垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法技术

一种垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，包括如下步骤：1)预处理：研磨飞灰，使其粒径小于等于80μm；2)调配：将经预处理后的飞灰中添加硅铝调理剂得到混合灰样，向混合灰样中加入热水，经搅拌激发8～10h后得到混合料液，所述混合料液中的钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比满足沸石类硅铝酸盐矿物雪硅钙石的生成要求，且所述混合料液中水与混合灰样的液固比为5～10:1mL/g；3)水热反应：将所述混合料液加入到密闭水热反应釜，并向水热反应釜内泵入双氧水，而后升温至150～200℃水热反应；其中，所述双氧水的质量分数为30％，所述双氧水与所述混合灰样的液固比为0.25～1mL/g；4)分离：将水热反应后得到的产物进行脱水分离，得到固相产物和废液。

Simultaneous stabilization of heavy metals and degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in MSW incineration fly ash

A method for simultaneous stabilization of heavy metals and degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in fly ash from refuse incineration includes the following steps: 1) pretreatment: grinding fly ash to make its particle size smaller than or equal to 80 microns; 2) dispensing: adding silica-aluminium conditioner to the pretreated fly ash to obtain mixed ash, adding hot water to the mixed ash, and stirring for 8-10 hours. The molar ratio of calcium, silicon and aluminium in the mixture solution satisfies the requirement of the formation of zeolite-like SILICATE-ALUMINATE mineral perovskite, and the liquid-solid ratio of water in the mixture solution to the mixed ash sample is 5-10:1mL/g; 3) hydrothermal reaction: the mixture solution is added to the closed hydrothermal reactor; The hydrogen peroxide is pumped into the hydrothermal reactor and then heated to 150-200 C for hydrothermal reaction. The mass fraction of the hydrogen peroxide is 30%. The liquid-solid ratio of the hydrogen peroxide to the mixed ash sample is 0.25-1 mL/g. 4) Separation: the products obtained after hydrothermal reaction are dehydrated and separated to obtain solid products and waste liquids.

