危险废物焚烧厂废水和飞灰中重金属协同处置方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及废水中重金属脱除和飞灰中重金属稳定化协同处置方法。
【背景技术】
[0002] 随着中国国民经济的高速持续增长和生活方式的多样化，我国生活垃圾和工业固 体废物产量和堆积量也逐年增加。2013年我国工业危险废物产生量为3156. 9万吨。随着 居民对环境质量要求的提高和《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》的颁布实施， 我国的危险废物处置逐步走上标准化道路。焚烧技术因其具有快速实现减容、减量和除害， 并能实现热能源回收，得到了广泛的应用。根据国家环保部《2013年环境统计年报》，列入年 报统计危险废物集中处置场767座，比上年增加45座；医疗废物集中处置场243座，比上年 增加7座；危险废物设计处置能力达到85886吨/日。全年共处置危险废物282. 3万吨，其 中采用焚烧方式处置的149. 0万吨。可见焚烧是我国当前危险废物处置的主要技术手段。
[0003] 危险废物相对于生活垃圾产生量少、组分复杂，同时还须严格控制危险废物的长 距离运输，因此危险废物焚烧厂规模都比较小，通常每天焚烧的垃圾数量在5~30吨，并且 热量回收价值不高。危险废物焚烧烟气二嗯英和肥1排放浓度高，所W大部分危险废物焚 烧厂都设置了喷水急冷塔（降低烟气在200~500°C区间的停留时间）和湿法除酸洗涂塔，在 此过程中会产生含重金属、二嗯英、酸等高浓度污染物的废水。危险废物焚烧厂产生的飞 灰，重金属浓度相对生活垃圾更高，毒性更大，更难W处置。为防止二次污染，需要有效处置 焚烧厂产生的废水和飞灰。
[0004] 飞灰因含有高浸出浓度的重金属和高毒性当量的二嗯英等而被列入《国家危险废 物名录KHW18)。目前飞灰处置技术主要有烙融、水泥/橡胶固化、化学药剂稳定化等。去除 工业废水中重金属的方法有：沉淀法和吸附法、离子交换法、反渗透法等。运些方法，普遍 存在能耗高，需要消耗较多添加剂增加成本，效果单一，存在二次污染及二次风险等不足。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，提出一种危险废物焚烧厂废水中重金属脱除和飞灰中重 金属稳定协同处置方法。运种方法不仅能实现废水中重金属含量显著降低和飞灰重金属渗 滤毒性的降低，使飞灰满足综合利用和填埋处置的要求；同时能够回收利用了危险废物焚 烧烟气余热实现节能，废水处理后可直接重复利用于焚烧厂的急冷或湿法除酸，节约用水 及重复利用水中剩余的碱。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案： 步骤1 :取危险废物焚烧厂飞灰，混入该飞灰量Wc^lO%的燃煤电厂飞灰，将混合飞灰和 危险废物焚烧厂废水在预混器中混合，固液比保持在1:10 ~ 20范围；并向混合液中添加 化0H调节混合液PH值>12 ;将混合液注入水热反应蓋中； 步骤2 :封闭水热反应蓋混合液注入口，打开自动揽拌器，通入来自焚烧炉尾部烟道的 余热蒸汽发生器产生的过热蒸汽使反应蓋内部逐渐升溫； 步骤3 :在溫度达到设定溫度250~300°C，压力升到4. 0~8. 5MPa后，减小蒸汽流量，最后 使反应蓋溫度保持在设定溫度的±5°C范围内，并在此条件下保持1. 5~3小时； 步骤4 :关闭蒸汽入口阀和自动揽拌器，缓慢打开反应蓋卸料阀，利用反应蓋内压力将 处理后的混合液排出，将混合液注入固液分离储存池，静置后进行固液分离； 步骤5 :固液分离产生的液相水存于储水箱，作为烟道急冷及湿法除酸用水；分离产生 的固相飞灰，检验合格后可运送至填埋场或直接综合利用。
[0007] 上述的危险废物焚烧厂废水重金属脱除和飞灰重金属稳定协同方法，步骤1的固 液比可结合飞灰特性，焚烧厂废水和飞灰产量情况综合确定；步骤2余热蒸汽发生器入口 烟气在900~1000°C区间，出口烟气溫度控制在500~600°C区间，并且出口设置急冷水喷射 口；焚烧厂现场可设置多组水热反应蓋，实现连续处置运转，及时处置产生的废水和飞灰。
[0008] 针对危险废物焚烧厂飞灰、废水中重金属的高浓度存在，本发明W水热条件为处 理环境，并加入一定量的碱性和外源娃侣添加剂，即燃烧电厂飞灰，经过水热反应后废水中 的重金属由液相转移到固相从而被脱除；飞灰对大部分重金属均有较强的吸附能力，特别 是经水热改性后，飞灰对重金属的吸附能力进一步提高。水热反应后，重金属不是简单地富 集于飞灰表面，而是包覆于沸石类晶体中，W-种稳定的、难W离子交换、难W解吸附的形 式存在，从而实现飞灰中重金属的稳定化，使得重金属渗滤浓度大为降低，低于相关标准值 符合综合利用和填埋处理的要求。
[0009] 本发明能够实现废水中重金属的脱除和飞灰重金属浸出毒性的降低，使飞灰满足 综合利用和填埋处置的要求。具体的优点有： 1. 水热反应的蒸汽来自于危险废物焚烧尾部烟道的余热回收（500~1000°C段)，实现了 热量利用，不需要外部能量，节能效果明显，降低成本； 2. 水热反应过程中，废水中的重金属在碱性沉淀和水热改性飞灰吸附共同作用下从液 相转移到固相，并且水热环境加速了运个转移过程； 3. 固相重金属被水热条件下反应生成娃侣酸盐等沸石类晶体吸附、包覆及参与结晶， 使得重金属得到稳定化，显著降低飞灰重金属浸出毒性； 4. 该方法增容小，处理后的飞灰可W直接填埋处置或综合利用；同时处理后的废水可 W重新用于烟气急冷和湿法除酸，不仅节约用水，同时水中剩余碱也得到了重复利用。
