专利名称：垃圾沥滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法
技术领域：
本发明属于垃圾浙滤液生化处理出水资源化利用技术领域，具体涉及垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法。
背景技术：
随着全球经济的发展、城市化进程加快，城市垃圾产量猛增，垃圾围城现象日益严峻，已成为城市发展的一大障碍，引起了各国政府高度重视。目前，城市垃圾的处理主要有卫生填埋、焚烧、堆肥。其中，垃圾焚烧处理因具有占地少、减量显著、可回收其中热能发电等优点，而被大力推广应用，并逐渐成为我国大型城市垃圾处理的主流技术。我国城市生活垃圾水分含量高，导致热值偏低，普遍在4000 7000 kj · kg—1之 间，远低于发达国家8400 17000 kj^kg—1的垃圾热值。为提高热值，垃圾在入炉焚烧前，一般会在贮坑中停留2-7 d，以使垃圾充分发酵脱水，因而产生了大量垃圾浙滤液(也称垃圾渗滤液)。垃圾浙滤液具有成分复杂、有机污染物和重金属含量高等特点，对地表水和地下水造成严重污染，进而影响人类健康。因而，垃圾浙滤液的无害化处理对于垃圾焚烧发电技术的推广应用至关重要。目前，垃圾浙滤液的处理主要有生物法、化学法和物理法。其中，生物法因处理成本低而被广泛用于垃圾浙滤液处理，但垃圾浙滤液生化处理出水，色度依然较高、COD (化学需氧量，Chemical Oxygen Demand)仍在1000 mg ·厂1左右,氨氮浓度也比较高,无法达标排放，主要是因为其中还含有一些难生物降解的有机污染物。化学法，如臭氧氧化法、TiO2光催化法、Fenton法等高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes, AOPs)被认为是处理难生物降解有机物的有效方法，它主要通过产生大量羟基自由基(· 0H)等活性氧化物质的方式来氧化降解废水的有机物污染物。然而，研究表明，由于垃圾浙滤液水质复杂且富含自由基清除剂的Cl—等阴离子，AOPs处理垃圾浙滤液效果大大降低。物理法，如膜处理技术常用于垃圾浙滤液生化处理出水的深度处理，但其生化处理出水中存在大量稳定生物胶体物质，膜易被污染和堵塞，造成处理成本很高。因此，寻找经济实用的垃圾浙滤液生化处理出水技术十分必要。本发明在系统分析表征了垃圾浙滤液生化处理出水成分，结合垃圾焚烧炉尾气中酸性成分组成特点，并进行实验研究的基础上，提出了基于资源化利用的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法。该方法既可以解决垃圾浙滤液生化处理出水的深度处理的高成本问题，又可以代替该过程的工业用水，节约尾气处理成本。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于资源化利用思路的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，以解决垃圾浙滤液生化处理出水的深度处理的高成本问题，又可以代替工业用水，节约垃圾焚烧炉尾气处理成本。本发明提供的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，具体采用现行的半干法烟气脱硫脱酸工艺流程，但不同点在于使用垃圾浙滤液生化处理出水代替传统半干法工艺中的工业用水。其包括如下工艺步骤I、用垃圾浙滤液生化处理出水与生石灰搅拌混合，配制成Ca(OH)2浆液作为脱硫脱酸剂；Ca (OH)2浆液的浓度为5 20% (质量百分数)，较好地为8 10%。2、将Ca(OH)2浆液喷入到喷雾干燥吸收塔内，在喷雾干燥吸收塔顶部的雾化器作用下将Ca(OH)2浆液雾化成微小液滴，使液滴中的Ca(0H)2、NH3与从喷雾干燥吸收塔顶部进入的垃圾焚烧炉尾气中的酸性成分发生化学反应。其中，喷入到喷雾干燥吸收塔内的Ca(OH)2浆液的量为与垃圾焚烧炉尾气中的酸性成分完全反应所需的Ca(OH)2浆液理论量的I. 5 2倍。从喷雾干燥塔顶部进入的垃圾焚烧炉尾气的温度为220 230°C。3、在发生化学反应的同时，使垃圾焚烧炉尾气在喷雾干燥吸收塔内停留15 20S，用高温的垃圾焚烧炉尾气加热干燥所述的液滴中未反应完全的Ca(OH)2、化学反应产物及垃圾浙滤液生化处理出水中的难降解有机污染物，形成干粉状脱硫脱酸产物。4、使该干粉状脱硫脱酸产物部分在喷雾干燥吸收塔内沉降分离，由喷雾干燥吸收 塔底部的锥体出口排除，另一部分随脱硫脱酸后的垃圾焚烧炉尾气进入除尘器收集，其中除尘器较好地为旋风分离器。