利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法。主要步骤如下：(1)将生活垃圾焚烧飞灰按照质量比1:8水洗2次；(2)通过过滤脱水设备进行固液分离；(3)将水洗后的飞灰与电镀污泥均匀搅拌混合；(4)将电镀污泥与飞灰混合物进行风干处理或余热烘干处理；(5)将混合物投加至熔融炉中，配以适当量的辅料（水玻璃）进行高温熔融；(6)将高温熔融体引入接通循环水的水淬槽进行水淬处理得到玻璃渣，进行破碎处理；(7)将焚烧烟气接入飞灰水洗液中进行曝气处理，产生重金属碳酸盐沉淀，经过滤后，可作为工业盐使用；(8)曝气处理后的上清液回流至飞灰水洗设备再利用；(9)将上述玻璃体进行TCLP毒性浸出测试。
【专利说明】
利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法。
【背景技术】
[0002]电镀行业产生的大量重金属电镀废水，往往通过加入石灰、氢氧化钠等碱性物质生成重金属氢氧化物沉淀的方式进行处理。在此过程中，产生含有大量重金属的电镀污泥。由于电镀厂家工艺不同，电镀污泥内重金属种类及含量差异较大，同时还存在磷酸根、硫酸根等阴离子。部分电镀污泥中还存在一定量的有机物组分，主要来源为电镀添加剂以及废水处理过程投加的有机絮凝剂等，从而导致了电镀污泥组分的复杂性。
[0003]目前，电镀污泥主要处理处置方法包括固化/稳定化、热化学处理、重金属回收、生物法、烧砖和农用等途径。其中，固化/稳定化需要使用大量水泥、沥青等胶凝材料，一定程度上固化稳定了电镀污泥中的重金属成分，但是产生的固化产物往往只能进行填埋堆置处理，极大得消耗了填埋场库容。热化学处理能够有效分解电镀污泥中有毒污染物，但是在热处理过程中难以避免重金属高温挥发，易导致二次污染。重金属回收法研究较为前沿，技能能否实现工程化有待考察。生物法过程中，多种重金属及有机污染物都具有一定的毒性，如何培养出对两类有毒物质都具有免疫性的菌种是目前研究的热点之一。烧砖虽然应用较为成熟，但经济效益太低，产生的砖块在长期暴露下的浸出有待考察。农用方面如今还处于探索阶段，部分研究指出电镀污泥产生的铁氧体经磁化后对部分农作物生长具有一定的促进作用，但农作物食用安全性以及是否会引发土壤及地下水危害还有待研究。
[0004]由于今年来我国生活垃圾产量增速明显加快，焚烧处理凭借减少垃圾体积、质量、破坏有机有毒成分以及实现能源回收发电等优势，已被列为国家重点发展方向。生活垃圾焚烧飞灰产率约占焚烧垃圾量的3_8%(其中炉排炉产率约为2-5%，流化床产率约为5-10%)。由于我国垃圾分类体系不够健全，生活垃圾焚烧飞灰中含有大量重金属成分(主要包括锌、铅、铜、镉、铬、镍和汞等)、氯盐以及二恶英类有机污染物。其他成分主要包括氧化钙(约22-43%)、氧化硅(约12-31%)以及大量钠、钾等物质。
[0005]目前飞灰处理处置主要技术包括水洗、酸洗、固化稳定化、螯合、高温烧结、高温熔融等。其中，水洗酸洗不光产生大量重金属废水，洗后的飞灰仍然需要进一步处置；固化稳定化使用大量水泥、沥青等材料，增加填埋场库容消耗;螯合稳定费用较高，且长期稳定性值得商榷;高温烧结时需要额外添加胶粘性物质才能造粒，且烧结颗粒无相关标准，能否应用存在问题;高温熔融产品重金属稳定效果较好，但飞灰热值较低，耗能较大。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法。
[0007]本发明的构思是先将生活垃圾焚烧飞灰经过一定的水洗预处理过程后，除去飞灰中大量可溶性氯盐，避免在高温过程中形成重金属氯化物挥发至烟气中。利用飞灰高盐性利于析出污泥中水分，将电镀污泥与水洗后的飞灰进行搅拌混合后风干或余热烘干处理。将混合物投入高温熔融炉中加热熔融，同时拌烧适量的辅料。熔融后，通过水淬的方式将熔融体急速冷却形成玻璃渣。同时利用高温熔融烟气对飞灰水洗液进行碳化沉淀，形成重金属碳酸盐沉淀后，经过滤，沉淀可作为工业盐使用，过滤水可回用继续水洗飞灰。
[0008]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法，其特征在于该方法的具体步骤为:
A、将生活垃圾焚烧飞灰按照质量比1:8进行水洗，使得飞灰中氯含量低于lwt%;然后进行固液分离；
B、将经步骤A水洗后的飞灰与电镀污泥均匀搅拌混合，得到混合物，其中污泥与飞灰质量比为 1:1.3-1.5;
C、将步骤B所得混合物进行干燥处理，使其含水率为10?20wt%;
