利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法。主要步驟如下：(1)將生活垃圾焚燒飛灰按照質(zhì)量比1:8水洗2次；(2)通過過濾脫水設(shè)備進(jìn)行固液分離；(3)將水洗后的飛灰與電鍍污泥均勻攪拌混合；(4)將電鍍污泥與飛灰混合物進(jìn)行風(fēng)干處理或余熱烘干處理；(5)將混合物投加至熔融爐中，配以適當(dāng)量的輔料（水玻璃）進(jìn)行高溫熔融；(6)將高溫熔融體引入接通循環(huán)水的水淬槽進(jìn)行水淬處理得到玻璃渣，進(jìn)行破碎處理；(7)將焚燒煙氣接入飛灰水洗液中進(jìn)行曝氣處理，產(chǎn)生重金屬碳酸鹽沉淀，經(jīng)過濾后，可作為工業(yè)鹽使用；(8)曝氣處理后的上清液回流至飛灰水洗設(shè)備再利用；(9)將上述玻璃體進(jìn)行TCLP毒性浸出測試。
【專利說明】
利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電鍍行業(yè)產(chǎn)生的大量重金屬電鍍廢水，往往通過加入石灰、氫氧化鈉等堿性物質(zhì)生成重金屬氫氧化物沉淀的方式進(jìn)行處理。在此過程中，產(chǎn)生含有大量重金屬的電鍍污泥。由于電鍍廠家工藝不同，電鍍污泥內(nèi)重金屬種類及含量差異較大，同時(shí)還存在磷酸根、硫酸根等陰離子。部分電鍍污泥中還存在一定量的有機(jī)物組分，主要來源為電鍍添加劑以及廢水處理過程投加的有機(jī)絮凝劑等，從而導(dǎo)致了電鍍污泥組分的復(fù)雜性。
[0003]目前，電鍍污泥主要處理處置方法包括固化/穩(wěn)定化、熱化學(xué)處理、重金屬回收、生物法、燒磚和農(nóng)用等途徑。其中，固化/穩(wěn)定化需要使用大量水泥、瀝青等膠凝材料，一定程度上固化穩(wěn)定了電鍍污泥中的重金屬成分，但是產(chǎn)生的固化產(chǎn)物往往只能進(jìn)行填埋堆置處理，極大得消耗了填埋場庫容。熱化學(xué)處理能夠有效分解電鍍污泥中有毒污染物，但是在熱處理過程中難以避免重金屬高溫?fù)]發(fā)，易導(dǎo)致二次污染。重金屬回收法研究較為前沿，技能能否實(shí)現(xiàn)工程化有待考察。生物法過程中，多種重金屬及有機(jī)污染物都具有一定的毒性，如何培養(yǎng)出對兩類有毒物質(zhì)都具有免疫性的菌種是目前研究的熱點(diǎn)之一。燒磚雖然應(yīng)用較為成熟，但經(jīng)濟(jì)效益太低，產(chǎn)生的磚塊在長期暴露下的浸出有待考察。農(nóng)用方面如今還處于探索階段，部分研究指出電鍍污泥產(chǎn)生的鐵氧體經(jīng)磁化后對部分農(nóng)作物生長具有一定的促進(jìn)作用，但農(nóng)作物食用安全性以及是否會(huì)引發(fā)土壤及地下水危害還有待研究。
[0004]由于今年來我國生活垃圾產(chǎn)量增速明顯加快，焚燒處理憑借減少垃圾體積、質(zhì)量、破壞有機(jī)有毒成分以及實(shí)現(xiàn)能源回收發(fā)電等優(yōu)勢，已被列為國家重點(diǎn)發(fā)展方向。生活垃圾焚燒飛灰產(chǎn)率約占焚燒垃圾量的3_8%(其中爐排爐產(chǎn)率約為2-5%，流化床產(chǎn)率約為5-10%)。由于我國垃圾分類體系不夠健全，生活垃圾焚燒飛灰中含有大量重金屬成分(主要包括鋅、鉛、銅、鎘、鉻、鎳和汞等)、氯鹽以及二惡英類有機(jī)污染物。其他成分主要包括氧化鈣(約22-43%)、氧化硅(約12-31%)以及大量鈉、鉀等物質(zhì)。
