专利名称：：一种垃圾飞灰无害化处理的系统及方法
技术领域：
：本发明涉及危险废物处理、处置的
技术领域：
，尤其涉及一种可以将含有重金属和二噁英的垃圾焚烧的飞灰进行无害化处理的工艺系统和方法。
背景技术：
：焚烧垃圾是城市生活垃圾的重要处理手段。在通常采用的炉排炉焚烧工艺中，焚烧过程将产生约为入炉垃圾质量2~5%的飞灰，流化床焚烧则产生更多的飞灰。垃圾焚烧的飞灰因为含有较高浓度的重金属和一定浓度的二噁英，应按危险废物处理,未经特殊处理不可进入填埋场。飞灰中所含的氯元素和碱金属元素增加了回收利用的难度，而去掉所含的氯元素和碱金属元素，并稳定所含的重金属，压制成型后重新进炉焚烧去除二噁英，可使飞灰彻底无害化，便于下一步的最终处置和资源化利用。现有技术中垃圾焚烧的飞灰处理主要包括以下几种方法水泥固化法、药剂处理法、高温处理法和酸等溶剂提取重金属法，以及烧制水泥、制陶粒等建材化的方法。这些方法和技术均存在一定的缺陷或局限。如水泥固化法增容比(固化后和固化前的体积比)大，约为1.5~2,而且固化后有害物的浸出率也比较高，固化物最后进入了填埋场，永久占用了场地。药剂处理法绝大多数是为了稳定重金属，飞灰仍未达到回收利用的要求。现有的高温处理包括熔融固化法和烧结技术，能耗很高，需要对二次烟尘进行处理，由于氯的大量存在，二次烟尘中也有可能再次生成二噁英的物质。而酸等溶剂提取重金属法工序复杂，需要处理废水。所有公开的利用焚烧灰渣烧制生态水泥熟料的技术，生产水泥熟料时必须有有效措施防止水泥窑内结皮，而且所生产的水泥因为氯离子含量高，应用途径受限。公开号为CN1947872A的发明专利申请公布了一种飞灰水洗预处理方法，可以去除飞灰中大部分氯离子，但是该工艺产生的大量废水，需要用碳化一絮凝再处理才能排放，洗涤后的飞灰不能保证重金属的浸出达标，也不能避免二噁英向环境的扩散。鉴于现有技术的不足，迫切需要开发相对简单的垃圾焚烧飞灰无害化处理技术，提高其无害化处理的简易性和彻底性，以利于下一步资源化利用的普适性和经济性。
发明内容本发明的目的在于解决上述的技术问题，而提供一种垃圾飞灰无害化处理的系统，以及利用该系统进行处理的方法，以便去除飞灰中的氯离子和碱金属，并稳定所含的重金属，将固化后的飞灰压制成型后重新进炉焚烧，去除二噁英，可使飞灰彻底无害化，便于下一步的最终处置和资源化利用。为解决上述技术问题，本发明提供一种垃圾飞灰无害化处理的系统，其包括用于飞灰固化的反应装置、通过管道与该反应装置连接的液固分离设备、与该液固分离设备连接的冲洗装置、通过带输送装置与所述液固分离设备连接的压制设备。还包括晾晒场和焚烧装置，所述的压制设备、晾晒场和焚烧装置通过运送设备连接起来。本发明垃圾飞灰无害化处理的系统的优选方案，所述液固分离设备通过管道与蒸发设备连接，该液固分离设备还通过管道分别与所述的反应装置连才妄。其中，所述的液固分离设备可以为压滤设备，也可以为真空抽滤设备。所述的蒸发设备可以为喷雾热风干燥塔，也可以为多效蒸发装置。本发明还提供一种垃圾飞灰无害化处理的方法，其步骤如下步骤一将垃圾焚烧的飞灰与水和/或亚铁盐溶液的进行混合，形成液固状态的混合物；步骤二将液固状态的混合物进行液、固分离，分离出来的废液排出处理后再回收，留下的飞灰固体用水再冲洗，冲洗废水排出，可以用作步骤一中与飞灰混合的处理用水，多余的冲洗废水还可以作为循环用水利用；步骤三将飞灰固体压制成棒状或块状，晾干；步骤四将晾干后的飞灰固体送入焚烧装置焚烧。