去除物料中戴奥辛的智能处理系统的制作方法

1.本发明主要涉及一种去除物料中有戴奥辛的处理系统，具体是有关于一种应用氧化程序以分解去除物料中戴奥辛的处理方法的智能处理系统。


背景技术：

2.戴奥辛具有极高的人体以及生物毒性因而被称作世纪之毒，任何可能含有戴奥辛的物质都受到特别的关注。戴奥辛不溶于水，有很强的生物蓄积性，且其在环境中很难被分解。一般所称的戴奥辛类物质是包括75种多氯二联苯戴奥辛(polychlorinateddibenzo-p-dioxins，pcdds)与135种多氯二联苯呋喃(polychlorinated dibenzo-p-furans， pcdfs)及12种共平面状多氯联苯的统称，其中以2,3,7,8-四氯戴奥辛 (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,2,3,7,8-tcdd)毒性最强。戴奥辛类物质很少单独出现，故其数量通常以化归为2,3,7,8-tcdd的国际毒性当量(international toxicityequivalency quantity of 2,3,7,8-tetrachlorinated dibenzo-p-dioxin,i-teq)表示。
3.燃烧废气中的颗粒状物质被空气污染，防制设备(集尘设备)收集后称之为飞灰 (fly ash)。以垃圾焚化炉为例，每吨垃圾处理后大约会产生20～30公斤的飞灰，若和半干式洗涤塔反应灰合并收集则更高达50公斤左右。台湾每年产出大约20万吨垃圾焚化飞灰，目前都以固化掩埋方式处理，在掩埋场容量几近饱和的情况下，对于焚化飞灰的再利用技术存在着急迫性的需求。
4.焚化炉由于无法拒绝含氯有机物进场甚至经常混烧事业废弃物不可避免地产生了许多戴奥辛，为了防止戴奥辛随废气逸散必须在烟道气中注入粉末活性碳加以吸附，这些活性碳大约占飞灰总重量的5～10％。飞灰的戴奥辛绝大多数都吸附在活性碳上，以高温热处理方式连同活性碳一起燃烧去除是符合直觉的办法，然而为了提供近千℃的高温，不仅设备昂贵且需耗费大量燃料更增加了二氧化碳的排放量。
5.戴奥辛的数量以国际毒性当量(international toxicity equivalency quantity of2,3,7,8-tetrachlorinated dibenzo-p-dioxin,i-teq)表示。飞灰所含的戴奥辛浓度并不固定，通常在数个乃至十数个ng i-teq/g之间，主要受到废弃物种类以及焚化炉操作条件的影响。若比照环保署公告在2021年起实施的「垃圾焚化厂焚化底渣再利用管理方式」，则焚化再生粒料在运出再利用机构前须处理至总毒性当量浓度≦0.1ng i-teq/g。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种去除物料中戴奥辛的智能处理系统，应用具有高氧化力的氧化剂与废弃物料中的戴奥辛接触，由过氧化氢及臭氧所衍生的氢气自由基以分解去除废弃物料中的戴奥辛的智能处理系统。
7.为达成上述目的，本发明提供一种去除物料中戴奥辛的智能处理系统，其特征在于，包括：一搅拌单元，用于分别将初始物料、水、亚铁离子和酸液经对应的多个输送管道进
