专利名称：一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置及其脱除方法
技术领域：
本发明属于环境工程技术领域。具体涉及一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置及其脱除方法。
背景技术：
固体废弃物焚烧处理最大限度地实现污泥的减量化、无害化、资源化，而且可以减少占用土地资源和回收利用热能，与其他处置方法相比具有明显的优势。随着城市污泥焚烧方式的普遍采用和推广，导致焚烧飞灰大量产生。飞灰中含有高浸出浓度的重金属、盐类以及高毒性的二噁英、呋喃(PCDD/FS)等有害物质，若不进行妥善处理或处置，重金属及有害物质将在生态环境中迁移，污染地下水、土壤和空气，最终危害人类健康。目前，国内外对污泥焚烧飞灰无害化处理方法主要有以下4种熔融固化/玻璃化；水泥固化；化学药剂稳定化；酸或其他溶剂提取法。这些经无害化技术处理过的飞灰，从环境长期的安全性考虑， 仍会对环境构成潜在的危害。目前，常用于脱除飞灰中重金属Pb的方法多是物理化学法，即飞灰经过水洗后， 除去飞灰中大量的钠、钾和钙等盐分，减小飞灰的碱性，然后用酸或碱对飞灰中重金属进行提取。但是这种方法还存在很多问题，如提取过程中产生的废水和废酸碱液必须进行严格处理。因此具有流程长、投资和运行费用高、易产生严重二次污染、综合效益低等缺点。因此，高温熔融固化的研究基础上，利用“逆向”处理法，即在高温热处理过程中，结合飞灰中重金属的沸点控制炉温，并且在氯化剂的存在下，使重金属Pb在加热过程中最大限度挥发并回收，这不仅解决了飞灰的无害化问题，而且回收了有用的重金属Pb资源。
发明内容
为解决以上飞灰中脱除重金属Pb的不足，本发明的目的是提供一种工艺简单，操作方便，降低成本的一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置与脱除方法。通过这种技术处理后的污泥焚烧飞灰，可以明显降低飞灰中的易挥发元素Pb，从而降低污泥焚烧飞灰的毒性，以便飞灰的下一步处理处置。本发明提供的一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置主体采用高温气氛管式电炉，炉膛材料采用多晶莫来纤维真空吸附剂制成，高温气氛管式电炉中安装刚玉管，刚玉管两端分别连接导管，导管前端连接供气装置，后端连接尾气吸收装置，各装置之间均密封连接；高温气氛管式电炉还连接温控仪，温控仪的温度调节范围为O 1600°C;尾气吸收装置是至少两个连续的吸收瓶，上述吸收瓶连接的导管还连接抽气泵。上述吸收瓶放置在冰槽中，吸收瓶中有吸收液，吸收液为质量百分比5% 10%HN03。吸收液的主要目的是吸收飞灰高温过程中产生的尾气，尾气满足大气污染物排放标准。上述供气装置是装有保护气的钢瓶，压力可调，保护气为惰性气体，供气装置以 100mL/min的速率吹入载气，以带出从飞灰中蒸发出的污染气体。
上述尾气吸收装置在吸收瓶后还连接硅胶过滤装置。上述导管还连接流量计。本发明还提供一种使用所述的污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置的脱除方法，包括如下步骤将飞灰在105°C下干燥24h，然后按飞灰与氯化剂中氯的质量比为 100:5 15的比例添加氯化剂，混合均勻，当高温气氛管式电炉炉膛达到预设温度1000 1300°C时，将载有20 50g污泥焚烧飞灰的瓷舟缓慢推入炉膛，同时将载气调至设定流量并关闭炉门并启动抽气泵，使飞灰在此条件下停留时间40 60min。上述添加的氯化剂是为NaCl、A1C13、CaCl2其中的一种，添加氯化剂的量按照折算后氯化物中氯的质量计算。在以上条件下，污泥焚烧飞灰中Pb的脱除率可以达到95% 99%，飞灰中Pb的浸出含量低于危险废物浸出标准(GB5085-1996)。本发明的有益效果
