申请日2015.11.09
公开(公告)日2015.12.30
IPC分类号C02F9/04; B09B5/00; B09B3/00
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。
权利要求书
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%~10%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℃，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℃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。
说明书
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
本发明涉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
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。
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噁英和HCl排放浓度高，所以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℃区间的停留时间)和湿法除酸洗涤塔，在此过程中会产生含重金属、二噁英、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，更难以处置。为防止二次污染，需要有效处置焚烧厂产生的废水和飞灰。
飞灰因含有高浸出浓度的重金属和高毒性当量的二噁英等而被列入《国家危险废物名录》(HW18)。目前飞灰处置技术主要有熔融、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。这些方法，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
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。这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。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
步骤1：取危险废物焚烧厂飞灰，混入该飞灰量5%~10%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℃，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℃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。
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℃区间，出口烟气温度控制在500~600℃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釜，实现连续处置运转，及时处置产生的废水和飞灰。
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。
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℃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这个转移过程;
3.固相重金属被水热条件下反应生成硅铝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，处理后的飞灰可以直接填埋处置或综合利用;同时处理后的废水可以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。