本发明属于危险废物治理环保技术领域，涉及一种垃圾焚烧飞灰固化螯合方法，特别涉及一种能够对垃圾焚烧飞灰中重金属进行固化稳定的方法。
背景技术：
目前，垃圾焚烧技术已成为我国大中城市生活垃圾处理的主要手段。特别是2003年以来，垃圾焚烧厂数量快速增加，焚烧处理能力急剧提升。至2013年，垃圾焚烧处理量较2003年增长8倍以上，垃圾焚烧量所占垃圾处理比例由2003年3.69％发展至2013年的26.8％。截至2014年5月，全国共有178座垃圾焚烧发电厂，2015年依照相关规划，投产和在建的生活垃圾焚烧厂有望超过300座，生活垃圾焚烧处置能力将达1.0×108t/a。
垃圾焚烧飞灰是在生活垃圾焚烧过程中无机组分经过剧烈复杂的热化学反应，以及扩散、破碎、凝结等物理作用，最终经烟气净化装置收集得到的细微颗粒物。我国环保总局2001年颁布的《危险废物污染防治技术政策》中，把生活垃圾焚烧飞灰定为危险废物，规定：“生活垃圾焚烧产生的飞灰必须单独收集”“生活垃圾焚烧飞灰在生产地必须进行必要的固化和稳定化处理之后方可运输”“生活垃圾焚烧飞灰须进行安全填埋处置”。在2016年颁布的《国家危险废物名录》中明确，垃圾焚烧飞灰通过填埋或水泥窑协同处理手段时，可根据条例进行豁免。
固化稳定化技术由于其良好的效果、处理时间短、适用范围广等优点，是我国目前垃圾焚烧飞灰处理的主要方式。但是，大部分垃圾焚烧发电厂采用的飞灰处理方法粗糙简单，并无强调搅拌时间及加药顺序，且没有成型过程，固化稳定化后的飞灰松散凌乱，做不到紧密接触，从而导致飞灰固化稳定化剂混合不均引起的剂的浪费，飞灰中的重金属固化稳定化的不完全，以及后期潜在的二次污染。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种垃圾焚烧飞灰固化螯合方法，能够提高垃圾焚烧飞灰固化稳定效率，增强药剂反应效果。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种垃圾焚烧飞灰固化螯合方法，该方法包括如下步骤：
1)将待处理的垃圾焚烧飞灰与固化剂按照一定的比例混合，搅拌均匀，得固化飞灰；
2)向上述的固化飞灰中喷洒一定量的螯合剂，搅拌均匀，得固化螯合飞灰；
3)将上述固化螯合飞灰放入压实模具内进行压实成型，养护3-7天，得垃圾焚烧飞灰固化体。
进一步地，步骤1)中的固化剂为矿渣、粉煤灰、流化床飞灰、矸石尾矿、高硅多杂江河淤泥沙、热活化高岭土、偏高龄土、矾土水泥、铝酸盐水泥、硅粉、钢渣、赤泥中的一种或多种的混合物。
进一步地，步骤2)中的稳定剂为无机稳定剂或有机稳定剂；所述无机稳定剂为硫化钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种的混合物；所述有机稳定剂为氨基二硫代甲酸型螯合树脂、二硫代甲酸盐衍生物、三聚硫氰酸三钠中的一种或多种的混合物。
进一步地，步骤1)中固化剂的质量为待处理的垃圾焚烧飞灰的质量的10-50％。
进一步地，步骤2)中的添加的稳定剂的质量为步骤1)中待处理的垃圾焚烧飞灰的质量的0.3-10％。
进一步地，步骤3)中压实成型处理的压力为20-50kn。
进一步地，步骤2)中所得的固化螯合飞灰的固液比值为0.15-0.25。
进一步地，步骤1)中的搅拌时间和步骤2)中的搅拌时间均为60s，步骤1)中的搅拌为先快速搅拌30s再慢速搅拌30s，步骤2)中的搅拌为先快速搅拌30s再慢速搅拌30s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的垃圾焚烧飞灰固化螯合方法先将飞灰和固化剂进行干混搅拌，再喷洒稳定剂进行湿洒搅拌，后对其进行一定压力的压实成型，实现了飞灰和药剂的充分接触和反应，有利于减少使用的药剂比例，提高飞灰中重金属的处理效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种垃圾焚烧飞灰固化螯合方法，该方法包括如下步骤：
1)将待处理的垃圾焚烧飞灰与固化剂按照一定的比例混合，搅拌均匀，得固化飞灰；
2)向上述的固化飞灰中喷洒一定量的螯合剂，搅拌均匀，得固化螯合飞灰；
