一种利用生物沥浸技术去除城市垃圾焚烧飞灰中重金属的方法技术

飞灰是生活垃圾焚烧发电产生的含有多种有毒金属的危险废物，其主流处置工艺稳定化/固化填埋成本在2000‑3000元/吨，而且有毒金属环境风险依然存在。从飞灰中去除有毒金属是其低限制/无限制资源化利用的前提。该发明专利技术以廉价无机能源底物如硫磺等为工作介质，通过自养沥浸菌剂的直接/间接作用在常温常压条件下实现飞灰有毒金属的高效、绿色、安全浸提；而且通过水洗除盐除碱、菌株复配和选育高耐盐菌株，显著改善了沥液生物再生性能，大幅提高了循环浸提次数，从而极大地减少了沥浸过程的无机盐培养液消耗，进一步减低了生物沥浸成本。脱毒飞灰用于制砖、路基和混凝土等资源化利用，节约了传统填埋工艺的高额费用且消除了潜在环境风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用生物沥浸技术去除城市垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，属于环境工程

技术介绍
当前我国城市垃圾问题日益突出，全国2/3的城市处于垃圾包围之中，其中1/4已无填埋堆放场地。2015年城市垃圾产量达2.6亿吨，每年还以8％-10％的速度增长。垃圾焚烧发电以其彻底的无害化、高效的减量化和可观的能源化成为处理城市混合垃圾最好的减量化方式。十三五期间，垃圾焚烧发电的比列将由现在的25％升至50％。飞灰是生活垃圾焚烧发电烟道收集产生的危险废物，含有高浓度的重金属、二恶英和氯离子。循环流化床飞灰产生量一般占垃圾总量的10％，机械炉排炉则为3％左右，因此后者的有毒物质浓度更高。目前，全国飞灰产生量400-500万吨，十三五末预计将达800-1000万吨。而毒性更强、危害更大的机械炉排炉飞灰占50％以上。飞灰的主流处置工艺是稳定化/固化后填埋，即加入螯合剂和水泥降低有毒重金属的迁移性后送安全填埋场填埋。该工艺处置成本在2000-3000元/吨，而且有毒金属的环境风险依然存在。在填埋成本居高不下的情况下，水泥窑协同
处置被荐为飞灰处理的辅助手段。但该技术受到水泥市本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用生物沥浸技术去除城市垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱盐除碱：应用自来水、再生水或其他低盐废水洗涤飞灰；(2)生物沥浸工作菌剂：基本工作菌剂是由氧化硫硫杆菌(A.t ATCC19377)、氧化亚铁硫杆菌(A.f ATCC23270)和嗜铁钩端螺旋菌(L.f ML‑04)组成的混合菌株；复配菌剂是由基本工作菌剂和本实验室筛选的高效硫氧化自养混合菌株(BGS‑1)复合而成，BGS‑1含有A.t TSK‑3,A.t 9B‑1,A.t BEF3,A.t ORCS6,A.t ABRB2011,A.t BAW3,A.t 2AP,A.t BAD2,A....