其中，将液、固分离出来的废液送入蒸发设备，蒸发回收盐；将焚烧后的残余物直接建材化利用或;j文置一段时间后再建材化利用。所述亚铁盐溶液可以为硫酸亚铁或其水合物、硝酸亚铁盐或其水合物、氯化亚铁或其水合物、乳酸亚铁中的任一种溶液。所述亚铁盐溶液也可以为硫酸亚铁或其7jC合物、硝酸亚铁盐或其7jc合物、氯化亚铁或其水合物、乳酸亚铁的混合物而其中含有亚铁离子的废液(如钛白废酸)的溶液。所述亚铁盐溶液与飞灰的质量比为铁飞灰=1:100~1:15;液固比为1:1—3.5:1;所述亚铁盐溶液与飞灰充分混合后系统的pH值在9.411.6的范围内；在对飞灰固体再冲洗的过程中，可使用江水、河水、湖水、自来水、中水或者亚铁盐溶液的任一种液体来进行冲洗；液固比为4:1—1:1。利用本发明可以产生如下有益效果1、飞灰中的绝大部分C1、Na、K,在液、固分离过程和随后的再冲洗过程中除去，而加入亚铁盐药剂中的铁却留在飞灰中，提高了飞灰的材料品质；2、压制成型的飞灰棒(或块)，在随后的焚烧处理过程中因亚铁发生氧化反应和飞灰自身的凝胶反应，对重金属起到稳定和固化作用，同时焚烧装置中的高温环境可彻底降解二噁英，避免了二次污染；3、与现有技术相比，完全避免了废气向环境的释放以及重金属和二噁英对环境的潜在危害；4、经过液固分离，提高飞灰品质的同时，由于废水量很低，且为高浓度、重金属含量极低的盐，因此，废水可以蒸干并回收盐，无废水排放。下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，其中图1是本发明垃圾飞灰无害化处理系统的示意框图；图2是本发明垃圾飞灰无害化处理方法的工艺流程示意图。具体实施方式图1所示，为本发明处理系统的较佳实施例，所述的垃圾飞灰无害化处理的系统，其包括用于飞灰固化的反应装置1、通过管道与该反应装置连接的液固分离设备2、与该液固分离设备连接的沖洗装置7、通过带输送装置与所述液固分离设备2连接的压制设备3。该处理系统中还包括晾晒场4、焚烧装置5。所述的压制设备、晾BS场和货烧装置通过运送设备连接起来。所述液固分离设备2通过管道与蒸发设备6连接，该管道上还设有一用于输送含有较多亚铁盐液体的盐液泵(图中未示出)。液固分离设备2还通过管道与所述的反应装置1连接，该管道上也可以设有一用于输送废水的水泵(图中未示出)。所述的液固分离设备2可以为压滤设备或真空抽滤设备。所述的运送设备可以为机动车或输送带。所述的蒸发设备6可以为喷雾热风干燥塔或多效蒸发装置。所述的焚烧装置5可以是炉排炉、流化床、裂解气化炉中的任一种装置。本发明可以将垃圾焚烧产生的飞灰与水在反应装置中充分混合后，加入亚铁盐药剂或者含有亚铁盐的浓溶液，并使亚铁盐充分分散在飞灰-水混合物中形成液固状态的混合物，或者将飞灰与含有亚铁盐的水溶液直接混合形成液固状态的混合物；将该混合物送入液固分离设备，使其中固态的飞灰压滤成灰饼、分离出来的废液送入蒸发设备蒸发回收盐，再用水冲洗液固分离设备中的灰饼，然后将灰饼送入压制设备压缩成棒状或块状，晾干后送入焚烧装置焚烧(或与生活垃圾一同焚烧)。冲洗灰饼后的废水一部分送入反应装置与飞灰混合循环利用，另一部分可用作于其它方面的循环用水。