一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法及微晶玻璃技术

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法及微晶玻璃。该方法是将市政污泥与垃圾焚烧飞灰混合后，依次经过搅拌、离心和烘干，得到微晶玻璃原料；所述微晶玻璃原料经过熔融处理和微晶化处理，即得微晶玻璃。该方法将利用垃圾焚烧飞灰作为脱水促进剂来提高市政污泥脱水效率，而利用市政污泥脱除的游离水来作为飞灰除氯的洗涤液，同时利用垃圾焚烧飞灰和市政污泥中组分的协同作用在高温固相反应过程中形成性能较为优异的微晶玻璃，该方法能够减少城市固废危废的填埋量，达到协同处置资源化的目的。达到协同处置资源化的目的。达到协同处置资源化的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法及微晶玻璃


[0001]本专利技术涉及一种市政固废危废处理方法，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置改善市政污泥脱水性能，去除垃圾焚烧飞灰中可溶性Cl元素，同时获得性能优异微晶玻璃的方法，属于固体废弃物处理领域。

技术介绍

[0002]近年来，随着中国经济快速发展和城市化水平不断提高，生活污水排放量日益增多，在污水处理过程中，会产生大量污泥，约占总量的0.3％～0.5％。污泥是一种非均质胶体，较小的污泥颗粒在水中可形成稳定的悬浮液，难以与水分离，其含水率＞95％。污泥中的细胞和胞外聚合物(EPS)对水分子具有很强的亲和性，这也增加了污泥的脱水难度。整个污泥处理工艺流程中的关键技术之一便是污泥脱水处理，流态原生污泥在进行多道脱水工序处理后，体积明显缩小，固体成分在污泥中所占比例也大幅提高。经过脱水减量处理的污泥具有运输、处理、处置与再利用的便利条件。
[0003]随着中国城市生活垃圾产量逐年增加，可用于填埋的土地面积日益紧张。垃圾焚烧技术可使垃圾最大程度的减容、减量，还能够回收部分能源，因而逐渐受到了大范围的推广应用。然而生活垃圾焚烧后会产生大量的残留物－垃圾焚烧飞灰，约占焚烧垃圾总量的2％～4％。中国城市生活垃圾一般采用混合收集的方式，厨余垃圾可占垃圾总量的50％左右，大量厨余垃圾进入焚烧厂，最终导致焚烧飞灰中氯含量过高，据统计中国垃圾焚烧飞灰中氯含量高达15％左右，且大多是以NaCl、KCl、CaCl2等氯盐形态存在。大量氯盐的存在使得飞灰资源化利用遇到各种各样的困难。
[0004]微晶玻璃是一种新兴的多相复合材料，含有微晶相和玻璃相，使其在某些方面表现出优异的性能。由于微晶玻璃的多相复合结构，固体废弃物的利用率超过50wt％，此外，人们通常更喜欢选择烧结或熔融法。在烧结和熔融过程中污泥的高含水率造成能源浪费，飞灰中过高的Cl含量在熔融过程中挥发，使得尾气处理困难，并且会造成设备腐蚀，增加处理成本。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在市政污泥含水率高、脱水困难，而垃圾焚烧飞灰中Cl含量高等技术问题，如使用化学试剂改善市政污泥脱水性势必会浪费诸多有用原料，而传统水洗预处理工艺可以去除垃圾焚烧飞灰中的大部分可溶氯盐，但水洗工艺存在水资源消耗量大，废液中重金属积累量高，环境二次污染风险严重等问题。本专利技术的第一个目的是在于提供一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法，该方法将利用垃圾焚烧飞灰作为脱水促进剂来提高市政污泥脱水效率，而利用市政污泥脱除的游离水来作为飞灰除氯的洗涤液，同时利用垃圾焚烧飞灰和市政污泥中组分的协同作用在高温固相反应过程中形成性能较为优异的微晶玻璃，该方法遵循市政固废处置的3R原则，即减量化(reducing)，
再利用(reusing)和再循环(recycling)。
[0006]本专利技术的第二个目的是在于提供了一种微晶玻璃，该微晶玻璃以市政固废危废垃圾焚烧飞灰与市政污泥作为原料，不但成本低，可以减少环境压力，而且可附加值较高，微晶玻璃性能优异，体积密度和显微硬度优于天然大理石及一般建材用微晶玻璃。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法，该方法是将市政污泥与垃圾焚烧飞灰混合后，依次经过搅拌、离心和烘干，得到微晶玻璃原料；所述微晶玻璃原料经过熔融处理和微晶化处理，即得微晶玻璃。
[0008]本专利技术技术方案关键是在于充分利用市政污泥与垃圾焚烧飞灰本身包含的组分来进行两者之间的协同处理，一方面，利用垃圾焚烧飞灰作为脱水调理剂来促进市政污泥的脱水，垃圾焚烧飞灰中包含大量的碱性物质以及其大量无机盐和惰性材料CaCO3、CaSO4、SiO2等，这些成分可以通过破坏市政污泥的微生物细胞结构以及提供支撑骨架，有利于市政污泥中游离水的脱除，改善污泥脱水性，降低其含水率。同时，利用市政污泥中释放的游离水来溶解洗涤垃圾焚烧飞灰中的可溶性氯盐，大大降低氯盐的残留。同时充分利用市政污泥与垃圾焚烧飞灰包含的化学组成，在高温固相反应中进一步挥发脱除有害成分，并且生成微晶相获得体积密度大，硬度高等综合性能较好的微晶玻璃。
