调节至120～350℃，并将反应釜的压力设置为1.5～17.0Mpa；
E、不断搅拌，当反应釜内的温度升高到设置的温度值后，继续反应1～10h；
F、将处理之后的混合物进行固液分离，之后再把脱水后的固体物进行无害化处理或者资源化利用。
优选地，重复所述步骤A的水洗-分离过程1～2次。
优选地，所述步骤B中氧化硅、氧化铝、氧化钙的质量含量均为1～10％。
优选地，所述反应釜的升温速率为1～10℃/min。
优选地，所述反应釜为耐压反应釜，所述反应釜内部材质为不锈钢、陶瓷或聚四氟乙烯，外部材质为铸铁。
优选地，所述反应釜内带有自动搅拌的装置，在加热过程中不断地匀速搅拌固液混合物。
优选地，步骤F中的固液分离方式为机械压滤脱水或离心脱水。
优选地，按照所述方法处理，当步骤B中氧化硅、氧化铝、氧化钙的含量为飞灰质量的1～5％时，处理后的飞灰的国际毒性当量为小于0.5ng I-TEQ/g。
优选地，按照所述方法处理，当反应釜的温度设置为220℃～350℃时，处理后的飞灰的国际毒性当量为小于0.3ng I-TEQ/g。
优选地，反应釜在处理飞灰及垃圾渗滤液时，溶剂处于亚临界或 者临界状态。
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明提供了一种协同处理飞灰中二恶英及重金属、垃圾渗滤液中有机污染物及重金属的方法，利用处于亚临界或者临界状态下的溶剂具有极强的氧化性，同时处理飞灰中的二恶英及飞灰和垃圾渗滤液中的重金属和有机污染物。与此同时，本发明的处理工艺、处理设备简单，处理成本低廉，并且本发明的方法对二恶英及有机污染物的处理效率极高，重金属离子经处理后具有较强的稳定性，使得处理后的固体物可实现无害化处理或者资源化利用。
进一步，本发明的方法通过将飞灰中氯元素及无机盐洗出，溶解到水洗液里，减少氯盐对设备的腐蚀，并对无机盐有效回收，实现资源循环利用。同时补充可以形成类沸石结构的必要物质，如氧化硅、氧化铝、氧化钙等物质，类沸石结构可吸附重金属等有害物质于空隙中，降低重金属浸出毒性。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供了一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的方法，所述方法包括如下步骤：
A、将飞灰按照固液质量比为1:3～1:10的比例加入到水中，以300～3000r/min的转速搅拌20min～60min，之后在离心机上进行固液分离。优选地，可重复所述步骤A的水洗-分离过程1～2次，以提高水洗效率。在3次水洗后，氯的水洗率可达到99％以上，对设备的腐蚀性显著降低，大幅延长了反应釜的使用寿命。通过将飞灰中氯元素及无机盐洗出，溶解到水洗液里，减少氯盐对设备的腐蚀，并对无机盐有效回收，实现资源循环利用。
B、将步骤A分离出的固形物与垃圾渗滤液按1:3～1:15的的固液质量比例混合，搅拌均匀，形成固液混合物；为了获得较佳的处理效 果，可在其中添加甲醇等醇类物质，也可加入铜粉、铁粉、金属氧化物等物质，作为催化剂，以加快反应速率，节约成本。
C、在步骤B中的固液混合物中加入氧化硅、氧化铝、氧化钙的混合物。优选地，所述步骤B中氧化硅、氧化铝、氧化钙的含量占飞灰质量的比例均为1～5％。通过同时补充可以形成类沸石结构的必要物质，如氧化硅、氧化铝、氧化钙等物质，类沸石结构可吸附重金属等有害物质于空隙中，降低重金属浸出毒性。
D、将步骤C中的混合物加入反应釜中，检查气密性，确定反应釜气密性良好后把温度参数调节至120～350℃，并将反应釜的压力设置为1.5～17.0Mpa。所述反应釜的升温时，其升温速率为1～10℃/min。并且所述反应釜内带有自动搅拌的装置，可以在在加热过程中不断地匀速搅拌固液混合物，使得固液混合物受热均匀，充分反应。由于有着耐压以及防腐蚀要求，优选地，所述反应釜为耐压反应釜，所述反应釜内部材质为不锈钢、陶瓷或聚四氟乙烯，外部材质为铸铁。
E、不断搅拌，当反应釜内的温度升高到设置的温度值后，继续反应1～10h。关闭加热器，自然冷却至室温。反应釜在处理飞灰及垃圾渗滤液时，溶剂处于亚临界或者临界状态。正是由于这种处于亚临界或者临界状态的溶剂具有极强的氧化性，以至于其能够分解二恶英。与此同时，水热反应后飞灰以及垃圾渗滤液中的重金属与飞灰中的硅酸盐形成了具有稳定结构的其他硅铝酸盐，使重金属的浸出毒性降低。
F、将处理之后的混合物进行固液分离，之后再把脱水后的固体物进行无害化处理或者资源化利用。优选地，所述固液分离方式为机械压滤脱水或离心脱水。脱水后的固体物可以直接填埋或者混入水泥填埋，其毒性很低，完全符合国家规定的标准，也可以混入混凝土，进行资源化利用。