[0005]目前飛灰處理處置主要技術(shù)包括水洗、酸洗、固化穩(wěn)定化、螯合、高溫?zé)Y(jié)、高溫熔融等。其中，水洗酸洗不光產(chǎn)生大量重金屬廢水，洗后的飛灰仍然需要進(jìn)一步處置；固化穩(wěn)定化使用大量水泥、瀝青等材料，增加填埋場庫容消耗;螯合穩(wěn)定費(fèi)用較高，且長期穩(wěn)定性值得商榷;高溫?zé)Y(jié)時(shí)需要額外添加膠粘性物質(zhì)才能造粒，且燒結(jié)顆粒無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能否應(yīng)用存在問題;高溫熔融產(chǎn)品重金屬穩(wěn)定效果較好，但飛灰熱值較低，耗能較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法。
[0007]本發(fā)明的構(gòu)思是先將生活垃圾焚燒飛灰經(jīng)過一定的水洗預(yù)處理過程后，除去飛灰中大量可溶性氯鹽，避免在高溫過程中形成重金屬氯化物揮發(fā)至煙氣中。利用飛灰高鹽性利于析出污泥中水分，將電鍍污泥與水洗后的飛灰進(jìn)行攪拌混合后風(fēng)干或余熱烘干處理。將混合物投入高溫熔融爐中加熱熔融，同時(shí)拌燒適量的輔料。熔融后，通過水淬的方式將熔融體急速冷卻形成玻璃渣。同時(shí)利用高溫熔融煙氣對飛灰水洗液進(jìn)行碳化沉淀，形成重金屬碳酸鹽沉淀后，經(jīng)過濾，沉淀可作為工業(yè)鹽使用，過濾水可回用繼續(xù)水洗飛灰。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法，其特征在于該方法的具體步驟為:
A、將生活垃圾焚燒飛灰按照質(zhì)量比1:8進(jìn)行水洗，使得飛灰中氯含量低于lwt%;然后進(jìn)行固液分離；
B、將經(jīng)步驟A水洗后的飛灰與電鍍污泥均勻攪拌混合，得到混合物，其中污泥與飛灰質(zhì)量比為 1:1.3-1.5;
C、將步驟B所得混合物進(jìn)行干燥處理，使其含水率為10?20wt%;
D、將步驟C所得混合物中加入輔料在1300?14000C熔融0.5h，得到高溫熔融體;所述的混合物與輔料中的氧化硅質(zhì)量比為I:0.05-1:0.15,所述的輔料為:水玻璃或廢玻璃渣；
E、將步驟D所得高溫熔融體引入進(jìn)行水淬處理，水溫范圍為30°C-50°C，得到玻璃渣，進(jìn)行破碎處理，使其粒徑小于5mm，得到玻璃沙。
[0009]本發(fā)明主要機(jī)理如下所述:
本發(fā)明利用氧化硅高溫熔融，將飛灰及電鍍污泥中重金屬成分包裹在玻璃相中，形成穩(wěn)定的固化玻璃體，極大程度降低重金屬浸出，達(dá)到環(huán)境友好的目的。其玻璃體包裹重金屬主要方式有:形成穩(wěn)定的硅酸鹽礦物成分;形成穩(wěn)定的氧化硅晶格包裹等。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
通過水洗預(yù)處理，有效降低飛灰中氯含量，避免高溫過程中形成重金屬氯鹽蒸汽，導(dǎo)致煙氣二次污染;利用飛灰中充足的鹽份，促進(jìn)污泥中水分的析出，促進(jìn)了風(fēng)干或余熱烘干的效果;利用飛灰中大量的氧化硅成分，降低了污泥熔融過程中輔料(水玻璃)的用量;通過高溫熔融過程，有效分解飛灰及污泥中有毒有害的有機(jī)組分，同時(shí)提供熱能;通過余熱回收系統(tǒng)，可以烘干污泥飛灰混合物，降低含水率，降低能耗;通過尾氣曝氣處理，不僅對煙氣進(jìn)行洗滌，去除大量可溶性有害氣體，同時(shí)形成大量重金屬碳酸鹽沉淀，其主要成分為氯化鈉，可作為工業(yè)鹽使用，具有一定經(jīng)濟(jì)型；高溫熔融產(chǎn)物玻璃砂重金屬毒性浸出滿足地下水標(biāo)準(zhǔn)，可作為建筑材料或路基材料使用。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
