用可溶性磷酸盐药剂稳定化处理焚烧飞灰的方法技术

用可溶性磷酸盐药剂稳定化处理焚烧飞灰的方法，属于危险废物化学稳定化处理领域。针对现有稳定化药剂存在的不足，如螯合剂的高成本、硫化物药剂会释放出有害气体硫化氢等问题，本发明专利技术提出了一种用可溶性磷酸盐药剂稳定化处理焚烧飞灰的方法，此方法使可溶性磷酸盐药剂与焚烧飞灰中的重金属发生稳定化化学反应，从而降低其浸出毒性，达到进入危险废物填埋场进行安全填埋的标准。实验结果表明，本发明专利技术对各种重金属特别是Ｐｂ↑［２＋］稳定化效果较好，均可以使其达到浸出毒性鉴别标准。并且，本发明专利技术所述方法成本低，处理效果稳定，不会产生二次污染物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于危险废物化学稳定化处理领域，特别是涉及到一种用于固体废物焚烧飞灰的化学药剂稳定化方法。
技术介绍
目前，我国每年有大量的垃圾进行焚烧处理。如果每吨垃圾产生3％的焚烧飞灰，按照2004年我国垃圾总量14857万吨以及焚烧所占比例为3.3％来计算，飞灰量达到14.71万吨。而由于城市垃圾成分复杂，因此有大量的有毒物质富集在焚烧飞灰当中，尤其是垃圾中的重金属类，如Pb、Cd、Zn和Cu等，同时焚烧还会改变某些重金属的化学形态，可能使其转变为更易迁移或生态毒性更大的物质形态。目前国内外的焚烧除尘装置虽然有效的收集了飞灰，但仍然无法有效控制其中的重金属成分，因此应当在填埋前进行稳定化处理。我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GWKB3-2000)明确将焚烧飞灰列为一类重要的危险废物，必须进行无害化处理处置。焚烧飞灰的重金属控制可以分为固化和稳定化两大类方法。由于我国的生活垃圾中塑料含量和食盐含量大，造成我国生活垃圾焚烧飞灰中碱金属氯化物含量高，尤其是氯化钠含量一般都较高，一般占飞灰量的20～30％，最高可达50％以上。如果使用固化技术，这些化学物质限制了合格焚烧飞灰/水泥固化产品中的飞灰加入量一般小于15～20％，这会大大增加需要处置废物的体积从而增加处置的费用。高于此限值的飞灰加入量将会使焚烧飞灰/水泥混合物的养护时间大大增长到无法接受的程度，同时降低固化体的机械强度，增大固化体中重金属的浸出、难以做到长期安全处置。而化学稳定化方法以其减容大、处理效果好而更加具有发展前景。目前市场上主要使用的螯合剂虽然处理效果较好，但由于其成本高，限制了其使用，并且其与重金属所形成的螯合物的长期稳定性也由于其有机物的性质而受到了人们的质疑。而其它药剂如硫化物药剂在长期稳定化过程中会释放出硫化氢有害气体，造成了二次污染。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是针对上述现有稳定化药剂存在的不足，如螯合剂的高成本、硫化物药剂会释放出有害气体硫化氢等，而提出一种焚烧飞灰重金属的化学药剂稳定化处理方法。这种方法成本低，处理效果稳定，不会产生二次污染物。焚烧飞灰中重金属的含量根据城市生活垃圾的来源不同而不同。通常为每100重量灰的干物质中含1～5重量份，更一般的为每100重量份灰中含2～3重量份。飞灰中存在的Pb元素的含量通常为每100重量份灰中含0.5～5重量份，更一般的为每100重量份灰中含1～3重量份。本专利技术提供的技术方案如下，其特征在于本方法使可溶性磷酸盐药剂与焚烧飞灰中的重金属发生稳定化化学反应，从而降低其浸出毒性，达到进入危险废物填埋场进行安全填埋的标准，具体步骤如下1)首先将焚烧飞灰与可溶性磷酸盐药剂以及水均匀混合，使可溶性磷酸盐药剂充分分散在焚烧飞灰中，优选的混合方式为先将水与可溶性磷酸盐药剂搅拌均匀得到磷酸盐溶液，然后再将上述磷酸盐溶液与焚烧飞灰混合，这样可以得到较好的混合效果，同时减少混合搅拌时间。其中需投加的可溶性磷酸盐药剂重量为焚烧飞灰干份重量的3％～10％，加水量占焚烧飞灰干份和可溶性磷酸盐药剂总重量的20％～30％，所述可溶性磷酸盐药剂包括可溶性的磷酸正盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐或正磷酸中的一种或几种的混合物；当焚烧飞灰中Cd的浸出毒性超过浸出毒性鉴别标准时，需投加的可溶性磷酸盐药剂重量为焚烧飞灰干份重量的7％～10％。当焚烧飞灰中重金属Cr、Pb、Zn、Cu、Cd和Ni的总含量达到焚烧飞灰干份重量的3％～5％时，需投加的可溶性磷酸盐药剂重量为焚烧飞灰干份重量的7％～10％。2)搅拌上述混合物至完全均匀成灰浆状后持续5～10分钟，使灰浆中含有的重金属与可溶性磷酸盐药剂充分发生离子交换和表面络合等化学反应，从而使重金属的浸出毒性降低。3)然后再将上述混合物在自然通风的条件下养护不少于24小时后安全填埋，优选养护时间为24～36小时。