【技术实现步骤摘要】
垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法
本专利技术属于固体废物的处理
，具体的为一种垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法。
技术介绍
焚烧法已成为垃圾普遍采用的处理方法，相比其他废物处理方法，如填埋法、堆肥法等，焚烧法可以减少废物体积90％，降低质量60～70％。此外，焚烧法能分解有毒、有害的废弃物转化成无毒、无害的简单化合物，同时可以有效回收能源资源，其产生的热量能用来供热和发电，是处理生活垃圾、医疗垃圾等固体垃圾的最佳选择。垃圾焚烧处理后，会产生相当于一定数量的飞灰。飞灰是指在垃圾焚烧厂的烟气净化系统和热回收利用系统(如节热器、余热锅炉等)中收集而得的残余物，包括烟灰、注入的吸附剂、烟道气的冷凝产物与反应产物等。飞灰的产生量约为垃圾处理量的3～5％左右。由于飞灰具有复杂的表面特性，其富集和形成了大量的有毒有害物质，如高浓度可溶性盐类物质、高浸出浓度的重金属以及高毒性多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)、二噁英类物质(PCDDs/Fs)等持久性难降解有机物。因此，飞灰在我国被明确列入《国家危险废物名录》(HW18)。综上，在垃圾焚烧过程产生的二次污染物中最为突出且迫在眉睫的问题就是垃圾焚烧飞灰的处理处置问题。一定程度上来说，垃圾无害化处理的终点应是最终实现垃圾焚烧飞灰的无害化。由于我国垃圾分类回收制度不完善和落实不到位，导致部分含有重金属的废物材料(废旧电池、电子元件、温度计等)进入生活垃圾。在焚烧过程中重金属及重金属化合物被蒸发进入烟气，烟气从温度较高(800～1000℃)的炉膛进入温度较低(400～500℃)的烟道时，急剧的冷却使得重金属从烟气中浓缩出来，从而在飞灰颗粒表面发生吸附聚集，加之飞灰具有较大的比表面积和孔隙率，致使飞灰中含有大量重金属物质。总的来说，垃圾焚烧飞灰中Pb、Zn、Cu、Cr、Cd等重金属的含量较高，其占比达垃圾焚烧飞灰总量的1～2％，其中Pb、Zn的含量最多。飞灰中的重金属危害性在于其总量大且绝大部分以不稳定的形式存在，在酸性或还原性条件下重金属易进入土壤和水体中。由于绝大多数不能通过分解和破坏来消除，因此垃圾焚烧飞灰若不妥善处理，一旦土壤或水体被重金属污染便很难通过自身的净化作用将其消除，从而导致土壤和水环境的污染日益加剧。另外，重金属易在生物体内聚集，包括在鱼、虾、农作物等体内富集，人类通过食用含重金属的蔬菜或鱼虾使得重金属进入体内，经过一段时间的积累，将对人体健康造成极大危害。由于生活垃圾、医疗垃圾等中均含有聚苯乙烯、聚丙烯等塑料，加之焚烧的高温环境和存在不完全燃烧的情况，垃圾焚烧过程中会产生多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs)。PAHs最初在焚烧的气相中生成，由于飞灰颗粒的表面特性，最终被吸附、吸收或包裹在飞灰颗粒中。PAHs同系物大部分都有较强的毒性，是典型的三致物质(致癌、致畸、致突变)。PAHs同系物的毒性大小与分子量、环数和分子结构密切相关，不同PAHs的毒性相差很大。由美国环保部(UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency,USEPA)首先提出的16种优先检测的PAHs(2环～6环)，受全球各国监测机构认可，其毒性大且不易分解，其中包括了毒性当量因子为1的苯并[a]芘、二苯并[a,h]蒽，毒性当量因子为0.1的苯并[a]蒽、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、茚[1,2,3-cd]芘。由于PAHs的亲脂性和惰性，可以在环境和生态系统中存在很长时间，使得其环境生态风险性更大。如何安全有效的处理垃圾焚烧飞灰中的PAHs物质已成为当前亟须解决的环境及社会问题。但现阶段，包括我国在内的世界各国的垃圾焚烧灰渣污染物排放标准中并未明确规定PAHs排放限值，相较于重金属而言，对垃圾焚烧飞灰中PAHs的无害化研究还相对较少。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，采用水热法同步实现稳定飞灰中重金属和去除飞灰中多环芳烃的技术目的。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，包括如下步骤：1)预处理：研磨飞灰，使其粒径小于或等于80μm；2)调配：在经预处理后的飞灰中添加硅铝调理剂得到混合灰样，向混合灰样中加入热水，经搅拌激发8～10h后得到混合料液，所述混合料液中的钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比满足沸石类硅铝酸盐矿物雪硅钙石的生成要求，且所述混合料液中水与混合灰样的液固比为5～10:1mL/g；3)水热反应：将所述混合料液加入到密闭的水热反应釜，向水热反应釜内泵入双氧水，而后升温至150～200℃水热反应；所述双氧水与所述混合灰样的液固比为0.25～1mL/g；4)分离：将水热反应后得到的产物进行脱水分离，得到固相产物和废液。进一步，所述硅铝调理剂采用SiO2和Al2O3，所述混合料液中的钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比摩尔比满足：n(CaO)/n(SiO2+AlO1.5)＝0.60～1.73，n(AlO1.5)/n(SiO2+AlO1.5)＝0～0.31；进一步，所述热水采用新鲜水或所述废液或采用新鲜水与所述废液的混合水。进一步，所述步骤2)中，加入的热水的温度为70～90℃，PH值为10～12。进一步，所述步骤4)中，将水热反应后的得到产物先经余热回收后再进行脱水处理。进一步，经余热回收获得的热量用于烘干所述固相产物和/或加热所述热水。进一步，所述水热反应的时间为12～18小时。进一步，所述步骤2)中，在经预处理后的飞灰中添加晶种，晶种与飞灰的质量百分比为1～3％。进一步，所述晶种采用人工雪硅钙石晶种。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，通过在垃圾焚烧飞灰中加入硅铝调理剂和水，使混合料液中的钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比满足沸石类硅铝酸盐矿物雪硅钙石的生成要求，即钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比满足n(CaO)/n(SiO2+AlO1.5)＝0.60～1.73，n(AlO1.5)/n(SiO2+AlO1.5)＝0～0.31；经搅拌激发后再进行水热反应，即可制备沸石类硅铝酸盐矿物，利用沸石类硅铝酸盐矿物对重金属具有极强的物理化学吸附、离子交换、物理捕集等原理，从而稳定飞灰中的重金属，并具有稳定效果好、效率高的优点；通过在水热反应釜内添加双氧水，在水热反应过程中双氧水作为氧化剂对多环芳烃进行氧化，使多环芳烃氧化降解，进而降低飞灰中的多环芳烃的含量直至基本去除飞灰中的多环芳烃；综上，本专利技术的垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法采用水热法，可以同时实现稳定飞灰中的重金属和降解飞灰中的多环芳烃的技术目的。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法的原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1本实施例的垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，包括如下步骤：1)预处理：将飞灰仓中的飞灰转移到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)预处理：研磨飞灰，使其粒径小于或等于80μm；2)调配：在经预处理后的飞灰中添加硅铝调理剂得到混合灰样，向混合灰样中加入热水，经搅拌激发8～10h后得到混合料液，所述混合料液中的钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比满足沸石类硅铝酸盐矿物雪硅钙石的生成要求，且所述混合料液中水与混合灰样的液固比为5～10:1mL/g；3)水热反应：将所述混合料液加入到密闭的水热反应釜，向水热反应釜内泵入双氧水，而后升温至150～200℃水热反应；所述双氧水与所述混合灰样的液固比为0.25～1mL/g；4)分离：将水热反应后得到的产物进行脱水分离，得到固相产物和废液。

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，其特征在于：包括如下步骤：1)预处理：研磨飞灰，使其粒径小于或等于80μm；2)调配：在经预处理后的飞灰中添加硅铝调理剂得到混合灰样，向混合灰样中加入热水，经搅拌激发8～10h后得到混合料液，所述混合料液中的钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比满足沸石类硅铝酸盐矿物雪硅钙石的生成要求，且所述混合料液中水与混合灰样的液固比为5～10:1mL/g；3)水热反应：将所述混合料液加入到密闭的水热反应釜，向水热反应釜内泵入双氧水，而后升温至150～200℃水热反应；所述双氧水与所述混合灰样的液固比为0.25～1mL/g；4)分离：将水热反应后得到的产物进行脱水分离，得到固相产物和废液。2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰同步稳定重金属和降解多环芳烃的方法，其特征在于：所述硅铝调理剂采用SiO2和Al2O3，所述混合料液中的钙、硅和铝元素之间的摩尔含量比摩尔比满足：n(CaO)/n(SiO2+AlO1.5)＝0.60～1.73，n(AlO1.5)/n(SiO2+AlO1.5)＝0～0.31。3.根据权利要求1所述的垃圾...

【专利技术属性】
技术研发人员：石德智，张金露，胡春艳，王攀，古励，魏云梅，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50