一种利用污泥处理飞灰的方法技术

本发明专利技术公开一种利用污泥处理飞灰的方法和设备，方法包括如下步骤：将飞灰与污泥的混合物强制搅拌得到混合泥浆；将所述混合泥浆进行水热处理，得到水热处理产物；将水热处理产物通过压滤的方式进行固液分离获得水热压滤液体与水热压滤固体；向水热压滤固体中加入生物质组成热解混合物，热解混合物热解获得热解残渣，热解残渣作为一般固体废弃物填埋或者作为无机材料使用；将水热压滤液体厌氧发酵后产生物燃气和发酵液；发酵后产生的发酵液进行净化处理，处理后的水达标后排放；本发明专利技术还提供了实现该方法的设备；本发明专利技术利用污泥实现飞灰脱毒与稳定化，彻底消除飞灰中二恶英类物质，避免二次污染，实现了飞灰的无害化处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞灰资源化利用，尤其是一种利用污泥处理飞灰的方法及实现该方法的设备。
技术介绍
目前，生活垃圾焚烧工艺已经成为我国大中城市处理垃圾的主流技术。焚烧飞灰占焚烧垃圾总质量1%-5%，若加上烟气净化处理中加入的消石灰等药剂量，则占焚烧垃圾量3-7%。据统计，我国生活垃圾焚烧处置能力已经超过5505万吨，每年将产生生活垃圾焚烧飞灰220万吨。飞灰已经列入国家危险废物名录（HW18），常规方法是利用水泥固化等方法稳定其中的有害物质，再到填埋场填埋。这不但处理费用高，占用土地资源，而且易发生二次污染。主要原因在于飞灰固化稳定化主要依靠水化硅酸盐体系，但飞灰中氯含量高(质量百分数平均高于15%)，直接阻碍了硅酸盐体系水化过程，降低固化体强度，导致有害物质浸出率变高，所以当采用水化硅酸盐体系固化稳定化飞灰时，需对飞灰进行预洗，去除飞灰中氯离子，这使得处理工艺变得更加复杂。在飞灰资源化方面，曾有部分研究者提出将飞灰用作生产建材的添加料，但我国水泥标准对氯含量有严格的控制标准，氯离子会导致严重的电化学腐蚀，腐蚀钢筋混凝土中钢筋结构的同时，还会降低水泥强度。因此，脱氯与固化重金属是飞灰无害化与资源化利用的一个瓶颈问题。目前，环保部门要求飞灰按《危险废物填埋污染控制标准》进行贮存、处置，积极鼓励焚烧飞灰的综合利用，确保重金属有效固定，在产品的生产过程和使用过程中不会造成二次污染。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种利用污泥处理飞灰的方法，对飞灰具有良好的脱氯效果，彻底消除飞灰中二恶英类物质，并能良好的固定重金属，避免二次污染，有利于实现处理后产物的再次利用。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种利用污泥处理飞灰的方法，包括如下步骤：将飞灰与污泥混合得到混合物，将混合物强制搅拌得到混合泥浆；将所述混合泥浆进行水热处理，得到水热处理产物；将水热处理产物通过压滤的方式进行固液分离获得水热压滤液体与水热压滤固体；向水热压滤固体中加入生物质组成热解混合物，热解混合物热解获得热解残渣，热解残渣作为一般固体废弃物填埋或者作为无机材料使用；将水热压滤液体厌氧发酵后产生物燃气和发酵液；发酵后产生的发酵液进行净化处理，处理后的水达标后排放。所述飞灰与污泥混合步骤中所述飞灰占所述污泥质量的5%至20%。所述混合物强制搅拌步骤中的强制搅拌速度为100r/min-500r/min，搅拌混合时间为1h至3h。所述飞灰与污泥混合步骤中飞灰与污泥的混合温度为35℃至80℃。所述水热处理步骤中水热处理的温度为100℃至260℃，压强为2bar至45bar，水热处理时间为60min至180min。所述热解混合物中的生物质为废弃茶渣，所述废弃茶渣的粒度<3mm。所述废弃茶渣的质量为所述混合物干基总质量的10%~30%。所述热解步骤中热解混合物在400℃~600℃的温度下进行热解。所述发酵液进行的净化处理为将发酵液投入污水处理厂污水处理系统处理达标或者对发酵液使用离子浮选法回收重金属离子。所述飞灰与污泥混合步骤中飞灰与污泥的混合温度为35℃至80℃，由于飞灰中含有高含量的氯盐，与高含水率的污泥混合能够高效浸出飞灰中的高含量氯盐和易溶性重金属;飞灰和污泥在35℃至80℃的温度下混合，利于飞灰润湿，同时增加氯盐的溶解度。污泥是污水处理后的产物，污泥的主要特性是含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，很难通过重力沉降或常规压滤进行固液分离。飞灰中溶出的氯盐作为污泥脱水调理剂，改变污泥胶体的结构，破坏胶体的稳定性，来实现污泥中含水细胞快速破壁，从而减少化学药剂使用，利于污泥脱水，大大提高污泥脱水效率。温度低于35℃，飞灰不易在污泥浆液中浸润溶解；温度超过80℃，对提高飞灰溶解效率作用不显著，浪费能源。所述水热处理的温度为100℃至260℃，压强为2bar至45bar，水热处理时间为60min至180min；采用上述工艺条件的原因为：将混合均匀的污泥和飞灰进行水热处理，使飞灰与污泥中的无机组分协同作用，使Na盐、Al2O3、SiO2等无机组分经水热合成，生成少量铝硅酸盐材料或类似沸石分子筛材料，例如Na8(Al6Si6O24)；沸石物质特有的笼状结构和负极性的特性使得重金属很容易吸附到沸石物质的通道中，同时，由于重金属的电极性比Na和K元素强，因此重金属和沸石物质中的Na和K元素容易发生离子交换，终被沸石物质捕集，因此，上述硅酸盐材料形成、结晶和老化的过程促进重金属从弱酸提取态、可还原态以及可氧化态转化为更加稳定的残渣态，大大提高了对Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等有毒有害金属元素的固化效果。