入一搅拌槽，该搅拌槽包含一电动搅拌器，用于对该搅拌槽内的该初始物料、该水、该亚铁离子和该酸液进行搅拌并维持该初始物料在水中的悬浮状态以形成一悬浮混合液，该搅拌槽内具有一酸碱值侦测器用以侦测该悬浮混合液的酸碱值；一臭氧产生单元，设置于该搅拌槽底部并用于通过输送管道输入臭氧；一过氧化氢产生单元，设置于该搅拌槽底部并用于通过输送管道输入过氧化氢；一多碘离子检测单元，用于利用一多碘离子试剂检测该悬浮混合液的臭氧浓度及过氧化氢浓度；一氧化还原检测单元，设置于该搅拌槽内用以侦测该悬浮混合液的一氧化还原电位：以及一控制单元，包括一微处理器，该微处理器分别电性连接该多个输送管道、该电动搅拌器以控制其启动和关闭，该微处理器还电性连接该臭氧产生单元、该过氧化氢产生单元、该多碘离子检验单元、该酸碱值侦测器和该氧化还原检测单元，该控制单元用于依据该酸碱值侦测器所测得到的酸碱值以控制该酸液流入该搅拌槽使该悬浮混合液维持为酸性；其中，当该多碘离子检验单元检测该悬浮混合液的该臭氧浓度达一阈值后，该微处理器用于启动该过氧化氢产生单元以通入该过氧化氢至该搅拌槽中，并利用该多碘离子检验单元及该氧化还原检测单元以检测该过氧化氢浓度，并依据该多碘离子检验单元及该氧化还原检测单元的检测结果，使该微处理器控制该过氧化氢的输入。
8.在本发明的一个实施例中，该初始物料为土壤。
9.在本发明的一个实施例中，该初始物料为经燃烧或焚化产生的悬浮微粒、随集尘设备收集而得的飞灰。
10.在本发明的一个实施例中，还包括一过滤单元过滤分离该悬浮混合液以取得经氧化反应后的物料。
11.在本发明的一个实施例中，该悬浮混合液中初始该初始物料与该水的重量比例为 1：2～20。
12.在本发明的一个实施例中，该电动搅拌器使该悬浮混合液保持悬浮的方式包括使用桨叶或气泡的搅拌方式。
13.在本发明的一个实施例中，该臭氧产生单元将臭氧导入该悬浮混合液的持续时间是利用该多碘离子试剂的颜色变化判断。
14.在本发明的一个实施例中，该过氧化氢产生单元将该过氧化氢以连续泵入或间歇添加的方式加入该悬浮混合液。
15.在本发明的一个实施例中，该悬浮混合液的酸碱值维持在ph0～ph6的酸碱值范围。
16.在本发明的一个实施例中，该微处理器监测该过氧化氢加入的速率由该氧化还原检测单元所检测的该氧化还原电位控制，具体为反应溶液的该氧化还原电位超过一设定值时即暂停添加该过氧化氢。
17.本发明的有益效果为：本发明利用臭氧溶于水以及活性碳能吸附臭氧的特性，预先将臭氧浓缩在飞灰的活性碳的微孔中，随后再逐步加入过氧化氢，一旦过氧化氢进入活性碳微孔即能衍生出密集的氢氧自由基，并且就近对同样吸附在活性碳微孔中的戴奥辛进行氧化分解反应。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明一实施例提供的一种去除物料中戴奥辛的智能处理系统的装置示意图；
20.图2是本发明一实施例提供的一种去除物料中戴奥辛的智能处理系统的系统流程示意图；
21.主要组件符号说明：
22.11为初始飞灰；12为水；13为亚铁离子；14为盐酸；2为搅拌槽；21:桨叶；22为酸碱值侦测器；23为orp检测计；3为臭氧产生器；4为过氧化氢产生器；5为多碘离子检测器；6为控制单元；61为微处理器；s11、s12、s13、s14、s141、s142、s15、s22、 s25、s26、s27为去除物料中戴奥辛的智能系统的处理方法步骤。