D、将步骤C所得混合物中加入辅料在1300?14000C熔融0.5h，得到高温熔融体;所述的混合物与辅料中的氧化硅质量比为I:0.05-1:0.15,所述的辅料为:水玻璃或废玻璃渣；
E、将步骤D所得高温熔融体引入进行水淬处理，水温范围为30°C-50°C，得到玻璃渣，进行破碎处理，使其粒径小于5mm，得到玻璃沙。
[0009]本发明主要机理如下所述:
本发明利用氧化硅高温熔融，将飞灰及电镀污泥中重金属成分包裹在玻璃相中，形成稳定的固化玻璃体，极大程度降低重金属浸出，达到环境友好的目的。其玻璃体包裹重金属主要方式有:形成稳定的硅酸盐矿物成分;形成稳定的氧化硅晶格包裹等。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
通过水洗预处理，有效降低飞灰中氯含量，避免高温过程中形成重金属氯盐蒸汽，导致烟气二次污染;利用飞灰中充足的盐份，促进污泥中水分的析出，促进了风干或余热烘干的效果;利用飞灰中大量的氧化硅成分，降低了污泥熔融过程中辅料(水玻璃)的用量;通过高温熔融过程，有效分解飞灰及污泥中有毒有害的有机组分，同时提供热能;通过余热回收系统，可以烘干污泥飞灰混合物，降低含水率，降低能耗;通过尾气曝气处理，不仅对烟气进行洗涤，去除大量可溶性有害气体，同时形成大量重金属碳酸盐沉淀，其主要成分为氯化钠，可作为工业盐使用，具有一定经济型；高温熔融产物玻璃砂重金属毒性浸出满足地下水标准，可作为建筑材料或路基材料使用。
【具体实施方式】
[0011]下面对本发明的具体实施例作进一步的说明。
[0012]本实施例的利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法过程和步骤如下:
(1)电镀污泥取自上海众新五金有限公司、上海青四电镀有限公司和上海宝钢集团，飞灰取自上海御桥焚烧厂；
(2)将三份20kg飞灰按照固液比1:8水洗两次，每次搅拌1min，搅拌速度60r/min;
(3)将三份飞灰脱水甩干，分别与28kg电镀污泥搅拌均匀； (4)将三份混合物(约48kg)在常温下风干3天；
(5)将三份风干后的混合物(约30-32kg)分别与3kg水玻璃混合投入熔融炉中，在1350°C下熔融0.5h;
(6)将熔融体引流至水淬槽中水淬得到玻璃体，将大块玻璃体破碎至粒径小于5mm;
(7)将三种玻璃砂进行TCLP毒性浸出测试，测试结果符合地下水质标准，表明该熔融玻璃体对重金属固化稳定效果较好。
[0013]TCLP毒性浸出实验步骤如下:
(I)按照EPA的TCLP毒性浸出试验法配制浸提溶液，将17.25 mL醋酸用蒸馏水定容至I L，提取液的pH为2.64±0.05。
[0014](2)将上述玻璃砂用上述浸提剂进行浸取，保持液固比为20:1，S卩Ig样品用20mL浸提剂，在常温下于TCLP浸出试样制备仪中浸出18±2 h，上下颠倒速率为30 r/min。
[0015](3)浸提结束后将样品进行离心固液分离，上层液过膜后利用ICP测定重金属浸出浓度。测定结果显示主要污染物锌、铅、镉均满足地下水质标准。
[0016]说明形成的熔融玻璃体对重金属有很好的稳定固化作用。
【主权项】
1.一种利用电镀污泥与生活垃圾焚烧飞灰协同熔融制备玻璃沙的方法，其特征在于该方法的具体步骤为: A、将生活垃圾焚烧飞灰按照质量比1:8进行水洗，使得飞灰中氯含量低于lwt%;然后进行固液分离； B、将经步骤A水洗后的飞灰与电镀污泥均匀搅拌混合，得到混合物，其中污泥与飞灰质量比为 1:1.3-1.5; C、将步骤B所得混合物进行干燥处理，使其含水率为10?20wt%; D、将步骤C所得混合物中加入辅料在1300?1400°C熔融0.5h，得到高温熔融体;所述的混合物与辅料中的氧化硅质量比为I:0.05-1:0.15,所述的辅料为:水玻璃或废玻璃渣； E、将步骤D所得高温熔融体引入进行水淬处理，水温范围为30°C-50°C，得到玻璃渣，进行破碎处理，使其粒径小于5mm，得到玻璃沙。
【文档编号】C03C6/00GK106082646SQ201610416331
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日 公开号201610416331.2, CN 106082646 A, CN 106082646A, CN 201610416331, CN-A-106082646, CN106082646 A, CN106082646A, CN201610416331, CN201610416331.2
【发明人】岳阳, 王斌, 吴思邈
【申请人】上海大学