CN111266394B - 一种垃圾焚烧飞灰高效脱氯剂和脱氯方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰高效脱氯剂，该脱氯剂由硝酸盐，磷酸盐，有机酸，磷酸中的一种或几种组成。本发明还涉及脱氯方法和脱氯装置。本发明利用电化学离子迁移的原理，在水洗处理垃圾焚烧飞灰过程中，加入有利于增强垃圾飞灰中氯离子迁移效率的高效脱氯剂，加上现场特定设计的电场装置，使在垃圾飞灰水洗氯离子过程中，液/固比更小，水洗用水量更少，飞灰中氯离子脱附、迁移效率更高，从而实现焚烧飞灰高效脱除氯盐的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰高效脱氯剂，本发明还涉及脱氯方法。此外，本发明还涉及脱氯装置。
背景技术
焚烧飞灰是市政生活垃圾焚烧过程中产生的，在垃圾的焚烧的过程中，垃圾中有机物主要以气态物质的形式排放；而无机物质则主要形成固体颗粒物，其中颗粒较大固体沉积在焚烧炉底部及炉排上，被称为底灰，而那些细小的颗粒物则漂浮在烟气中，随烟气一同进入烟气净化系统，这些颗粒物构成了焚烧飞灰50%的比例，剩余的焚烧飞灰则源自于烟气净化过程中投加的石灰石或活性炭，它们共同在除尘器（静电除尘器、布袋除尘器等）中被捕集，同时也有一部分细小的颗粒物在烟道及烟囱的底部沉降下来，这些被捕获和沉降下来的细小颗粒物则被称作焚烧飞灰。
在市政生活垃圾焚烧过程中，产生的总灰渣体积可达到垃圾体积总量的4-5%，灰渣总质量可达到垃圾总质量的15-20%，其中飞灰的数量可达到灰渣总质量的10-20%。
焚烧飞灰含水率很低，呈浅灰色粉末状，飞灰颗粒大小不均、结构复杂、性质多变，多以无定型态和多晶聚合体结构形式存在，通常飞灰颗粒粒径小于100μm，且其表面粗糙，具有较大的比表面和较高的孔隙率。焚烧飞灰的化学成分包括Cl、Ca、K、Na、Si、Al、O等元素，主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。此外，焚烧飞灰常含有高浓度的重金属，如Hg、Pb、Cd、Cu、Cr及Zn等，这些重金属主要以气溶胶小颗粒和富集于飞灰颗粒表面的形式存在；同时在焚烧飞灰中还含有少量的二噁英和呋喃，因此焚烧飞灰其具有很强的潜在危害性。
根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）规定：“生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。因此，飞灰必须单独收集，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。目前，焚烧飞灰的处置主要是利用固定化技术或稳定化技术处理后，进入危险废物填埋场进行填埋处置；或者进行安全填埋处置，就是将焚烧飞灰在现场进行简单的处理后，送入安全填埋场进行安全填埋处置，但是安全填埋场的建设和运行费用极高，使垃圾焚烧厂难以承受，因此该方法使用的将逐渐减少。
焚烧飞灰的资源化技术也得到一些研究，如湿法化学处理技术、制备玻璃陶瓷产品用做建筑材料等，但是焚烧飞灰的资源化技术尚不成熟，因此应用很少。主要问题是焚烧飞灰含有氯和重金属。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术的不足，提供了一种垃圾焚烧飞灰高效脱氯剂,所述脱氯剂由硝酸盐，磷酸盐，有机酸，磷酸中的一种或几种组成。
所述脱氯剂由1～5重量份硝酸钠，1～5重量份磷酸铵，3-16重量份有机酸，1～5重量份磷酸组成。
所述有机酸选自氨基磺酸，柠檬酸，草酸，酒石酸中的一种或几种。
一种垃圾焚烧飞灰脱氯方法,所述脱氯方法包括以下步骤：
在容器中，将飞灰加入脱氯剂进行水洗，所述脱氯剂硝酸盐，磷酸盐，有机酸，磷酸中的一种或几种组成，加入量为水洗量的1wt%～5wt%；
在容器中，保持搅拌并通入电流20～120分钟，电流密度平均为0.001～0.01mA/cm2，电压为1～100mV；