【附图说明】
[0010] 图1本发明工艺流程图。
[0011] 图2是本发明的水热反应蓋结构示意图。
[0012] 附图标记为：1揽拌器，2密闭紧固螺栓，3蒸汽进口阀，4安全阀，5溫度压力计，6 电机，7机械密封，8进料口，9卸料阀。
【具体实施方式】
[0013] 参照附图， 步骤1 :取20kg某危险废物焚烧厂飞灰、4kg燃煤电厂飞灰、20化危险废物焚烧厂废水 相混合；向混合液中添加0.SkgNaOH调节混合液PH值，测试确保溶液呈碱性（PH〉12);检查 反应蓋卸料口封闭，将混合液注入50化的水热反应蓋； 步骤2 :封闭水热反应蓋混合液注入口，打开自动揽拌器（l(K)r/min)，接通烟道余热蒸 汽发生器，缓慢打开蒸汽进口阀，利用余热蒸汽使反应蓋内部逐渐升溫升压；观察反应蓋溫 度和压力仪表，保证安全运行； 步骤3 :在溫度达到250°C后（约4.OMPa)，调节蒸汽流量，使反应蓋溫度保持在250°C(±5°(：)，并维持2.化； 步骤4 :关闭蒸汽进口阀，关闭自动揽拌器，打开反应蓋卸料阀，处理后的混合液自动 排出，进入固液分离储存池(池内保持有一定量的水）； 步骤5 :混合液在固液分离储存池内冷却、静置后，利用离屯、机进行固液分离，产生的 液相水存于厂用储水箱，可用于湿法除酸或烟气急冷，实现水重复利用，合格的固相飞灰可 直接填埋或综合利用； 步骤6 :分离产生的固相飞灰抽样按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（町/T299)进行浸出毒性预处理，废水根据《水质铜、锋、铅、铭的测定》（GB7475-87)进行预处 理；预处理后的液体样品定容后作为待检测样品在冰箱低溫保存； 步骤7 :待检测样品利用ICP-MS进行浓度分析； 步骤8 :根据数据，参照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085. 3-2007)标准，进 行比较分析。部分数据结果如表1 : 表1典型重金属分析结果（yg/L)
该方法在小型示范工程得到了良好的验证，如上【具体实施方式】。利用了焚烧厂烟气热 量回收产生蒸汽加热反应蓋，因此不需要额外的燃料，实现节能；处理后废水中Pb、CM、化、 化、Mn等脱除效率均大于90%，并且处理后的液相水额外处理，可直接用于烟道冷却，降低 耗水量，节约水资源；固液分离回收约85%的飞灰(干重约20. 4kg)，同时飞灰重金属浸出浓 度明显降低，说明飞灰中重金属得到稳定化，并且浸出浓度低于《生活垃圾填埋场污染控制 标准》（GB16889-2008)和《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085. 3-2007)。
【主权项】
1.危险废物焚烧厂废水和飞灰中重金属协同处置方法，其特征在于： 步骤1 :取危险废物焚烧厂飞灰，混入该飞灰量5°/p10%的燃煤电厂飞灰，将混合飞灰和 危险废物焚烧厂废水在预混器中混合，固液比保持在1:10 ~ 20范围；并向混合液中添加 NaOH调节混合液PH值>12 ;将混合液注入水热反应釜中； 步骤2 :封闭水热反应釜混合液注入口，打开自动搅拌器，通入来自焚烧炉尾部烟道的 余热蒸汽发生器产生的过热蒸汽使反应釜内部逐渐升温； 步骤3 :在温度达到设定温度250~300°C，压力升到4. 0~8. 5MPa后，减小蒸汽流量，最后 使反应釜温度保持在设定温度的±5°C范围内，并在此条件下保持1. 5~3小时； 步骤4 :关闭蒸汽入口阀和自动搅拌器，缓慢打开反应釜卸料阀，利用反应釜内压力将 处理后的混合液排出，将混合液注入固液分离储存池，静置后进行固液分离； 步骤5 :固液分离产生的液相水存于储水箱，作为烟道急冷及湿法除酸用水；分离产生 的固相飞灰，检验合格后可运送至填埋场或直接综合利用。
【专利摘要】危险废物焚烧厂废水和飞灰中重金属协同处置方法，针对危险废物焚烧厂飞灰、废水中重金属的高浓度存在，本发明以水热条件为处理环境，并加入一定量的碱性和外源硅铝添加剂，即燃烧电厂飞灰，经过水热反应后废水中的重金属由液相转移到固相从而被脱除；飞灰对大部分重金属均有较强的吸附能力，特别是经水热改性后，飞灰对重金属的吸附能力进一步提高。水热反应后，重金属不是简单地富集于飞灰表面，而是包覆于沸石类晶体中，以一种稳定的、难以离子交换、难以解吸附的形式存在，从而实现飞灰中重金属的稳定化，使得重金属渗滤浓度大为降低，低于相关标准值符合综合利用和填埋处理的要求。
【IPC分类】B09B5/00, B09B3/00, C02F9/04
【公开号】CN105198129
【申请号】CN201510754992
【发明人】严密, 方祝敏, 江志强, 何磊, 林杰, 金剑, 徐璋
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年11月9日