一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，包括以下步骤：步骤一、植物秸秆发酵液和氧化植物纤维的制备；步骤二、微生物处理；步骤三、稳定化材料制备。本发明专利技术将采用特定的秸秆发酵工艺所得产物提供给垃圾焚烧飞灰稳定化使用，通过微生物处理降解二噁英、固定化重金属，并促进飞灰胶凝化，最终制备得到各项性能符合要求的建筑材料，制得的垃圾焚烧飞灰稳定化材料不会造成二次污染，由于加入一定比例的常温固化树脂，所得稳定化材料有玉石质感，具有质轻、光洁度好、强度高、经久耐用的特点，可以进行切割、磨削等加工，广泛适用于建筑、保温、装饰、园艺等领域。

A stable treatment process of MSW incineration fly ash

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺
本专利技术涉及危险固体废物处理
，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺。
技术介绍
垃圾焚烧飞灰是指在垃圾焚烧过程中以飞灰形式附着在余热锅炉外壁，或进入烟气净化系统中而被除尘器捕集的副产物，它一般由硫酸盐、硅铝酸盐以及硅酸盐矿物组成，同时富含钾盐等可溶性盐类。飞灰中除含有一定量的未燃尽可燃物外，还含有一定量的二噁英、重金属等高毒性物质，被《国家危险废物名录》列为危险废物。国内外垃圾焚烧飞灰的处理方法主要有提取和分离法、化学稳定法/固化法、热处理法。水泥固化对无法通过氢氧化物处理的汞、铅、需要还原处理的六价铬等无法实现稳定化处理，对环境存在着长期的、潜在的威胁。Na2S，Al2(SO4)3等无机稳定剂和水溶性螯合高分子稳定剂，投加量很少，对飞灰中重金属的捕集效率就能达到90％以上，稳定化效果较好，但是硫化钠的化学性质不稳定，而硫脲和EDTA等有机稳定剂的成本相当高，因此很难应用于工程实践。热处理法消耗大量能量，而且熔融过程产生的烟气中含有大量的挥发性重金属和碱土金属盐酸盐，使尾气处理复杂化，增加了尾气处理成本，此外，高温熔融处理还导致铬的浸出性增加。中国专利文献CN105623286A公开了一种高分子树脂材料包封生活垃圾焚烧飞灰的方法，将生活垃圾焚烧飞灰与高分子树脂材料按质量比为10:2～3的比例进行混合达到包封目的。包封后的飞灰可应用于沥青路面的面层和基层，路面在应用过程中，生活垃圾焚烧飞灰中的重金属及其化合物浸出毒性合格，不会对环境造成二次污染。铺设的路面路用性能各项指标满足规范要求，实现了生活垃圾焚烧飞灰在沥青路面中的资源化清洁应用。但是该方法存在用途单一、长期稳定性差的缺点，由于二噁英及重金属的形态没有改变，仍然存在二次污染的风险。
技术实现思路
针对现有处理方法的不足，本专利技术将采用特定的秸秆发酵工艺所得产物提供给垃圾焚烧飞灰稳定化使用，通过微生物处理降解二噁英、固定化重金属，与不饱和聚酯树脂混合后交联固化，最终制备得到各项性能符合要求的建筑材料，该飞灰稳定化工艺无废水、废渣产生，成本低、稳定效果好、无二次污染、实现了废弃物的资源化利用。