[發明專利]去除垃圾焚燒飛灰二噁英的單模微波反應裝置及方法

在審

• 申請號: 201811582183.7
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109663557A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 鞠勇明;鄧東陽;吳文成;張漫雯;劉明清;劉潤龍
• 申請（專利權）人: 環境保護部華南環境科學研究所
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 羅建書

本發明涉及一種去除垃圾焚燒飛灰二噁英的單模微波反應裝置及方法，其中，微波功率調節裝置與微波激勵發生裝置連接；微波激勵發生裝置為單模微波反應器提供微波信號；氮氣以一定流量進入裝有飛灰樣品層的石英反應器；石英反應器置于單模微波反應器的反應腔體中，氣相污染物在單模微波反應器進行單模微波反應后，隨著氮氣依次經過石英纖維濾筒架、回流冷凝器、樹脂筒、甲苯吸收液、氫氧化鈉吸收液、氣體干燥管、氣體采樣探頭、便攜式氣質聯用儀。本發明所需的溫度低，能耗較低，能源利用率高，反應時間短，二噁英去除率高，克服了傳統高溫熔融或燒結方式能耗大，處理成本高等缺點，為飛灰脫毒減害處理提供一種新技術和新的處理工藝。

技術領域

本發明涉及垃圾焚燒飛灰的無害化處理技術領域，尤其涉及一種去除垃圾焚燒飛灰二噁英的單模微波反應裝置及方法。

背景技術

隨著經濟持續高速發展、人們物質生活水平的不斷提高和城市化進程快速推進，我國城鎮生活垃圾每年產生量超過2.0億噸，并且以8～10％的速度持續增長，形成“垃 圾圍城”難題。城鎮生活垃圾處理處置是當前環境管理亟需解決的難題之一。

由于焚燒法具有減容、減重、占地面積小、從廢棄物中回收能源用于加熱和發電等優點，因此成為城市生活垃圾處理處置的首選方法。目前，我國垃圾焚燒廠通常采 用“活性炭噴射協同布袋除塵”的處理工藝來確保煙氣中二噁英達標排放，同時將二噁 英污染物從氣相主要轉移到固相飛灰中，形成了新的污染治理副產物-垃圾焚燒飛灰。 飛灰通常含有高濃度致癌、致畸、致突變的二噁英等劇毒有機物，被我國《國家危險 廢物名錄》列為危險廢棄物，不能直接填埋處理。因此，垃圾焚燒飛灰脫毒減害及安 全處理及處置，成為亟需解決的環境問題和社會問題。

目前在垃圾焚燒飛灰處理領域，已有相關熱解處理技術采用微波技術來處理飛灰， 例如：

專利CN101318189B公開了一種微波加熱解毒垃圾焚燒飛灰的方法，將飛灰在微波加熱溫度為850～1200℃、停留時間為10～60min的條件下進行微波加熱反應，反應 后的飛灰熔融固化體經檢測銅、鋅、鉛、鉻和鎘五種重金屬滿足固體廢物浸出毒性鑒 別標準(GB16889-2008)，二噁英毒性當量低于美日等國土壤中二噁英毒性當量的限 值。

專利CN104291784B公開了一種垃圾焚燒飛灰無害化處理方法，其將飛灰與少量的微波耦合劑混合，經造粒成型并經過5～300kW微波熔融處理5～15分鐘，結果飛灰 中殘留的二噁英為18～21ng I-TEQ/kg，銅、鋅、鉛、鉻、鎘五種重金屬浸出毒性滿足 固體廢物浸出毒性鑒別標準(GB16889-2008)。

上述專利技術中，均是采用多模微波燒結/熔融技術使垃圾焚燒飛灰進行高溫反應 (通常大于850℃)的。這種多模微波高溫處理垃圾焚燒飛灰技術雖然有助于貴金屬 形成熔融態降低浸出毒性并實現飛灰二噁英的礦化分解，但是高溫氛圍會造成部分重 金屬(如汞和鎘等)氣化并進一步污染環境。

另外，由于多模微波反應腔體稍大，以及多模微波通過反射等容易在微波腔體中發生復雜的入射微波及多級反射微波相互疊加諧振的現象(如圖1所示)，產生的微 波場能量密度通常較低、頻率雜亂及功率分布不穩定，容易導致多模微波滲透飛灰層 的深度有限，因此采用多模微波熱解垃圾焚燒飛灰需要采用高溫輻射并保存更長的反 應時間以解決加熱不均勻的問題(微波輻射熱能在低溫反應氛圍下無法徹底穿透飛灰 層)，這樣無疑會浪費時間，加大熱反應能耗及處理成本。

其次，上述專利中的多模微波反應體系通常無法捕捉富集氣態污染物，不能清楚地闡明飛灰中的二噁英的歸趨反應，即：飛灰中的二噁英究竟是通過熱脫附反應揮發 到氣相中還是通過熱降解反應分解礦化。

發明內容