另一方面，水热过程首先促进飞灰中二恶英加氢脱氯反应，继而有利于后续水解脱毒；同时，飞灰与污泥中的无机组分对二恶英水热降解过程又起到了进一步催化作用，实现二恶英类物质的高效脱毒与消解。水热处理的温度与压强过低，时间过短，无法实现飞灰中二恶类有机污染物高效彻底分解；而且，水热合成沸石类分子筛的作用不明显，降低重金属固化效果。水热处理的温度与压强过高，时间过长，对实现飞灰中二恶类有机污染物高效彻底分解无更明显的提高，不但浪费能源，且降低处理能力。所述热解混合物在400℃至600℃的温度下进行热解，实现大规模减量。利用生物质热解过程自由基的作用和热解多孔炭的固化性能，进一步提高热解残渣中重金属元素残渣态含量，实现重金属元素的深度固化与脱毒，极大降低热解残渣中重金属的浸出性。温度低于400℃，无法实现热解混合物彻底热解，也无法充分发挥茶渣的固化重金属效能；温度高于600℃，对热解混合物彻底热解无影响，也对固化热解残渣中重金属效能提高不显著。添加生物质后，通过热解的方式，实现热解混合物大规模减量化，并利用生物质热解过程自由基的作用和热解过程产生多孔炭的固化性能，进一步提高了热解残渣中重金属元素残渣态转化效率，实现重金属元素的深度固化与脱毒，降低热解残渣中重金属的浸出性，这样处理后的残渣才具有良好的环境安全性和可利用性；本处以茶渣作为生物质的一种，实际上其它生物质具有同类作用。所述热解混合物中生物质为茶业加工厂或茶饮料厂的废弃茶渣；茶渣粒度小于3mm，利于热解的彻底进行；添加废弃茶渣的质量占混合物干基总质量的10%~30%；添加的废弃茶渣占混合物干基质量的比例低于10%时，固化重金属的效果不明显；添加的废弃茶渣占混合物干基质量的比例高于30%时，易将部分有毒重金属元素还原，降低了其环境安全性。原因在于生物质热解产生的多孔炭具有重金属固化性能，但同时，热解过程产生的C、H等基团也具有一定还原性，易在热解过程中将部分重金属还原，因此生物质比例不宜过高，以防降低混合热解残渣中重金属的稳定性，进而造成潜在的环境风险，影响热解残渣的利用。本专利技术的另一个目的是提供一种利用污泥处理飞灰的设备，其同时处理飞灰与污泥，既对污泥有良好的脱水效果，又对飞灰具有良好的脱氯效果，消除飞灰中二恶英，而且具有良好的实现重金属稳定化，避免二次污染，实现处理产物的再次资源化利用。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：各部件间按如下顺序连接：飞灰储仓出口与第一输送装置入口相连；第一输送装置出口与混匀浸润装置飞灰入口相连；污本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：包括如下步骤：将飞灰与污泥混合得到混合物，将混合物强制搅拌得到混合泥浆；将所述混合泥浆进行水热处理，得到水热处理产物；将水热处理产物通过压滤的方式进行固液分离获得水热压滤液体与水热压滤固体；向水热压滤固体中加入生物质组成热解混合物，热解混合物热解获得热解残渣，热解残渣作为一般固体废弃物填埋或者作为无机材料使用；将水热压滤液体厌氧发酵后产生物燃气和发酵液；发酵后产生的发酵液进行净化处理，处理后的水达标后排放。

【技术特征摘要】
1.一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：包括如下步骤：将飞灰与污泥混合得到混合物，将混合物强制搅拌得到混合泥浆；将所述混合泥浆进行水热处理，得到水热处理产物；将水热处理产物通过压滤的方式进行固液分离获得水热压滤液体与水热压滤固体；向水热压滤固体中加入生物质组成热解混合物，热解混合物热解获得热解残渣，热解残渣作为一般固体废弃物填埋或者作为无机材料使用；将水热压滤液体厌氧发酵后产生物燃气和发酵液；发酵后产生的发酵液进行净化处理，处理后的水达标后排放。2.根据权利要求1所述的一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：所述飞灰与污泥混合步骤中所述飞灰占所述污泥质量的5%至20%。3.根据权利要求1所述的一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：所述混合物强制搅拌步骤中的强制搅拌速度为100r/min-500r/min，搅拌混合时间为1h至3h。4.根据权利要求1所述的一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：所述飞灰与污泥混合步骤中飞灰与污泥的混合温度为35℃至80℃。5.根据权利要求1所述的一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：所述水热处理步骤中水热处理的温度为100℃至260℃，压强为2bar至45bar，水热处理时间为60min至180min。6.根据权利要求1所述的一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：所述热解混合物中的生物质为废弃茶渣，所述废弃茶渣的粒度<3mm。7.根据权利要求6所述的一种利用污泥处理飞灰的方法，其特征在于：所述废弃茶渣的质量为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：余广炜，汪印，尤甫天，潘兰佳，李杰，唐晓达，王兴栋，邢贞娇，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35