本发明提供了一种协同处理飞灰中二恶英及重金属、垃圾渗滤液中有机污染物及重金属的方法，利用处于亚临界或者临界状态下的溶剂具有极强的氧化性，同时处理飞灰中的二恶英及飞灰和垃圾渗滤液中的重金属和有机污染物。优选地，按照所述方法处理，当反应釜的 温度设置为220℃～350℃时，处理后的飞灰的国际毒性当量为小于0.3ng I-TEQ/g。
进一步，本发明的方法通过将飞灰中氯元素及无机盐洗出，溶解到水洗液里，减少氯盐对设备的腐蚀，并对无机盐有效回收，实现资源循环利用。同时补充可以形成类沸石结构的必要物质，如氧化硅、氧化铝、氧化钙等物质，类沸石结构可吸附重金属等有害物质于空隙中，降低重金属浸出毒性。优选地，按照所述方法处理，当步骤B中氧化硅、氧化铝、氧化钙的含量为飞灰质量的1～5％时，处理后的飞灰的国际毒性当量为小于0.5ng I-TEQ/g。
实施例1
在本实施例中，将飞灰按照固液质量比为1:6的比例加入到水中，以2000r/min的转速搅拌20min，之后在离心机上进行固液分离，水洗次数为3次，氯的水洗率可达到99％。之后，往水洗后飞灰中加入无机氧化物，氧化物采用的是氧化钙、氧化硅，添加量为飞灰质量的5％，将混合固形物与垃圾渗滤液按1:4的固液比例混合，反应釜的温度设置为250℃，在反应釜中处理3h。
经过处理后的飞灰二恶英减量96.66％以上，Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等重金属，处理效率分别为96.35％、97.56％、96.25％、98.59％、97.22％、96.81％，处理效率均达到了96％以上，显示出了优良的处理效果。
实施例2
在本实施例中，将飞灰按照固液质量比为1:4的比例加入到水中，以2000r/min的转速搅拌20min，之后在离心机上进行固液分离，水洗次数为2次，氯的水洗率可达到93％。之后，往水洗后飞灰中加入无机氧化物，氧化物采用的是氧化钙、氧化硅，添加量为飞灰质量的3％，将固形混合物与垃圾渗滤液按1:4的固液比例混合，反应釜的温度设置为300℃，在反应釜中处理3h。
经过处理后的飞灰二恶英减量98.12％以上，Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等重金属，处理效率分别为97.12％、97.35％、97.25％、97.86％、97.28％、98.16％，处理效率均达到了97％以上，显示出了优良的处理效果。
实施例3
在本实施例中，将飞灰按照固液质量比为1:8的比例加入到水中，以2000r/min的转速搅拌20min，之后在离心机上进行固液分离，水洗次数为2次，氯的水洗率可达到98％。之后，往水洗后飞灰中加入无机氧化物，氧化物采用的是氧化钙、氧化硅，添加量为飞灰质量的4％，将固形混合物与垃圾渗滤液按1:15的固液比例混合，反应釜的温度设置为275℃，在反应釜中处理5h。
经过处理后的飞灰二恶英减量98.50％以上，Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等重金属，处理效率分别为98.62％、97.12％、98.10％、98.02％、97.22％、98.16％，处理效率均达到了97％以上，显示出了优良的处理效果。
实施例4
在本实施例中，将飞灰按照固液质量比为1:10的比例加入到水中，以2000r/min的转速搅拌20min，之后在离心机上进行固液分离，水洗次数为3次，氯的水洗率可达到99％。之后，往水洗后飞灰中加入无机氧化物，氧化物采用的是氧化钙、氧化硅，添加量为飞灰质量的5％，将固形混合物与垃圾渗滤液按1:3的固液比例混合，反应釜的温度设置为280℃，在反应釜中处理4h。
经过实施例1中描述的处理方式，处理后的废液中，二恶英减量95.12％以上，Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等重金属，处理效率分别为95.12％、96.35％、96.25％、96.95％、96.22％、96.01％，处理效率均达到了95％以上，显示出了优良的处理效果。
实施例5
在本实施例中，将飞灰按照固液质量比为1:3的比例加入到水中，以2000r/min的转速搅拌20min，之后在离心机上进行固液分离，水洗次数为2次，氯的水洗率可达到96％。之后，往水洗后飞灰中加入无机氧化物，氧化物采用的是氧化钙、氧化硅，添加量为飞灰质量的2％，将固形混合物与垃圾渗滤液按1:4的固液比例混合，反应釜的温度设置为350℃，在反应釜中处理3h。
经过实施例1中描述的处理方式，处理后的废液中，二恶英减量97.36％以上，Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等重金属，处理效率分别为97.52％、97.25％、97.56％、98.20％、96.262％、97.81％，处理效率均达到了97％以上，显示出了优良的处理效果。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。