最后将焚烧后的残余物直接建材化利用或放置一段时间后再建材化利用。所述亚铁盐溶液可以是硫酸亚铁或其水合物、硝酸亚铁盐或其水合物、氯化亚铁或其水合物、乳酸亚铁中的任一种溶液。所述亚铁盐溶液也可以是硫酸亚铁或其水合物、硝酸亚铁盐或其水合物、氯化亚铁或其水合物、乳酸亚铁的混合物而其中含有亚铁离子的废液(如钛白废酸)的溶液。所述亚铁盐溶液与飞灰的质量比为铁飞灰=1:100~1:15;液固比为1:1一3.5:1;所述亚铁盐溶液与飞灰混合充分后系统的pH值在9.411.6的范围内；在对飞灰固体再冲洗的过程中，可使用江水、河水、湖水、自来水、中水或者亚铁盐溶液的任一种液体来进行冲洗；液固比为4:1—1:1。由液固分离出来的废液，经蒸发后所回收的盐为NaCl，KC1，CaCl2,Na2S04,K2S04的混合物，由于重金属含量极低，可以用于冬季化雪或者生产工业用盐。下面通过举例并结合图1和图2来说明本发明的应用。例一一种炉排式垃圾焚烧炉滤袋除尘器收集的飞灰，其中部分重金属、氯和碱金属的含量如表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表l所示的飞灰，用4.5%的FeS04溶液按液固比=1.5:l与飞灰在反应装置l中充分混合、搅匀(对应4A/灰质量比为1:40)后，形成液固状态的混合物，然后用硫酸或者钛白废酸将系统的pH值调节到ll士0.15;将上迷的混合物送至真空抽滤设备2中进行液固分离；抽滤后的废液用盐液泵送入喷雾热风干燥塔6中喷雾蒸发(此时关闭真空抽滤设备2与反应装置1连接的管道)，即可回收含有少量硫酸盐杂质的CaCl2,NaCl，KC1。抽滤后飞灰形成灰饼，立即通过冲洗装置7送入3.5倍于原飞灰质量的河水冲洗(河水事先过滤)，并再次抽滤，一部分冲洗的废水送至前端的反应装置l中，用作为FeS04的溶解液再与飞灰混合、一部分冲洗的废水作为其它方面的循环用水。飞灰去除Cl,Na，K的效率分别在850/。，80%，83%以上。将灰饼通过输送装置由真空抽滤设备2送入压制设备3压制，压制成棒状或块状后，通过机动车或输送带送至晾晒场4，自然凉干后，其本身具有一定的强度，重金属也被稳定，Pb,Cr,Cd,Zn的浸出浓度分别为390ppb，53ppb，5ppb和453ppb,均远在控制指标lppm以下。凉干后的棒状或块状的飞灰通过机动车或输送带送入焚烧装置5中焚烧(也可与原生垃圾一同混烧)，其中的二噁英在焚烧过程中被分解，残余物与垃圾灰法混合可制成高品质的建材。FeS04溶液药剂耗量不足40元/p屯飞灰。例二表l所示的飞灰，将中水按液固比=3.5:l与飞灰在反应装置l中充分混合，同时每吨飞灰加入300kg七水合硫酸亚铁(对应45^/灰质量比为1:16.7),然后搅拌至系统pH值自然回升至IO以后，将灰-水混合物送至压滤设备2进行液固分离，分离的废液送入多效蒸发装置6进行蒸发回收盐分(此时关闭压滤设备2与反应装置1连接的管道)。压滤基本结束之后，再通过冲洗装置7送入1.5倍于原飞灰质量的中水，在压滤设备2中冲洗灰饼,分离的废水送至前端的反应装置l中，用作与飞灰混合的处理用水(此时关闭压滤设备2与多效蒸发装置6连接的管道)。