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图1及图2所示，图1中的两点连接表示单元间的电讯信号如传感器、控制信号的传递路线。在本发明的一个实施例公开的一种去除物料中戴奥辛的智能处理系统中，初始物料可以是一般废弃土壤也可以是燃烧一般废弃物及事业废弃物所产生的飞灰，在下列实施例中，是以该飞灰作为初始飞灰11举例说明，以智能化自动处理该初始飞灰11及水12在较佳重量比例下，以氧化还原的方式将初始飞灰11的戴奥辛析出，并产出无污染的飞灰残渣，该去除物料中戴奥辛的智能处理系统包括：一搅拌单元、一臭氧产生器3、一过氧化氢产生器4、一多碘离子检测器5以及一控制单元6，其中，搅拌单元包括一搅拌槽2及设置于该搅拌槽2 的一桨叶21、一酸碱值侦测器22及一orp检测器23，而控制单元6耦接搅拌槽 2的桨叶21、酸碱值侦测器22、orp检测器23、臭氧产生器3、过氧化氢产生器 4及多碘离子检测器5。
25.一搅拌单元，取得初始飞灰11之后，将初始飞灰11与水12放在一搅拌槽2 中进行混合步骤s11并利用搅拌槽2内的一电动搅拌器，使初始飞灰11保持悬浮于水12中而得一飞灰悬浮混合液。飞灰悬浮混合液保持悬浮的方式，包括使用桨叶21或气泡的搅拌方式。飞灰悬浮混合液中初始飞灰11与水12的比例以重量计水为初始飞灰11的2～20倍。在此同时，利用设置于搅拌槽2的酸碱值侦测器22 以侦测该悬浮混合液的酸碱值，经控制单元6的判别，当飞灰悬浮混合液中的酸碱值非在酸性质的范围内时，进行调酸步骤s12即控制酸液(较佳为盐酸14)适度的加入搅拌槽2中，在飞灰悬浮混合液维持酸碱值介于ph0～ph6的酸性酸碱值范围状态下，加入含有0.5克亚铁离子13的硫酸亚铁溶液加入具有该飞灰悬浮混合液的该搅拌槽2中(步骤s13)。
26.在本发明一些实施例中，亚铁离子13的来源经由铁离子之还原反应或铁金属之氧化反应，亚铁离子13可为硫酸亚铁、氯化亚铁及其他含有亚铁离子13的盐类。
27.于此同时，同时启动臭氧产生器3进行步骤s22，将含有臭氧的空气自搅拌槽 2底部分散导入飞灰悬浮混合液，臭氧导入该飞灰悬浮混合液的持续时间为：1分钟～2小时，每隔5分钟过滤取出1毫升飞灰悬浮混合液(含臭氧的飞灰悬浮混合液)，通过多碘离子检测器5以1毫升多碘离子试剂进行检测，直到溶液中的臭氧浓度能够使多碘离子试剂的棕黄色消失为止。
28.在本实施例中，臭氧吸附在飞灰活性碳中的饱和程度与周围溶液中臭氧的浓度成正比，因此可利用多碘离子试剂的变色反应来确认飞灰活性碳中臭氧吸附的情况。在一定的配比条件下，多碘离子试剂的棕黄色因被溶液中的臭氧氧化而消失时，即表示飞灰活性碳所吸附的臭氧浓度已经充足。
29.在飞灰悬浮混合液维持酸性且臭氧浓度能够使多碘离子试剂的棕黄色消失开始，控制单元6启动过氧化氢产生器4产生过氧化氢，在检测步骤s14中，自搅拌槽2底部由导入过氧化氢，以每分钟0.5毫升的之速率加入35％之的过氧化氢溶液，在此同时，臭氧呈现持续导入搅拌槽2的状态，而过氧化氢溶液以连续泵入或间歇添加之的方式加入悬浮混合液。当然，飞灰悬浮混合液仍维持酸碱值介于 ph0～ph6的酸性酸碱值范围状态而臭氧产生器3持续将含有臭氧的空气自搅拌槽底部分散导入。
30.在本发明一些实施例中，导入过氧化氢之后，除了通过多碘离子检测器5以监控过氧化氢的浓度(步骤s141)以外，同时orp检测计23也同时检测该飞灰悬浮混合液的一氧化还原电位值(步骤s142)，依据该氧化还原电位值以控制过氧化氢的导入。
