[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰处理的一体化装置及处理方法

说明书

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰处理的一体化装置及处理方法，该装置包括水热反应系统和真空抽滤系统，所述水热反应系统包括水热反应腔室，水热反应腔室开设有飞灰浆料进口、进水口、进气口、出气口、冷却水入口、冷却水出口，所述飞灰浆料进口通过管路连接有浆料槽，所述水热反应腔室连接有加药系统；所述真空抽滤系统包括真空抽滤腔室，真空抽滤腔室内部通过滤膜分割为上层腔室和下层腔室。本发明提出的一体化装置，将三步处理飞灰的工艺步骤能够在一台装置得以实施，高度集成，大大减少了设备投入，简化了工艺及控制点，便于推广。本发明的三个步骤可以在一体化装置上得以实施，不再需要现有技术的串联。

技术领域

本发明属于环保技术领域，特别涉及一种垃圾焚烧飞灰处理装置及方法。

背景技术

垃圾焚烧作为垃圾处理的手段，在我国发展非常迅速，但面临一些亟待解决的环境问题，其中就包括垃圾焚烧过程中产生的飞灰处理。飞灰是生活垃圾焚烧后，在热回收利用系统、烟气净化系统收集的粉状固体，主要产生于炉排焚烧炉和流化床焚烧炉，飞灰产生量分别占焚烧垃圾量的2％-5％和5％-10％。

飞灰的危害性主要表现为含有大量可浸出迁移的铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)、铬(Cr)等有害重金属及二噁英等有机致癌物。同时，飞灰中还含有丰富的钾钠元素(占总比重的15％-25％，城市生活垃圾焚烧飞灰中的钾元素含量占总比重的4％-12％，且主要以NaCl、KCl的形式存在，只要经过简单的水洗蒸发工艺即可实现钠钾盐的资源化，对解决我国钾资源紧缺问题十分具有吸引力。由此可见，对飞灰进行无害化处理及资源化利用具有重要的现实意义与战略意义。

现有的飞灰处理方法主要有熔融/玻璃固化、水泥/石灰稳固化、等离子体熔融、溶剂提取重金属、化学药剂稳定化等方法。熔融/玻璃固化能有效处理重金属与二噁英等污染物，但1200℃以上熔融温度会使飞灰中的有机物、部分重金属及无机盐二次挥发，必须采取进一步尾气处理措施，从而增加系统复杂性和提高运行成本。水泥/石灰稳固化需要占用大量场地布置配套设施，而且一旦处理不当容易造成污染转移。等离子体熔融处理飞灰比较彻底，但该法设备要求高，耗电量大，处理成本极高，不适合规模化应用。溶剂提取重金属和化学药剂稳定化方法处理效果好，成本相对较低，但无法减少二噁英的绝对量，并且容易造成二次污染。由此可见，单一的处理方法或技术难以达到理想的处理效果或要求。

目前，飞灰无害化处理的关键问题主要有基于钠钾盐的脱盐、重金属稳定化以及二噁英等有机毒害物的去除等。

基于钠钾盐的脱盐技术，根据飞灰的特点及固有性质，通过简单的水洗工艺即可实现飞灰中钠钾盐的脱除，这一点在学术界与工业界均已成共识。韩大健等(韩大健，王文祥，孙水裕，等.2017.城市生活垃圾焚烧飞灰中钾盐浸出研究[J].环境科学学报，37(6):2223-2231)的研究表明，飞灰中的钾盐可以通过水洗、过滤、纯化、分步结晶的方式回收，KCl纯度可以达到90％以上，而且由于垃圾焚烧炉中需要喷入生石灰，所以飞灰的浸出液呈强碱性，其中的Fe、Ni、Mg、Zn、Cu、Pb等重金属很难溶出。

化学稳定法是稳定飞灰中重金属的一项有效技术，一般指通过加入化学药剂进行反应，使有毒有害物质转变为低溶解性、低迁移性以及低毒性化合物的过程。化学稳定法的最大特点是无害化、效率高且增容少。如果选择合适性能和结构的稳定剂，还能够提高稳定化产物的长期稳定性，避免其二次浸出。目前，常用的稳定剂主要有无机稳定剂和有机稳定剂两大类。无机稳定剂包括磷酸盐、硫化物、绿矾、石灰、硅酸盐、铁酸盐等。有机稳定剂主要包括氨基硫代甲酸盐及其衍生物、有机多聚磷酸盐、巯基重金属捕获剂、EDTA接聚体和壳聚糖及其衍生物等。无机稳定剂来源广泛，价格相对便宜，但无机稳定剂处理的飞灰在酸性环境中其重金属仍容易浸出。有机稳定剂稳定重金属效果优于无机药剂，受环境pH影响较小，但有机稳定剂来源困难，使用成本高，或稳定过程需要加热从而增加能耗。因此，采用常规且廉价的无机稳定剂与有机稳定剂进行复配并用于稳定飞灰中的重金属成为发展趋势。