通过上述工艺过程，垃圾浙滤液生化处理出水中的少量氨氮与垃圾焚烧炉尾气中的酸性成分反应得到了利用，同时难生物降解的有机物也被干燥到了脱硫脱酸粉末产物之中，实现了垃圾浙滤液生化处理出水资源化利用的目的，避免了其深度处理所需的高成本。本发明的积极效果在于本发明提出了基于资源化利用的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法。该方法将垃圾浙滤液生化处理出水中的少量氨氮与垃圾焚烧炉尾气中的酸性成分反应得到了利用，同时垃圾浙滤液生化处理出水中难生物降解的有机污染物也被干燥到了脱硫脱酸粉末产物之中，既实现了垃圾浙滤液生化处理出水资源化利用的目的，又避免了其深度处理所需的高成本，用垃圾浙滤液生化处理出水代替工业用水，还节约了垃圾焚烧炉尾气处理成本。
图I是垃圾浙滤液生化处理出水用于半干法垃圾焚烧炉尾气脱硫脱酸工艺流程图。图2是垃圾浙滤液生化处理出水代替工业用水用于半干法垃圾焚烧炉尾气脱硫脱酸工艺中脱硫效果对比图。
具体实施例方式参见图1，本发明具体可如下实现用垃圾浙滤液生化处理出水与生石灰搅拌混合，按照半干法垃圾焚烧炉尾气脱硫脱酸工艺要求，配制成浓度为8%、9%或10%的Ca(OH)2浆液。根据垃圾焚烧炉尾气的流量和其中所含S02、HC1的浓度，计算出与其完全反应所需的Ca(OH)2浆液的理论量，然后按照理论量的I. 5-2倍计量，将含此计量的Ca(OH)2浆液喷入到喷雾干燥吸收塔内，在喷雾干燥吸收塔顶部的雾化器作用下将Ca(OH)2浆液雾化成微小液滴，再使液滴中所含的Ca(0H)2、NH3与从喷雾干燥塔顶部进入的温度一般在220 230°C的垃圾焚烧炉尾气中的S02、HC1等酸性成分发生如下化学反应I)垃圾浙滤液生化处理出水与生石灰搅拌制备Ca (OH) 2浆液过程
CaO + H2O — Ca(OH)2NH4+ +OF ^ NH3. H2O2)垃圾焚烧炉尾气中SO2被所述的液滴吸收SO2 + H2O — H2SO33)所述的液滴与垃圾焚烧炉尾气中酸性成分的反应Ca(OH)2 + H2SO3 — CaSO3 + 2H20Ca(OH)2 + 2HC1 — CaCl2 + 2H20NH3. H2O + HCl — NH4Cl + H2O
CaSO3被溶于所述的液滴中的氧气氧化生成硫酸钙CaSO3 + 1/2 O2 — CaSO4 I。在发生上述反应的同时，使垃圾焚烧炉尾气在喷雾干燥吸收塔内停留15 20 s的时间，用高温的垃圾焚烧炉尾气加热干燥所述的液滴中未反应完全的Ca (OH) 2、反应生成产物及垃圾浙滤液生化处理出水中的难降解有机污染物，形成干粉状脱硫脱酸产物，使该干粉状脱硫脱酸产物部分在喷雾干燥吸收塔内沉降分离，由喷雾干燥吸收塔底部的锥体出口排除，另一部分随脱硫脱酸后的垃圾焚烧炉尾气进入除尘器收集。试验例某垃圾焚烧发电厂采用“UASB(升流式厌氧污泥床)+A/0(厌氧好氧)”生化工艺处理该厂的垃圾浙滤液，对垃圾浙滤液生化处理出水的主要水质指标，采用国家标准分析方法，测得其主要水质指标为COD (化学需氧量)739. 70—797. 40 mg/L ；CF 4143. 73-6141. 53mg/L ；NH3-N 20一30 mg/L ;重碳酸盐碱度(CaO 计)1156. 65 mg/L ;悬浮物(SS, suspendedsolid) 66-145 mg/L ;总残渣 13776-13816. 5 mg/L ；pH 8. 35—8. 40。采用该垃圾浙滤液生化处理出水在一个中试实验装置的喷雾干燥吸收塔内进行实验，喷雾干燥吸收塔主体由上部的圆柱体(Φ 141. 3 cm, H 122 cm)和下部的圆锥体(Φ141.3 cm, H 81 cm)构成,反应体积为2. 34 m3。按照如图I所不的工艺流程，首先，米用垃圾浙滤液生化处理出水与生石灰混合配制成9%的Ca(OH)2浆液作为脱硫脱酸剂，使该Ca(OH)2I液通过过滤器，除去较大的颗粒。参照现行实际垃圾焚烧炉尾气的温度参数，设定喷雾干燥吸收塔的进风温度为230 °C，出风温度为130 150 °C。然后在保证进气在喷雾干燥吸收塔内停留时间为15 20 s前提下，设定风机流量为417. 6 m3/h。打开进风加热器，当进风温度和出风温度达到预设值时，打开空气压缩机，驱动喷头，并打开蠕动泵，向喷雾干燥吸收塔顶部喷入Ca (OH) 2浆液，通过流量调节控制脱硫脱酸剂中的Ca和模拟垃圾焚烧炉尾气中的S的摩尔比为I. 5 2。