[0012]本實(shí)施例的利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法過程和步驟如下:
(1)電鍍污泥取自上海眾新五金有限公司、上海青四電鍍有限公司和上海寶鋼集團(tuán)，飛灰取自上海御橋焚燒廠；
(2)將三份20kg飛灰按照固液比1:8水洗兩次，每次攪拌1min，攪拌速度60r/min;
(3)將三份飛灰脫水甩干，分別與28kg電鍍污泥攪拌均勻； (4)將三份混合物(約48kg)在常溫下風(fēng)干3天；
(5)將三份風(fēng)干后的混合物(約30-32kg)分別與3kg水玻璃混合投入熔融爐中，在1350°C下熔融0.5h;
(6)將熔融體引流至水淬槽中水淬得到玻璃體，將大塊玻璃體破碎至粒徑小于5mm;
(7)將三種玻璃砂進(jìn)行TCLP毒性浸出測試，測試結(jié)果符合地下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表明該熔融玻璃體對重金屬固化穩(wěn)定效果較好。
[0013]TCLP毒性浸出實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(I)按照EPA的TCLP毒性浸出試驗(yàn)法配制浸提溶液，將17.25 mL醋酸用蒸餾水定容至I L，提取液的pH為2.64±0.05。
[0014](2)將上述玻璃砂用上述浸提劑進(jìn)行浸取，保持液固比為20:1，S卩Ig樣品用20mL浸提劑，在常溫下于TCLP浸出試樣制備儀中浸出18±2 h，上下顛倒速率為30 r/min。
[0015](3)浸提結(jié)束后將樣品進(jìn)行離心固液分離，上層液過膜后利用ICP測定重金屬浸出濃度。測定結(jié)果顯示主要污染物鋅、鉛、鎘均滿足地下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
[0016]說明形成的熔融玻璃體對重金屬有很好的穩(wěn)定固化作用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用電鍍污泥與生活垃圾焚燒飛灰協(xié)同熔融制備玻璃沙的方法，其特征在于該方法的具體步驟為: A、將生活垃圾焚燒飛灰按照質(zhì)量比1:8進(jìn)行水洗，使得飛灰中氯含量低于lwt%;然后進(jìn)行固液分離； B、將經(jīng)步驟A水洗后的飛灰與電鍍污泥均勻攪拌混合，得到混合物，其中污泥與飛灰質(zhì)量比為 1:1.3-1.5; C、將步驟B所得混合物進(jìn)行干燥處理，使其含水率為10?20wt%; D、將步驟C所得混合物中加入輔料在1300?1400°C熔融0.5h，得到高溫熔融體;所述的混合物與輔料中的氧化硅質(zhì)量比為I:0.05-1:0.15,所述的輔料為:水玻璃或廢玻璃渣； E、將步驟D所得高溫熔融體引入進(jìn)行水淬處理，水溫范圍為30°C-50°C，得到玻璃渣，進(jìn)行破碎處理，使其粒徑小于5mm，得到玻璃沙。
【文檔編號】C03C6/00GK106082646SQ201610416331
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201610416331.2, CN 106082646 A, CN 106082646A, CN 201610416331, CN-A-106082646, CN106082646 A, CN106082646A, CN201610416331, CN201610416331.2
【發(fā)明人】岳陽, 王斌, 吳思邈
【申請人】上海大學(xué)