将容器静置进行固液分离，滤渣进行压滤，得到处理后的飞灰。
所述脱氯剂由1～5重量份硝酸钠，1～5重量份磷酸铵，3-16重量份有机酸，1～5重量份磷酸组成。
所述有机酸选自氨基磺酸，柠檬酸，草酸，酒石酸中的一种或几种。
所述脱氯方法还包括蛰合捕收步骤,所述蛰合捕收步骤包括以下步骤：
将飞灰与水混合，加入水重量1.5%～2.5%的蛰合捕收剂，反应25-40分钟，到蛰合处理后的飞灰。
所述蛰合捕收剂选自氨基二硫代甲酸盐树脂、多乙烯多胺、有机磷酸HEDP复合物中的一种或几种。
一种垃圾焚烧飞灰处理装置，所述处理装置包括搅拌池、中间水道、外池，所述中间水道连接搅拌池和外池并连通，所述飞灰在搅拌池中与水混合，所述搅拌池、中间水道、外池通电，所述电的阴极设置在搅拌池的周边，所述电的阳极设置在中间水道、外池周边，所述搅拌池还包括脱氯剂，所述脱氯剂由硝酸盐，磷酸盐，有机酸，磷酸中的一种或几种组成。
所述中间水道的电流密度保持为0.001～0.01mA/cm2，电压保持为1～100mV。
本发明利用电化学离子迁移的原理，在水洗处理垃圾焚烧飞灰过程中，加入有利于增强垃圾飞灰中氯离子迁移效率的高效脱氯剂，加上现场特定设计的电场装置，使在垃圾飞灰水洗氯离子过程中，液/固比更小，水洗用水量更少，飞灰中氯离子脱附、迁移效率更高，从而实现焚烧飞灰高效脱除氯盐的效果。电场装置的作用是使得含氯离子的盐类迅速迁移和聚集，使飞灰中氯盐高效脱附。本发明核心是电迁移而不能是电解。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
一种垃圾焚烧飞灰高效脱氯剂,所述脱氯剂由硝酸盐，磷酸盐，有机酸，磷酸中的一种或几种组成。
所述脱氯剂由1～5重量份硝酸钠，1～5重量份磷酸铵，3-16重量份有机酸，1～5重量份磷酸组成。
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一种垃圾焚烧飞灰脱氯方法,所述脱氯方法包括以下步骤：
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所述有机酸选自氨基磺酸，柠檬酸，草酸，酒石酸中的一种或几种。
所述脱氯方法还包括蛰合捕收步骤,所述蛰合捕收步骤包括以下步骤：
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所述蛰合捕收剂选自氨基二硫代甲酸盐树脂、多乙烯多胺、有机磷酸HEDP复合物中的一种或几种。
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本发明利用电化学离子迁移的原理，在水洗处理垃圾焚烧飞灰过程中，加入有利于增强垃圾飞灰中氯离子迁移效率的高效脱氯剂，加上现场特定设计的电场装置，使在垃圾飞灰水洗氯离子过程中，液/固比更小，水洗用水量更少，飞灰中氯离子脱附、迁移效率更高，从而实现焚烧飞灰高效脱除氯盐的效果。电场装置的作用是使得含氯离子的盐类迅速迁移和聚集.使飞灰中氯盐高效脱附。本发明核心是电迁移而不能是电解。
实施例1
（1）飞灰蛰合捕收剂是用来捕捉飞灰中重金属的，使之和飞灰中的重金属在水中混合，生成水中不溶的重金属蛰合物，在检测中可浸出重金属浓度稳定达标。此类物质组成包括氨基二硫代甲酸盐树脂（DTCR）、EP110、多乙烯多胺、有机磷酸HEDP复合物等，添加量为2%，蛰合、固化时间分别为30分钟。
（2）经过高效蛰合捕收剂处理后的飞灰，加入脱氯剂进行水洗，高效脱氯剂配比为硝酸钠2重量份，磷酸铵2重量份，氨基磺酸2重量份，柠檬酸0.5重量份，草酸2重量份，酒石酸2重量份，多聚磷酸2重量份，加入量为水洗量的4%充分搅拌混合。在直径为8m，深为6m搅拌池中，搅拌池周边布上阴极碳黑电极，而阳极电极接在外池和中间水道中，中间水道连接电流密度平均为0.005mA/cm2，电压为80mV，搅拌池中带上搅拌，按固：液（水）比为1: 3的比例进行混合，搅拌时间40分钟，在电化学电势的驱动下，以及高效脱氯剂的作用下，飞灰中的氯离子，快速、高效地从飞灰混合物中迁移出来，进入水体阳极中，从而达到高效脱氯的目的。