将灰饼通过输送装置由压滤设备2中送入压制设备3，压制成棒状或块状后，通过冲儿动车或输送带送至晾晒场4，自然凉干后具有较石膏更高的强度，Pb，Cr，Cd,Zn的浸出浓度分别为70.9ppb,l!3ppb，9卯b和98ppb，均远在控制指标lppm以下；Cl，Na，K的去效率分别在87。/。，82%,85%以上。凉干后的棒状或块状的飞灰通过机动车或输送带送入焚烧装置5中焚烧(或与原生垃圾一同混烧)，经过800。C以上的热处理后将彻底降解二噁英，残余物与垃圾灰渣混合可制成高品质的建材。本过程^琉酸亚铁药剂费用低于100元/吨飞灰。例三一种炉排式垃圾焚烧炉滤袋除尘器收集的飞灰，部分重金属、氯和碱金属的含量如表2:表2某焚烧炉飞灰中部分重金属、氯和碱金属的含量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>将未经提纯的硝酸亚铁溶液按IA/飞灰质量比=1:90与飞灰在反应装置1中混合、搅拌，液固比为1.8:1;并用少量六7jc合硝酸亚铁固体将系统的pH值调节为10.5士0.15,随后将飞灰-水溶液送入真空抽滤设备2中进行液、固分离，分离出的液体送入喷雾热风干燥塔6中的喷雾蒸发(此时关闭真空抽滤设备2与反应装置1连接的管道)，回收盐分。通过冲洗装置7送入相当于飞灰质量3.5倍左右的河水或中水冲洗真空抽滤设备2中灰饼，再抽滤，一部分废水送至前端的反应装置l中，用作与飞灰混合的处理用水、一部分作为其它方面的循环用水。处理后的飞灰Cl,Na,K的除去效率分别在90。/c,84%,86%以上。将灰饼通过输送装置由真空抽滤设备2中送入压制设备3，压制成棒状或块状后通过机动车或输送带送至晾晒场4，自然凉干后的棒状或块状的飞灰通过机动车或输送带送入焚烧装置5中焚烧(或与原生垃圾一同混烧)，二噁英在焚烧过程中被分解，残余物与垃圾灰渣混合可制成高品质的建材。上述实施例仅作为本发明应用的例证，本发明的应用并不局限于此。经去除C1离子和碱金属，并稳定所含重金属的固体飞灰，除了可采用压制成型重新进炉焚烧外的热处理方式，还可采用其它方式的热处理，如作为生料原料之一烧制普通水泥熟料、烧砖、烧陶粒；或者进行水热处理及直接煅烧后，作为活性材料添加到任意有需求的场合。本发明的热处理与现有热处理或者热利用过程相比，其优点是无氯离子释放、不受碱金属含量限制、无废气、重金属及二噁英的二次污染；所述热处理前的晾晒放置阶段的特征是经初步过滤的飞灰成泥饼状或者成颗粒状，在晾晒放置过程中，重金属与氧气接触而被稳定化，同时泥饼状或者成型为棒状或块状的飞灰也逐渐硬化并具有一定的强度，适合运输、回炉再烧、煅烧成陶粒等，遇水时重金属不再浸出而超标。所述的亚铁盐溶液还可以采用钢材的酸洗废液，被污染的乳酸亚铁等，取材非常广泛。与现有垃圾焚烧飞灰处理方法相比，本发明具有以下优点1、采用较低的液固比和在合适的碱性环境下加入亚铁盐，使反应后分离的废水量少、含盐量高，可以蒸法回收盐分，彻底避免了废水的处理；2、冲洗灰饼进一步降低了飞灰中氯和碱金属的含量，提高了飞灰的建材品质，同时冲洗废水中重金属含量极少可以循环使用，多余的可以用作冲洗废水；3、整个过程无废气排放，飞灰在晾晒放置和直接进入建材制品利用的过程中均不会有重金属浸出的危险；4、整个过程没有二噁英的二次污染，成型的飞灰进炉经过焚烧过程的高温处理，彻底降解二噁英，不会对环境造成二次污染；5、处理过程易实施，处理后的飞灰残余物资源化利用途径灵活，不受单一建材行业的限制，每吨飞灰费用低于现行安全填埋场的处理费用。