3)将上述固化螯合飞灰放入压实模具内进行压实成型，养护3-7天，得垃圾焚烧飞灰固化体。
本发明实施例提供的垃圾焚烧飞灰固化螯合方法能实现飞灰与固化剂的均匀混合、固化飞灰与与稳定剂的均匀反应，并且能够形成密实的固化体，提高了飞灰固化稳定效果，并且降低其重金属浸出毒性，从而减少对周围环境的污染。
本发明实施例提供的垃圾焚烧飞灰固化螯合方法所采用的装置包括干混搅拌单元、湿洒搅拌单元和压实成型单元；待处理的垃圾焚烧飞灰与固化剂的混合在干混搅拌单元完成，干混搅拌单元包括固化剂固体储仓、第一提升机、桨叶式搅拌机和搅拌罐；固化飞灰与螯合剂的湿洒搅拌在湿洒搅拌单元完成，湿洒搅拌单元包括螯合剂液体储仓、第二提升机、高压喷嘴、桨叶式搅拌机和搅拌罐；固化螯合飞灰的压实成型在压实成型单元完成，压实成型单元包括滑轮、重力压块和试件模具；试件模具设有用来放置固化螯合飞灰凹槽；重力压块与的底部与凹槽尺寸相配合，通过连接滑轮向下对固化螯合飞灰进行压实，压实后，采用叉车将固化体移至制放置地点在室温下养护3-7天。
进一步地，步骤1)中的固化剂为矿渣、粉煤灰、流化床飞灰、矸石尾矿、高硅多杂江河淤泥沙、热活化高岭土、偏高龄土、矾土水泥、铝酸盐水泥、硅粉、钢渣、赤泥中的一种或多种的混合物。
进一步地，步骤2)中的稳定剂为无机稳定剂或有机稳定剂；所述无机稳定剂为硫化钠、磷酸二氢钠、磷酸钠、硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种的混合物；所述有机稳定剂为氨基二硫代甲酸型螯合树脂(dtcr)、二硫代甲酸盐衍生物(ep110)、三聚硫氰酸三钠(tmt)中的一种或多种的混合物。
进一步地，步骤1)中固化剂的质量为待处理的垃圾焚烧飞灰的质量的10-50％。
进一步地，步骤2)中的添加的稳定剂的质量为步骤1)中待处理的垃圾焚烧飞灰的质量的0.3-10％。
进一步地，步骤3)中压实成型处理的压力为20-50kn，可以有效提高飞灰固化体的强度。
进一步地，步骤2)中所得的固化螯合飞灰的固液比值为0.15-0.25，其中固相为垃圾焚烧飞灰和固化剂混合物，液相包括螯合剂及对液体稳定试剂的稀释或对固体稳定试剂的溶解所添加的水。
进一步地，步骤1)中的搅拌时间和步骤2)中的搅拌时间均为60s，步骤1)中的搅拌为先快速搅拌30s再慢速搅拌30s，步骤2)中的搅拌为先快速搅拌30s再慢速搅拌30s，其中快速搅拌的转速为100-300r/min，慢速搅拌的转速为30-80r/min；先快速搅拌再慢速搅拌能实现垃圾焚烧飞灰与固化剂的均匀混合及固化飞灰与螯合剂的均匀混合，实现了飞灰与药剂的充分接触和反应，提高垃圾焚烧飞灰固化稳定效率。
实施例一
取1000g某垃圾焚烧发电厂正常运行期间不同时段的飞灰混合物，加入100g矿渣，先在100r/min下快速搅拌30s再在30r/min下慢速搅拌30s，得固化飞灰；然后以喷洒方式加入3g的tmt剂，先在100r/min下快速搅拌30s再在30r/min下慢速搅拌30s，得到固化螯合飞灰；其中固化螯合飞灰的固液比为0.15，形成均匀的粒状混合物，再在压实模具内，在20kn的压力下压实成型，养护3天，得垃圾焚烧飞灰固化体；对该垃圾焚烧飞灰固化体进行毒性实验，超标元素pb(14.40mg/l)的浸出浓度为0.06mg/l，cd(4.39mg/l)的浸出浓度为0.03mg/l，，均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)中的污染浓度限值。
实施例二
取1000g某垃圾焚烧发电厂正常运行期间不同时段的飞灰混合物，加入170g的粉煤灰与矾土水泥的混合物，先在150r/min下快速搅拌30s再在50r/min下慢速搅拌30s，得固化飞灰；然后以喷洒方式加入35g的dtcr剂，先在150r/min下快速搅拌30s再在50r/min下慢速搅拌30s，得到固化螯合飞灰；其中固化螯合飞灰的固液比为0.21，形成均匀的粒状混合物，再在压实模具内，在38kn的压力下压实成型，养护5天，得垃圾焚烧飞灰固化体。对该垃圾焚烧飞灰固化体进行毒性实验，超标元素pb(20.01mg/l)的浸出浓度为0.21mg/l，cd(8.34mg/l)的浸出浓度为0.08mg/l，cr(7.43mg/l)的浸出浓度为0.42mg/l，所有重金属浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)中的污染浓度限值。