【技术特征摘要】
1.一种利用生物沥浸技术去除城市垃圾焚烧飞灰中重金属的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱盐除碱：应用自来水、再生水或其他低盐废水洗涤飞灰；(2)生物沥浸工作菌剂：基本工作菌剂是由氧化硫硫杆菌(A.t ATCC19377)、氧化亚铁硫杆菌(A.f ATCC23270)和嗜铁钩端螺旋菌(L.f ML-04)组成的混合菌株；复配菌剂是由基本工作菌剂和本实验室筛选的高效硫氧化自养混合菌株(BGS-1)复合而成，BGS-1含有A.t TSK-3,A.t 9B-1,A.t BEF3,A.t ORCS6,A.t ABRB2011,A.t BAW3,A.t 2AP,A.t BAD2,A.t 2mb,A.t SO-1等多种菌株，筛选于山西某矿区；耐盐菌剂由基本工作菌剂通过诱变育种而来，物理诱变包括紫外线、微波和超声波，化学诱变包括盐酸羟胺、亚硝基胍和亚硝酸盐处理，复合诱变采用两种或两种以上的诱变剂或诱变方法进行诱变育种；(3)基本工作菌剂再生-浸提分批工艺去除低盐低碱城市垃圾焚烧飞灰重金属，制备无机盐培养液包括：KNO3和/或NaNO2和/或(NH4)2SO4,0.5-4.0g/L；KH2PO4和/或K2HPO4和/或Na3PO4,0.5-4.0g/L；FeSO4和/或MgSO4,0.1-1.0g/L；FeCI2和/或CaCl2,0.1-1.0g/L；硫代硫酸盐和/或S2-和/或硫磺，2-32g/L；Fe2+和/或黄铁矿2-32g/L，自来水配置，自然pH值；接种基本工作菌剂(5％-20％接种量)并启动加热(30-45℃)、曝气(溶解氧40-100％饱和度)和搅拌(40-160转/分)，检测体系pH,ORP,Fe2+,Fe3+和菌株浓度的变化，待pH减至0.8-1.2时，
\t过滤或离心分离固体物质(菌体和能源底物)和酸性浸提液；向浸提池中酸性浸提液加入水洗飞灰(固液比5％-20％)，搅拌(30-120转/分)4-6小时，检测体系pH升至4.0-7.0目标金属浸出后，过滤或离心分离飞灰和溶有金属离子的沥浸液；脱毒飞灰进行制砖、路基和混凝土等资源化利用，失效沥浸液补加无机盐培养液并接种后进行再生；重复以上再生-浸提过程20-25次，直到体系氯离子浓度富集到1500-2000mg/L，菌剂生长和活性显著减低，再生速度明显减慢停止；(4)基本工作菌剂再生-浸提膜生物反应器连续工艺去除低盐低碱城市垃圾焚烧飞灰重金属，制备无机盐培养液包括：KNO3和/或NaNO2和/或(NH4)2SO4,0.5-4.0g/L；KH2PO4和/或K2HPO4和/或Na3PO4,0.5-4.0g/L；FeSO4和/或MgSO4,0.1-1.0g/L；FeCI2和/或CaCl2,0.1-1.0g/L；硫代硫酸盐和/或S2-和/或硫磺，2-32g/L；Fe2+和/或黄铁矿2-32g/L，自来水配置，自然pH值；接种基本工作菌剂(5％-20％接种量)并启动加热(30-45℃)、曝气(溶解氧40-100％饱和度)和搅拌(40-160转/分)，检测体系pH,ORP,Fe2+,Fe3+和菌株浓度的变化，待pH减至0.8-1.2时，开启进出水保持平衡并调节进出水速度以控制出水pH稳定在0.8-1.2；向浸提池中酸性浸提液加入水洗飞灰(固液比5％-20％)，搅拌(30-120转/分)4-6小时，检测体系pH升至4.0-7.0目标金属浸出后，过滤、压滤、离心或自然沉淀分离飞灰和溶有金属离子的沥浸液；脱毒飞灰进行制砖、路基和混凝土等资源化利用，失效沥浸液补加无机盐培养液后作为进水进入膜反应
\t器再生；重复以上再生-浸提过程20-25次，直到体系氯离子浓度富集到1500-2000mg/L，菌剂生长和活性显著减低，再生速度明显减慢停止；(5)复合菌剂再生-浸提分批工艺去除低盐高碱城市垃圾焚烧飞灰重金属，制备无机盐培养液包括：KNO3和/或NaNO2和/或(NH4)2SO4,0.5-4.0g/L；KH2PO4和/或K2HPO4和/或Na3PO4,0.5-4.0g/L；FeSO4和/或MgSO4,0.1-1.0g/L；FeCI2和/或CaCl2,0.1-1.0g/L；硫代硫酸盐和/或S2-和/或硫磺，2-32g/L；Fe2+和/或黄铁矿2-32g/L，自来水配置，自然pH值；接种复合菌剂(5％-20％接种量)并启动加热(30-45℃)、曝气(溶解氧40-100％饱和度)和搅拌(40-160转/分)，检测体系pH,ORP,Fe2+,Fe3+和菌株浓度的变化，待pH减至0.8-1.2时，过滤或离心分离固体物质(菌体和能源底物)和酸性浸提液；向浸提池中酸性浸提液加入水洗飞灰(固液比2％-10％)，搅拌(30-120转/分)4-6小时，检测体系pH升至4.0-6.5目标金属浸出后，过滤、压滤、离心或自然沉淀分离飞灰和溶有金属离子的沥浸液；脱毒飞灰进行制砖、路基和混凝土等资源化利用，失效沥浸液补加无机盐培养液并接种后进行再生；重复以上再生-浸提过程10-20次，直到体系氯离子浓度富集到1500-2000mg/L，菌剂生长和活性显著减低，再生速度明显减慢停止；(6)复合菌剂再生-浸提膜生物反应器连续工艺去除低盐高碱城市垃圾焚烧飞灰重金属，制备无机盐培养液包括：KNO3和/或NaNO2和/或(NH4)2SO4,0.5-4.0g/L；KH2PO4和/或K2HPO4和/或Na3PO4,0.5-4.0g/L；FeSO4和/或MgSO4,0.1-
\t1.0g/L；FeCI2和/或CaCl2,0.1-1.0g/L；硫代硫酸盐和/或S2-和/或硫磺，2-32g/L；Fe2+和/或黄铁矿2-32g/L，自来水配置，自然pH值；接种复合菌剂(5％-20％接种量)并启动加热(30-45℃)、曝...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛宝平，王佳，田炳阳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11