权利要求1、一种垃圾飞灰无害化处理的系统，其特征在于，包括用于飞灰固化的反应装置、通过管道与该反应装置连接的液固分离设备、与该液固分离设备连接的冲洗装置、通过带输送装置与所述液固分离设备连接的压制设备；还包括晾晒场、焚烧装置，所述的压制设备、晾晒场和焚烧装置通过运送设备连接起来。2、如权利要求1所述的垃圾飞灰无害化处理的系统，其特征在于，所述液固分离设备通过管道与蒸发设备连接，该液固分离设备还通过管道与所述的反应装置连接。3、如权利要求2所述的垃圾飞灰无害化处理的系统，其特征在于，所述的液固分离设备为压滤设备或真空抽滤设备。4、如权利要求3所述的垃圾飞灰无害化处理的系统，其特征在于，所述的蒸发设备为喷雾热风干燥塔或多效蒸发装置。5、一种垃圾飞灰无害化处理的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一将垃圾焚烧的飞灰与水和/或亚铁盐溶液的进行混合，形成液固状态的混合物；步骤二将液固状态的混合物进行液、固分离，分离出来的废液排出处理，再回收，留下的飞灰固体用水再冲洗，冲洗废水排出，用作步骤一中与飞灰混合的处理用水，多余的冲洗废水作为循环用水再利用；步骤三将飞灰固体压制成棒状或块状，晾干；步骤四将晾干后的飞灰固体送入焚烧装置焚烧。6、如权利要求5所述的垃圾飞灰无害化处理的方法，其特征在于，将液、固分离出来的废液送入蒸发设备，蒸发回收盐；将焚烧后的残余物直接建材化利用或放置一段时间后再建材化利用。7、如权利要求6所述的垃圾飞灰无害化处理的方法，其特征在于，所迷亚铁盐溶液为硫酸亚铁或其7jc合物、硝酸亚铁盐或其水合物、氯化亚铁或其7K合物、乳酸亚铁中的任一种溶液。8、如权利要求6所述的垃圾飞灰无害化处理的方法，其特征在于，所迷亚铁盐溶液为硫酸亚铁或其7jc合物、硝酸亚铁盐或其水合物、氯化亚铁或其水合物、乳酸亚铁的混合物而其中含有亚铁离子废液的溶液。9、如权利要求7或8所述的垃圾飞灰无害化处理的方法，其特征在于，所述亚铁盐溶液与飞灰的质量比为铁飞灰=1:100~1:15;液固比为1:1一3.5:1;所述亚铁盐溶液与飞灰充分混合后系统的pH值在9.4~11.6的范围内；在对飞灰固体再冲洗的过程中，使用江水、河水、湖水、自来水、中水或亚铁盐溶液的任一种液体来进行冲洗，液固比为4:1_1:1。全文摘要本发明公开了一种垃圾飞灰无害化处理的系统，其包括用于飞灰固化的反应装置、通过管道与该反应装置连接的液固分离设备、与该液固分离设备连接的冲洗装置、通过带输送装置与所述液固分离设备连接的压制设备；还包括晾晒场、焚烧装置，所述的压制设备、晾晒场和焚烧装置通过运送设备连接起来。本发明还公开了垃圾飞灰无害化处理的方法。采用本发明的处理系统和方法可有效去除飞灰中的氯离子和碱金属，并稳定所含的重金属，将固化后的飞灰压制成型后重新进炉焚烧，去除二噁英，可使飞灰彻底无害化，便于下一步的最终处置和资源化利用。文档编号A62D3/40GK101255991SQ20081006503公开日2008年9月3日申请日期2008年1月9日优先权日2008年1月9日发明者清张,张云月,罗智宇,陈德珍,莉马申请人:光大环保工程技术(深圳)有限公司