[0009]作为一个优选的方案，所述垃圾焚烧飞灰的质量为市政污泥的质量的5～35％。当垃圾焚烧飞灰添加量＜5％时，对市政污泥脱水性改善不明显，而当飞灰添加量＞35％时，市政污泥脱水性与添加量为35％时相比，基本无变化，而过高的飞灰添加量导致协同处置过程中Cl元素脱除率大幅降低。所述垃圾焚烧飞灰的质量进一步为市政污泥的质量的15～25％。
[0010]作为一个优选的方案，所述市政污泥的含水率＞95％。
[0011]作为一个优选的方案，市政污泥与垃圾焚烧飞灰混合体系的pH值为11～12，盐度为10000～45000ppm，污泥比阻(SRF)为0.09
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10
12
/kg～1.38
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/kg。混合体系的pH、盐度以及污泥比阻等会影响其脱水性能。如在优选的pH值范围内会使得胞外聚合物(EPS)破坏诱导产生更高的絮凝剂剂量，絮凝剂通过中和胶体表面电荷，或通过排放有机化学物质，有效地增加颗粒大小，促进多孔结构的生成，起到一定的骨架支撑作用，有利于游离水脱除。同时，盐度被认为对污泥脱水性有显著影响，它改变了游离水与间隙水之间的渗透压，使得污泥絮体和水之间的唐南平衡改变，降低了絮体的膨胀压力，使絮体存水的力减小，因此脱水性增加。通过飞灰的调理使得SRF降低，更利于污泥水分的脱除。
[0012]作为一个优选的方案，所述搅拌的时间为10～30min。利用搅拌作用使得市政污泥与垃圾焚烧飞灰充分作用，在适当的搅拌时间下有利于垃圾焚烧飞灰中碱性成分及盐类等破坏市政污泥中的微生物细胞结构，促进游离水的释放。
[0013]作为一个优选的方案，所述离心机的转速为2500～4000r/min，时间为10～20min。所述离心通过卧螺离心机或蝶式离心机实现，通过高速离心可以实现混合物料的高效脱水。在垃圾焚烧飞灰的调理下，市政污泥经过离心脱水，含水率降低至40％～68％。同时利用水对氯盐的溶解和洗涤作用，混合料中的Cl含量为1.01％～4％。
[0014]作为一个优选的方案，所述微晶玻璃原料的化学组成满足：Cl质量百分比含量＜5％，CaO+SiO2+Al2O3的质量百分比含量≥64％，MgO+K2O+TiO2+Na2O的质量百分比含量≥8％。通过与污泥协同处置后飞灰中更低的Cl含量降低了尾气处理难度，减少设备腐蚀，缩
减处理成本。由CaO、SiO2、Al2O3构成的基础玻璃其含量决定了基础玻璃稳定性及玻璃析晶后的物相组成，MgO、K2O、TiO2、Na2O是构成玻璃的成分，适当的含量可降低玻璃熔点，其中TiO2是制备微晶的晶核剂，适当的TiO2含量可促进玻璃分相进而促使玻璃晶化，提高成核速度。因此，通过调节微晶玻璃原料的组成，有利于获得性能较好的微晶玻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法，其特征在于：将市政污泥与垃圾焚烧飞灰混合后，依次经过搅拌、离心和烘干，得到微晶玻璃原料；所述微晶玻璃原料经过熔融处理和微晶化处理，即得微晶玻璃。2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法，其特征在于：所述垃圾焚烧飞灰的质量为市政污泥的质量的5～35％。3.根据权利要求2所述的一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法，其特征在于：所述市政污泥的含水率＞95％。4.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法，其特征在于：市政污泥与垃圾焚烧飞灰混合体系的pH值为11～12，盐度为10000～45000ppm，污泥比阻为0.09
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/kg。5.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰与市政污泥协同处置制备微晶玻璃的方法，其特征在于：所述搅拌的时间为10～30min；所述离心的转速为2500～...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘敏，邢金鑫，范晓慧，季志云，孙增青，陈许玲，黄晓贤，袁瑞瑞，袁礼顺，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：