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，包括以下步骤：步骤一、植物秸秆发酵液和氧化植物纤维的制备：将植物秸秆揉丝后用二氧化硫处理，加水，调节pH为5～6，加入复合酶，密封酶解，过滤，得到植物纤维和滤液；滤液进行有氧发酵，得到植物秸秆发酵液；植物纤维通过氧化处理得到氧化植物纤维；步骤二、微生物处理：将飞灰转移至微生物反应器中，加入植物秸秆发酵液混合均匀，之后加入硫酸盐还原菌活化菌液厌氧处理2～4天，再加入白腐真菌活化菌液有氧处理5～10天；步骤三、稳定化材料制备：将微生物反应器中处理完成后的混合物烘干、粉碎，转移至搅拌池，加入改性海泡石绒、氧化植物纤维，搅拌均匀，然后与硅烷偶联剂、不饱和聚酯树脂、固化剂、紫外线吸收剂搅拌均匀得混合料，注模、压制成型，取样，检测合格即得稳定化材料。进一步地，步骤一中所述植物秸秆为水稻、玉米、甘蔗、棉花、油菜、花生、黄豆、松针中的一种或几种。进一步地，步骤一中所述复合酶包括纤维素酶、蛋白酶、果胶质酶、半纤维素酶、木质素酶。进一步地，步骤一中密封酶解的温度为室温，时间为7～28天；有氧发酵温度为30℃，时间为1～2天。进一步地，步骤一中植物纤维氧化处理具体操作为：将植物纤维浸入高锰酸钾溶液中反应，反应产物离心处理得到氧化植物纤维。进一步地，步骤二中所加植物秸秆发酵液的重量为垃圾焚烧飞灰干重的1～1.5倍。进一步地，步骤三中改性海泡石绒的制备方法为：①预处理：将海泡石绒粉碎、风选、提纯；②盐酸活化：将其加入稀盐酸中，搅拌2h，40℃下保温静置隔夜，过滤、水洗，烘干；③改性处理：将聚乙二醇6000溶解在沸水中，配制成质量浓度为0.5％的溶液，然后将步骤②烘干后的产物按固液比1:15～40加入聚乙二醇6000溶液中，搅拌均匀即得改性海泡石绒。进一步地，步骤三中加入改性海泡石绒、氧化植物纤维的重量分别为垃圾焚烧飞灰干重的10％～20％、5％～15％。进一步地，步骤三中所加入硅烷偶联剂、不饱和聚酯树脂、固化剂、紫外线吸收剂的重量分别为垃圾焚烧飞灰干重的0.5％～1％、10％～30％、0.02％～0.04％、0.01％～0.015％。进一步地，步骤三中所述加压的压力范围为0～2500KN。本专利技术首先将植物秸秆揉成5～10cm的细丝，然后用二氧化硫处理，使得秸秆发酵液中具有较高的硫酸盐浓度，密闭条件下酶解，再经有氧发酵，秸秆在复合酶作用下分解成纤维丝、木质素、氨基酸、葡萄糖、木糖醇及其他大分子有机物，所用各类酶的比例关系根据所用植物秸秆的组成调整，所得秸秆发酵液呈弱酸性，同时秸秆发酵液中大分子有机物及小分子能够与重金属分子间产生络合作用，与垃圾焚烧飞灰混合后，大大促进重金属离子的溶出，秸秆发酵液中的无机盐和有机成分能够为白腐真菌和硫酸盐还原菌提供充足的营养，保证二噁英降解和硫酸盐还原顺利进行，使得飞灰中的二噁英彻底矿化，重金属以硫化物形态固定。本专利技术所用硫酸盐还原菌WF-83适宜pH范围广，能够在酸性植物秸秆发酵液中生长良好，硫酸盐还原菌WF-83植物秸秆发酵液中的碳源和硫酸盐生产出硫化氢和重碳酸盐，硫化氢与溶出的金属离子起反应，生成金属硫化物而沉淀，同时生成的重碳酸盐能够中和植物秸秆发酵液的酸性，为白腐真菌的生长提供适宜的pH环境。秸秆发酵液中的木质素大分子能够被白腐真菌利用，促进白腐真菌的迅速大量增殖，它们在氧的参与下氧化二噁英等有机污染物并形成H2O2，激活过氧化物酶而启动酶的催化循环。此外，因为飞灰中含有Ca2Si3及CaAl2Si2O8等矿物，这些矿物遇水后会发生水化反应，生成胶凝物质Ca2SiO4·0.30H2O，而微生物分泌的有机基质中的-OH键能与体系中C-O键及Si-O键的O原子作用，形成分子间氢键O-H---O，形成较为紧凑、致密地吸附并填充在飞灰颗粒之间的生物胶凝材料。