（3）飞灰中大部分氯离子进入水溶液后，灰渣进行压滤，滤渣为飞灰，进入水泥协同处置材料。
（4）滤液进入污水处理车间，加药絮凝沉降，用MVR进行蒸发成盐，作为工业用途，冷凝水回用。
通过检测飞灰和处理后的飞灰，本发明的处理方法可以减少98.2%的氯。
实施例2
（1）飞灰蛰合捕收剂是用来捕捉飞灰中重金属的，使之和飞灰中的重金属在水中混合，生成水中不溶的重金属蛰合物，在检测中可浸出重金属浓度稳定达标。此类物质组成包括氨基二硫代甲酸盐树脂（DTCR）、EP110、多乙烯多胺、有机磷酸HEDP复合物等，添加量为2%，蛰合、固化时间分别为30分钟。
（2）经过高效蛰合捕收剂处理后的飞灰，加入脱氯剂进行水洗，高效脱氯剂配比为硝酸钠3重量份，磷酸铵3重量份，氨基磺酸3重量份，柠檬酸0.6重量份，草酸3重量份，酒石酸3重量份，多聚磷酸4重量份，加入量为水洗量的4%充分搅拌混合，在直径为8m，深为6m搅拌池中，搅拌池周边布上阴极碳黑电极，而阳极电极接在外池和中间水道中，中间水道连接电流密度平均为0.005mA/cm2，电压为80mV，搅拌池中带上搅拌，按固：液（水）比为1: 3的比例进行混合，搅拌时间40分钟，在电化学电势的驱动下，以及高效脱氯剂的作用下，飞灰中的氯离子，快速、高效地从飞灰混合物中迁移出来，进入水体阳极中，从而达到高效脱氯的目的。
（3）飞灰中大部分氯离子进入水溶液后，灰渣进行压滤，滤渣为飞灰，进入水泥协同处置材料。
（4）滤液进入污水处理车间，加药絮凝沉降，用MVR进行蒸发成盐，作为工业用途，冷凝水回用。
通过检测飞灰和处理后的飞灰，本发明的处理方法可以减少98.8%的氯。与实施例2相同，但不采用本发明的电化学处理方法，仅仅可以减少56%的氯。中间水道的电流密度依次为0.0005、0.001、0.003、0.005、0.008、0.015、0.02mA/cm2，依次可以减少67%、95%、96%、95%、96%、84%、73%的氯。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这中叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种垃圾焚烧飞灰脱氯方法,其特征在于,所述脱氯方法包括以下步骤：
将飞灰与水混合，加入水重量1.5％～2.5％的螯合捕收剂，反应25-40分钟，得到螯合处理后的飞灰；
在容器中，将螯合处理后的飞灰加入脱氯剂进行水洗，所述脱氯剂的加入量为水洗量的1wt％～5wt％；
在容器中，保持搅拌并通入电流20～120分钟；
将容器静置进行固液分离，滤渣进行压滤，得到处理后的飞灰；
所述容器为垃圾焚烧飞灰处理装置，所述处理装置包括搅拌池、中间水道、外池，所述中间水道连接搅拌池和外池并连通，所述飞灰在搅拌池中与水混合，所述搅拌池、中间水道、外池通电，阴极碳黑电极设置在搅拌池的周边，阳极电极设置在中间水道、外池周边，所述搅拌池还包括脱氯剂，所述脱氯剂由硝酸盐，磷酸盐，有机酸，磷酸组成；
所述脱氯剂由1～5重量份硝酸钠，1～5重量份磷酸铵，3-16重量份有机酸，1～5重量份磷酸组成；
所述中间水道的电流密度保持为0.001～0.01mA/cm2，电压保持为1～100mV。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰脱氯方法,其特征在于,所述有机酸选自氨基磺酸，柠檬酸，草酸，酒石酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰脱氯方法,其特征在于,所述螯合捕收剂选自氨基二硫代甲酸盐树脂、多乙烯多胺、有机磷酸HEDP复合物中的一种或几种。
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