在飞灰与磷酸盐/磷酸药剂混合过程中，主要发生了如下一些化学反应(以重金属Pb2+为例) 焚烧飞灰中所含重金属的浓度和氧化钙的含量会不同。高含量的氧化钙会使焚烧飞灰碱度过高，如果焚烧飞灰处理后的浸出液pH值高于12，将会影响处理效果，因此应先对处理前的焚烧飞灰样品浸出液的pH进行测定。如果pH大于等于12，则可溶性磷酸盐药剂选取正磷酸，或者选取正磷酸作为主要组分之一；如果焚烧飞灰样品浸出液的pH值小于12，可以加入磷酸正盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐或正磷酸中的一种或几种的混合物。在这里，正磷酸除了提供了有益的PO43-对焚烧飞灰中的重金属盐进行固定外，还提供了H+减少焚烧飞灰的碱度，有利于焚烧飞灰中重金属稳定化的效果。由于焚烧飞灰中存在重金属种类和浓度的差异很大，因此在不违背本专利技术的实质和权利要求范围的前提下，在具体实施过程中，可以对本专利技术中药剂的复配比例做出一些改变。本专利技术所述方法的特点是反应所形成的重金属盐类具有羟基磷灰石和/或磷钙矿的结晶结构M5(PO4)3X，X-为F-，Cl-，OH-，M2+为Ca2+(在有些情况下Sr2+，Ba2+，Mg2+，Pb2+，RE(稀土)，Na+等能取代Ca2+)，而磷几乎全是以磷酸盐形式存在于自然界。因此在后续的填埋后，将具有良好的稳定性，将不会对环境造成二次污染。而且正是由于磷酸盐在自然界的存在形式广泛，因此取材方便，原材料的价格低廉，其成本比起其它稳定化药剂低。从处理过程来说，比起其它方法，这种方法操作简便，易于实现。目前，可溶性磷酸盐药剂已被应用在去除工业废水中的重金属和铅污染土壤的治理上。实验结果表明，本专利技术所述方法对各种重金属特别是Pb2+稳定化效果较好，均可以使其达到浸出毒性鉴别标准。附图说明图1是焚烧飞灰稳定化处理工艺流程图。图2a显示了在不同磷酸钠投加量下，焚烧飞灰中重金属Pb浸出浓度的变化。图2b显示了在不同磷酸钠投加量下，焚烧飞灰中重金属Cd浸出浓度的变化。图2c显示了在不同磷酸钠投加量下，焚烧飞灰中重金属Zn浸出浓度的变化。图2d显示了在不同磷酸钠投加量下，焚烧飞灰中重金属Cu浸出浓度的变化。图3a显示了在不同养护时间下，焚烧飞灰中重金属Pb浸出浓度的变化。图3b显示了在不同养护时间下，焚烧飞灰中重金属Cd浸出浓度的变化。图3c显示了在不同养护时间下，焚烧飞灰中重金属Zn浸出浓度的变化。图3d显示了在不同养护时间下，焚烧飞灰中重金属Cu浸出浓度的变化。图4a显示了焚烧飞灰中重金属Pb浸出浓度和浸出液pH值与不同pH值浸取液的关系。图4b显示了焚烧飞灰中重金属Cd浸出浓度和浸出液pH值与不同pH值浸取液的关系。具体实施例方式下面结合附图和优选实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1南方某城市垃圾焚烧A厂，采用多级炉排焚烧炉，并采用半干法对焚烧尾气进行处理。测定其焚烧飞灰浸出液的pH值为7.4。根据我国的标准方法《固体废物浸出毒性浸出方法》(以下简称国标/GB)，采用翻转式浸出方法对焚烧飞灰进行浸出实验(GB5086.1-1997)，采用等离子发射光谱(ICP)测定浸出液的重金属浓度，分析结果如表1。表1焚烧飞灰重金属浸出毒性/mg·L-1 采用磷酸钠作为可溶性磷酸盐药剂，按照图1处理流程进行处理，具体方法为首先将水与磷酸钠搅拌均匀得到磷酸钠溶液，然后再将上述磷酸钠溶液与焚烧飞灰混合，其中加水量占焚烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
用可溶性磷酸盐药剂稳定化处理焚烧飞灰的方法，其特征在于：本方法使可溶性磷酸盐药剂与焚烧飞灰中的重金属发生稳定化化学反应，从而降低其浸出毒性，达到进入危险废物填埋场进行安全填埋的标准，具体步骤如下：１）首先将焚烧飞灰与可溶性磷酸盐药剂 以及水均匀混合，使可溶性磷酸盐药剂充分分散在焚烧飞灰中，其中需投加的可溶性磷酸盐药剂重量为焚烧飞灰干份重量的３％～１０％，加水量占焚烧飞灰干份和可溶性磷酸盐药剂总重量的２０％～３０％，所述可溶性磷酸盐药剂包括可溶性的磷酸正盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐或正磷酸中的一种或几种的混合物；２）搅拌上述混合物至完全均匀成灰浆状后持续５～１０分钟，使灰浆中含有的重金属与可溶性磷酸盐药剂充分发生稳定化化学反应，从而使重金属的浸出毒性降低；３）然后再将上述混合物在自然通风的条件 下养护不少于２４小时后安全填埋。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建国，张妍，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]