实施例三
取1000g某垃圾焚烧发电厂正常运行期间不同时段的飞灰混合物，加入370g热活化高岭土的混合物，先在150r/min下快速搅拌30s再在50r/min下慢速搅拌30s，得固化飞灰；然后以喷洒方式加入65g的dtcr剂和tmt剂的混合物，先在150r/min下快速搅拌30s再在50r/min下慢速搅拌30s，得到固化螯合飞灰；其中固化螯合飞灰的固液比为0.21，形成均匀的粒状混合物，再在压实模具内，在38kn的压力下压实成型，养护7天，得垃圾焚烧飞灰固化体。对该垃圾焚烧飞灰固化体进行毒性实验，cr(16.23mg/l)的浸出浓度为0.29mg/l，所有重金属浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)中的污染浓度限值。
实施例四
取1000g某垃圾焚烧发电厂正常运行期间不同时段的飞灰混合物，加入250g的硅粉和赤泥的混合物，先在100r/min下快速搅拌30s再在30r/min下慢速搅拌30s，得固化飞灰；然后以喷洒方式加入45g的dtcr剂和ep110剂的混合物，先在100r/min下快速搅拌30s再在30r/min下慢速搅拌30s，得到固化螯合飞灰；其中固化螯合飞灰的固液比为0.25，形成均匀的粒状混合物，再在压实模具内，在38kn的压力下压实成型，养护7天，得垃圾焚烧飞灰固化体。对该垃圾焚烧飞灰固化体进行毒性实验，超标元素pb(16.31mg/l)的浸出浓度为0.17mg/l所有重金属浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)中的污染浓度限值。
实施例五
取1000g某垃圾焚烧发电厂正常运行期间不同时段的飞灰混合物，加入430g矸石尾矿，先在300r/min下快速搅拌30s再在80r/min下慢速搅拌30s，得固化飞灰；然后以喷洒方式加入80的磷酸二氢钠剂，先在300r/min下快速搅拌30s再在80r/min下慢速搅拌30s，得到固化螯合飞灰；其中固化螯合飞灰的固液比为0.18，形成均匀的粒状混合物，再在压实模具内，在50kn的压力下压实成型，养护3天，得垃圾焚烧飞灰固化体；对该垃圾焚烧飞灰固化体进行毒性实验，超标元素pb(9.11mg/l)的浸出浓度为0.17mg/l，cd(2.34mg/l)的浸出浓度为0.02mg/l，cr(5.43mg/l)的浸出浓度为0.43mg/l，均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)中的污染浓度限值。
实施例六
取1000g某垃圾焚烧发电厂正常运行期间不同时段的飞灰混合物，加入500g的矸石尾矿与钢渣的混合物，先在300r/min下快速搅拌30s再在80r/min下慢速搅拌30s，得固化飞灰；然后以喷洒方式加入100g的硫化钠与磷酸钠的混合物，先在300r/min下快速搅拌30s再在80r/min下慢速搅拌30s，得到固化螯合飞灰；其中固化螯合飞灰的固液比为0.21，形成均匀的粒状混合物，再在压实模具内，在50kn的压力下压实成型，养护5天，得垃圾焚烧飞灰固化体。对该垃圾焚烧飞灰固化体进行毒性实验，cd(4.34mg/l)的浸出浓度为0.01mg/l，cr(17.43mg/l)的浸出浓度为0.47mg/l，所有重金属浸出浓度均满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)中的污染浓度限值。
结果表明，本发明实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五及实施例六中的固化稳定化后的垃圾焚烧飞灰中，所有重金属浸出浓度均可以达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)中的污染浓度限值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。