31.在本发明实施例中，由于飞灰中含有大量水溶性的碱性物质和盐类，故先将飞灰分散悬浮于酸性水溶液中，借此可把碱性物质和盐类溶除而使活性碳颗粒裸露出来。接着，将加入含有0.5克亚铁离子13的硫酸亚铁溶液加入飞灰悬浮混合液(步骤s15)，并等待一段时间让亚铁离子13扩散进入活性碳的微孔中。扩散所需时间随飞灰的差异可在数分钟至数小时内完成。亚铁离子13扩散完成后再以适当速率将过氧化氢(步骤s25)加入飞灰悬浮混合液中。当过氧化氢扩散到达活性碳微孔内即可与亚铁离子13衍生出氢氧自由基，由于戴奥辛就被吸附在微孔中因此能够最有效率地将其分解，持续加入过氧化氢和亚铁离子13直到达成处理目标为止，在此阶段中，过氧化氢和亚铁离子13的浓度不宜太高以免反而将氢氧自由基消灭，故应以缓慢的流量连续泵入或以间歇方式添加，因此通过orp检测计 23的检测飞灰悬浮混合液的氧化还原电位值以使控制单元6得以控制过氧化氢产生器4加入过氧化氢的量。
32.在本实施例中，过氧化氢也会和氢氧自由基反应而令其消灭，为防止过氧化氢浓度太高可以利用多碘离子试剂的定量特性来测量并控制过氧化氢的添加速率。具体为，当一定体积的处理槽溶液所能氧化褪色的多碘离子试剂达一定数量时，即暂停加入过氧化氢。
33.另外，各焚化炉的操作习惯不同，所添加的活性碳的种类、粒度、添加率
…
等也有所差异，因而飞灰的化学组成与物理性状存在着很大的变动范围，不易以批式或连续式反应程序来处理。本发明采取反应药剂逐步添加的半批式反应程序具有时间延续性，能够一直持续进行到戴奥辛分解完毕，再将飞灰悬浮溶液过滤分离(步骤s26)成液体及飞灰。
34.另外，在步骤s27中，是分析经过氧化反应处理后，过滤出的飞灰渣中的戴奥辛含量，并将分析的结果及有关该批次的该初始物料的类型(如土壤或飞灰)、来源地、各阶段的化学处理参数，其初始物料中含有的戴奥辛的比例等信息，通过控制单元6中的微处理器(mcu)61制成控制参数信息，将来在下个批次进行时，遇到处理过的来源地相同种类的初始物料时，即可快速套用相关参数，以达成优化(高环保、高效率)的处理效果。
35.取某都市垃圾焚化炉的飞灰置于搅拌槽中，加入800毫升水，搅拌使飞灰悬浮，而得一飞灰悬浮混合液：加入盐酸调整至ph2；加入含有0.5克亚铁离子的硫酸亚铁溶液，维持ph值并等待30分钟，同时，启动臭氧产生机，将含有臭氧的空气分散导入飞灰和水的混合液中，期间持续搅拌保持飞灰悬浮状态；隔5分钟过滤取出1毫升溶液并加入1毫升多碘离子试剂，直到溶液中的臭氧浓度能够使多碘离子试剂的棕黄色消失为止；加入2毫升35％的过氧化氢，维持ph值并等待 30分钟，期间持续搅拌保持飞灰悬浮状态并持续通入臭氧；启动泵以每分钟1毫升的速率加入20％的硫酸亚铁溶液及35％的过氧化氢溶液，当一定体积的处理槽溶液所能氧化褪色的多碘离子试剂达一定数量时或者是氧化还原电位超过一设定值时，上述两条件其中之一，即暂停添加过氧化氢，过滤分离出飞灰，经分析处理前后的飞灰，证明经前述处理程序将戴奥辛总毒性当量浓度由7.22ng i-teq/g 去除至0.069ng i-teq/g，并将相关的数据回传至控制单元，以作为下一批处理时各参数的参考值。
36.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。