[發(fā)明專利]一種超臨界流體提取焚燒飛灰中有害重金屬的方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101905235A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張付申;薄達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號(hào): B09B3/00
• 分類號(hào): B09B3/00;B09B5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及垃圾焚燒飛灰無(wú)害處理處置，屬于環(huán)境保護(hù)與資源綜合利用領(lǐng)域的固體廢棄物污染控制新技術(shù)，尤其適合于危險(xiǎn)廢棄物焚燒處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體副產(chǎn)物的無(wú)害化處置。

背景技術(shù)

超臨界水處理危險(xiǎn)廢棄物是近些年來(lái)新興的一種清潔環(huán)保技術(shù)，由于該技術(shù)能夠在較短時(shí)間內(nèi)將有機(jī)物分解且產(chǎn)物為環(huán)境友好的CO₂和H₂O等優(yōu)點(diǎn)而備受世界各國(guó)的關(guān)注。與傳統(tǒng)的處理技術(shù)(如焚燒法、濕式氧化法)相比，超臨界水在處理范圍、處理深度、運(yùn)行成本等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前，超臨界水已成功應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水、污泥、廢棄塑料等方面的處理。而在焚燒飛灰方面，超臨界水氧化法對(duì)焚燒法飛灰中的有機(jī)污染物二惡英，PCB等有機(jī)物污染物去除率也可達(dá)到99％以上。

焚燒飛灰是一種難處理的危險(xiǎn)廢棄物，飛灰中因含有高濃度的Cd、Cr、Pb、Cu、Zn等多種有害重金屬和二惡英、PAH等有機(jī)毒物，處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。在我國(guó)，醫(yī)療垃圾焚燒飛灰已經(jīng)被列入到《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》的首位。目前，焚燒飛灰的無(wú)害化處理的主要方法有：熔融固化法，水泥、瀝青固化法及化學(xué)提取法等。其中水泥、瀝青固化后送危險(xiǎn)廢棄物填埋場(chǎng)的處理方法以其工藝簡(jiǎn)單，投資少，成為我國(guó)處理垃圾焚燒飛灰的主要方法。但是這種處理方法存在自身難以克服的缺點(diǎn)，水泥、瀝青固化會(huì)極大的增加飛灰的體積，飛灰中有機(jī)污染物不能被去除，并且在潮濕環(huán)境中，重金屬會(huì)被浸出，污染土壤和地下水。為了克服現(xiàn)有焚燒飛灰處理方法種種弊端，國(guó)內(nèi)外許多研究人員都在改進(jìn)現(xiàn)有的方法或者尋求新的處理方法，力求達(dá)到最佳的處理效果，但效果均不甚理想。因此，探索一種新型的垃圾焚燒飛灰的處理處置方法具有重要的科學(xué)價(jià)值及社會(huì)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)我國(guó)垃圾焚燒飛灰量大、處理難、現(xiàn)行處理方式易造成二次污染的現(xiàn)狀，確立了一種適用于焚燒飛灰無(wú)害化處理的新方法。其特征是包括下列步驟：

(a)預(yù)處理：將焚燒飛灰放入密閉容器中，飛灰∶水＝1∶20的比例加入水，在室溫下震蕩30分鐘，用孔徑為1.0μm的膜過(guò)濾器過(guò)濾，濾液用適量Ca(OH)₂處理后循環(huán)利用，濾餅轉(zhuǎn)移至超臨界水反應(yīng)釜中。飛灰中往往含有大量的Na，K，Ca，Al等輕金屬鹽類，其含量一般為重金屬的幾倍甚至幾十倍，如果不將其預(yù)先水洗出來(lái)，在超臨界反應(yīng)過(guò)程中會(huì)消耗掉大量反應(yīng)介質(zhì)。飛灰在水洗時(shí)，灰中占主要成分的Na，K，Ca等元素大部分被洗出，同時(shí)處于交換態(tài)結(jié)合的重金屬也被洗出，其余的重金屬在飛灰中的總量均有升高，所以水洗過(guò)程對(duì)于重金屬是富集的過(guò)程。

(b)配料：向存放有飛灰濾餅的超臨界水反應(yīng)釜中加入聚氯乙烯(PCV)，加入量為水洗后飛灰干重的30-50％；然后往反應(yīng)釜中加入去離子水，加水量為水洗后飛灰干重的60-80倍；再水洗后飛灰干重的10-20倍向反應(yīng)釜中加入雙氧水。隨后立即將超臨界水反應(yīng)釜密封。

(c)超臨界流體處理：將反應(yīng)釜接通電源開(kāi)始加熱，反應(yīng)溫度分別為400-420℃，反應(yīng)釜中的壓力通過(guò)和其相連的一個(gè)壓力表監(jiān)控，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值并且壓力超過(guò)22.1MPa時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，反應(yīng)持續(xù)時(shí)間為60-120分鐘。反應(yīng)結(jié)束后吹冷風(fēng)使釜體迅速冷卻至室溫。在超臨界水處理過(guò)程中，PVC脫氯形成的中間產(chǎn)物鹽酸可以提取醫(yī)療垃圾焚燒飛灰中的重金屬，同時(shí)超臨界水可以將飛灰顆粒打碎，從而提高鹽酸提取重金屬的速率和效果。由于鹽酸在反應(yīng)過(guò)程中是陸續(xù)少量產(chǎn)生，因而可以及時(shí)被廢灰中的重金屬消耗掉，避免對(duì)反應(yīng)釜的嚴(yán)重腐蝕。

(d)后處理：將反應(yīng)后得到的混合物進(jìn)行離心分離，離心機(jī)轉(zhuǎn)速3000-4000轉(zhuǎn)/分，上清液分離后加入Ca(OH)₂固體中和其中的殘余酸同時(shí)沉淀重金屬，固體殘?jiān)梢杂糜谏a(chǎn)功能材料，也可以送填埋場(chǎng)填埋。

超臨界水配合PVC提取焚燒飛灰中的重金屬的效果受氧化劑加入量、固液比、處理溫度、處理時(shí)間等因素的影響。在處理過(guò)程中，超臨界水可以打碎飛灰顆粒，氧化有機(jī)物釋放有機(jī)態(tài)中的重金屬，從而加速重金屬的提取過(guò)程，但同時(shí)在超臨界水中，提取出來(lái)的重金屬離子會(huì)析出、氧化。所以縮短反應(yīng)時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，可以減少超臨界水的負(fù)面作用而達(dá)到較高的重金屬提取率。下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖及實(shí)施方案進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。

附圖說(shuō)明

圖1是超臨界水處理前后焚燒飛灰的高倍電鏡照片。其中A是處理前的照片，B是處理后的照片。

圖2是不同處理溫度對(duì)典型重金屬溶出率的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式