本专利技术将植物纤维用高锰酸钾进行氧化，能够使纤维表面生成羰基、羧基等有机官能团，从而与材料中飞灰、生物胶凝材料间形成共价键、分子间作用力等化学键合力，使得稳定化材料的结构强度增强，此外，未沉淀及未沉淀完全的金属离子能够通过羧基络合于氧化植物纤维表面，进一步降低了稳定化材料的浸出毒性，使植物纤维间的联系更加紧密，提升了稳定化材料的力学强度。而通过添加改性海泡石绒，由于其胶凝性质，能够促进结构间的团聚，使稳定化材料的防水、防裂性能得到提高，避免水浸、高热等外部环境造成稳定化材料破裂，改善材料老化性能。由于垃圾焚烧飞灰主要组分SiO2能够迅速与硅烷偶联剂的水解端结合，形成聚酯树脂和硅烷偶联剂相互交联的庞大网络结构。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：(1)本专利技术通过将植物秸秆处理工艺与垃圾焚烧飞灰处理工艺相结合，严格控制植物秸秆发酵的条件及工艺参数，使得所得植物发酵液能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、植物秸秆发酵液和氧化植物纤维的制备：将植物秸秆揉丝后用二氧化硫处理，加水，调节pH为5~6，加入复合酶，密封酶解，过滤，得到植物纤维和滤液；滤液进行有氧发酵，得到植物秸秆发酵液；植物纤维通过氧化处理得到氧化植物纤维；/n步骤二、微生物处理：将飞灰转移至微生物反应器中，加入植物秸秆发酵液混合均匀，之后加入硫酸盐还原菌活化菌液厌氧处理2~4天，再加入白腐真菌活化菌液有氧处理5~10天；/n步骤三、稳定化材料制备：将微生物反应器中处理完成后的混合物烘干、粉碎，转移至搅拌池，加入改性海泡石绒、氧化植物纤维，搅拌均匀，然后与硅烷偶联剂、不饱和聚酯树脂、固化剂、紫外线吸收剂搅拌均匀得混合料，注模、压制成型，取样，检测合格即得稳定化材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、植物秸秆发酵液和氧化植物纤维的制备：将植物秸秆揉丝后用二氧化硫处理，加水，调节pH为5~6，加入复合酶，密封酶解，过滤，得到植物纤维和滤液；滤液进行有氧发酵，得到植物秸秆发酵液；植物纤维通过氧化处理得到氧化植物纤维；
步骤二、微生物处理：将飞灰转移至微生物反应器中，加入植物秸秆发酵液混合均匀，之后加入硫酸盐还原菌活化菌液厌氧处理2~4天，再加入白腐真菌活化菌液有氧处理5~10天；
步骤三、稳定化材料制备：将微生物反应器中处理完成后的混合物烘干、粉碎，转移至搅拌池，加入改性海泡石绒、氧化植物纤维，搅拌均匀，然后与硅烷偶联剂、不饱和聚酯树脂、固化剂、紫外线吸收剂搅拌均匀得混合料，注模、压制成型，取样，检测合格即得稳定化材料。


2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，其特征在于，步骤一中所述植物秸秆为水稻、玉米、甘蔗、棉花、油菜、花生、黄豆、松针中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，其特征在于，步骤一中所述复合酶包括纤维素酶、蛋白酶、果胶质酶、半纤维素酶、木质素酶。


4.根据权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，其特征在于，步骤一中密封酶解的温度为室温，时间为7~28天；有氧发酵温度为30℃，时间为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱继杰，
申请(专利权)人：朱继杰，
类型：发明
国别省市：河南;41