然后打开SO2钢气瓶阀门，通过SO2流量来调节模拟垃圾焚烧炉尾气中SO2初始浓度。随即就开始了半干法脱硫脱酸反应过程，形成干粉状脱硫脱酸产物，使该干粉状脱硫产物部分在喷雾干燥吸收塔内沉降分离，由喷雾干燥吸收塔底部的锥体出口排除，另一部分干粉状脱硫产物随脱硫脱酸后的模拟垃圾焚烧炉尾气进入旋风分离器收集，最后脱硫脱酸后的模拟垃圾焚烧炉尾气再通过引风机排出。待脱硫脱酸过程稳定数分钟后，在引风机排出的模拟垃圾焚烧炉尾气出口处采用大气采样器采样，采用碘量法测定该脱硫脱酸后的模拟垃圾焚烧炉尾气中的SO2浓度。采样结束后，停止喷Ca (OH) 2浆液，稳定10分钟后，用大气采样器采集引风机排出的未脱硫脱酸时的模拟垃圾焚烧炉尾气，采用碘量法测定其中的SO2浓度，根据测得的浓度变化可计算出SO2的去除率。分别以垃圾浙滤液生化处理出水和工业用水配制Ca (OH) 2浆液，对三种不同SO2初始浓度的模拟垃圾焚烧炉尾气的脱硫率如图2所示。由此可以看出，在垃圾焚烧发电厂采用垃圾浙滤液生化处理出水代替工业用水，用于半干法处理垃圾焚烧炉尾气是完全可行的资源化利 用方案。不仅可以解决部分垃圾浙滤液生化处理出水的深度处理所需的高成本，还可以代替该工艺过程的工业用水，大大降低了垃圾焚烧炉尾气处理成本。
权利要求
1.垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，采用半干法烟气脱硫脱酸工艺流程，其特征在于，包括如下工艺步骤 1)用垃圾浙滤液生化处理出水与生石灰搅拌混合，配制成Ca(OH)2浆液作为脱硫脱酸剂； 2)将Ca(OH)2浆液喷入到喷雾干燥吸收塔内，在喷雾干燥吸收塔顶部的雾化器作用下将Ca (OH) 2浆液雾化成微小液滴，使液滴中的Ca (OH)2^NH3与从喷雾干燥吸收塔顶部进入的垃圾焚烧炉尾气中的酸性成分发生化学反应，其中垃圾焚烧炉尾气的温度为220 230°C ； 3)在发生化学反应的同时，使垃圾焚烧炉尾气在喷雾干燥吸收塔内停留15 20S，用垃圾焚烧炉尾气加热干燥所述的液滴中未反应完全的Ca(OH)2、化学反应产物及垃圾浙滤液生化处理出水中的难降解有机污染物，形成干粉状脱硫脱酸产物； 4)使该干粉状脱硫脱酸产物部分在喷雾干燥吸收塔内沉降分离，由喷雾干燥吸收塔底部的锥体出口排除，另一部分随脱硫脱酸后的垃圾焚烧炉尾气进入除尘器收集。
2.如权利要求I所述的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，其中，Ca(OH)2浆液的浓度为5 20%。
3.如权利要求I或2所述的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，其中，Ca(OH)2浆液的浓度为8 10%。
4.如权利要求I所述的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，其中，喷入到喷雾干燥吸收塔内的Ca(OH)2浆液的量为与垃圾焚烧炉尾气中的酸性成分完全反应所需的Ca(OH)2浆液理论量的I. 5 2倍。
5.如权利要求I所述的垃圾浙滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，其中，工艺步骤中包括的化学反应如下 O垃圾浙滤液生化处理出水与生石灰搅拌制备Ca(OH)2浆液CaO + H2O — Ca(OH)2NH: + or — NH3. H2O 2)垃圾焚烧炉尾气中SO2被所述的液滴吸收SO2 + H2O — H2SO3 3)所述的液滴中的Ca(OH) 2、NH3与垃圾焚烧炉尾气中酸性成分的反应Ca (OH) 2 + H2SO3 — CaSO3 + 2 H2OCa (OH) 2 + 2HC1 — CaCl2 + 2 H2ONH3. H2O + HCl — NH4Cl + H2O CaSO3被溶于所述的液滴中的氧气氧化生成硫酸钙CaSO3 + 1/2 O2 — CaSO4 I。
全文摘要
本发明提供的垃圾沥滤液生化处理出水用于垃圾焚烧炉尾气处理的方法，采用现行的半干法烟气脱硫脱酸工艺流程，使用垃圾沥滤液生化处理出水代替传统半干法工艺中的工业用水。既可以解决垃圾沥滤液生化处理出水的深度处理的高成本问题，又可以代替工业用水，节约垃圾焚烧炉尾气处理成本。
文档编号B01D53/80GK102814117SQ20121034173
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者全学军, 程治良, 朱新才 申请人:重庆理工大学