1、工艺流程简单、易操作、产生烟气量小、无二次污染。2、污泥焚烧飞灰经高温处理后，得到的金属可作为冶金材料或者将其富矿化，以待进冶炼，实现了废物的回收再利用，同时也减轻了填埋场的负担。3、该装置可以回收废旧电池、废旧电路板及其边角料和含有金属Pb的电子部件中的Pb和气体金属Pb。通过这种技术处理后的污泥焚烧飞灰中重金属Pb含量有明显的降低，并且飞灰高温脱除后的残余物浸出液Pb含量低于GB5085-1996限值，处置后便于飞灰后一步的处理。
图1是本发明的高温管式炉去除飞灰中Pb的装置示意图。其中1.载气；2.高温气氛管式电炉；3.刚玉管；4.温控仪；5.瓷舟；6.冰槽； 7.导管；8.吸收液；9.硅胶；10.抽气泵；11.流量计。
具体实施例方式(一)本发明的原材料
污泥焚烧飞灰是某干化污泥焚烧厂布袋除尘上的飞灰，飞灰呈暗灰色粉末状，烘干后颜色变淡，含水率为0. 97%-2. 54%。采用X射线荧光光谱仪(XRF)采用归一化法对飞灰主要化学成分测定结果见表1。
权利要求
1.一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置，其特征在于该装置主体采用高温气氛管式电炉，高温气氛管式电炉中安装刚玉管，刚玉管两端分别连接导管，导管前端连接供气装置，后端连接尾气吸收装置，各装置之间均密封连接；高温气氛管式电炉还连接温控仪， 温控仪的温度调节范围为O 1600°C ；尾气吸收装置是至少两个连续的吸收瓶，上述吸收瓶还连接抽气泵。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于上述吸收瓶放置在冰槽中，吸收瓶中有吸收液，吸收液为质量百分比5% 10%HN03。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于上述供气装置是装有保护气的钢瓶，压力可调，保护气为惰性气体，供气装置以lOOmL/min的速率吹入载气。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于上述尾气吸收装置在吸收瓶后还连接硅胶过滤装置。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于上述导管还连接流量计。
6.一种使用权利要求1所述污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置的脱除方法，其特征在于包括如下步骤将飞灰在105°C下干燥24h，然后按飞灰与氯化剂中氯的质量比为 100:5 15的比例添加氯化剂，混合均勻，当高温气氛管式电炉炉膛达到预设温度1000 1300°C时，将载有20 50g污泥焚烧飞灰的瓷舟缓慢推入炉膛，同时将载气调至设定流量并关闭炉门并启动抽气泵，使飞灰在此条件下停留时间40 60min。
7.根据权利要求6所述的污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除方法，其特征在于上述添加的氯化剂是为NaCl、A1C13、CaCl2其中的一种，添加氯化剂的量按照折算后氯化物中氯的质量计算。
全文摘要
本发明公开了一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置及其脱除方法，该装置主体采用高温气氛管式电炉，管式炉前端连接供气装置，管式炉后端连接尾气吸收装置；高温管式炉配置人工智能调温系统，温度可调范围为0-1600℃；在以上装置中，将载有污泥焚烧飞灰的瓷舟缓慢推入炉膛，同时将载气调至设定流量并关闭炉门并启动抽气泵，使飞灰在此条件下停留时间40～60min；在此条件下污泥焚烧飞灰中Pb的脱除率达到95%～99%；本发明工艺流程简单、易操作、产生烟气量小、无二次污染；此装置还可以回收废旧电池、废旧电路板及其边角料和含有金属Pb的电子部件中的Pb和气体金属Pb。
文档编号F23G7/00GK102183026SQ20111004340
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者刘敬勇, 孙水裕, 宋卫锋, 戴文灿, 谢武明, 钟胜, 黄绍松 申请人:广东工业大学