專利名稱：生活垃圾焚燒飛灰水泥窯煅燒資源化的方法
技術領域：
本發明屬于固體廢物處理、處置技術領域，具體涉及一種生活垃圾焚燒飛灰 水泥窯煅燒資源化的方法。
背景技術：
近年來我國城市生活垃圾產生量迅速增加，已經成為制約城市發展的重要問
題。焚燒處理在我國城市生活垃圾處理中所占的比例也逐年上升，2005年達到 10%,與2000年相比增長了近5倍，生活垃圾焚燒飛灰產生量也相應迅速增加。 生活垃圾焚燒飛灰具有重金屬浸出濃度高和二惡英毒性當量大的雙重危害特性， 我國的《國家危險廢物名錄》己經把固體廢物焚燒飛灰列為危險廢物編號HW18。
國外現有焚燒飛灰無害化和安定化處理的方法主要包括固化穩定化、濕式化 學處理與高溫處理三大類。固化穩定化主要包括水泥固化、螯合劑穩定化、壓縮 固化等類型；濕式化學處理主要包括加酸萃取與廢氣中和碳酸化兩種類型；高溫 處理技術主要包括燒結固化和熔融玻璃化兩種類型。總體來說，歐美國家垃圾焚 燒飛灰中堿金屬氯化物含量相對較低，采用水泥或石灰固化較為可行，因此近年 來歐美國家對焚燒飛灰的處理主要是把焚燒飛灰固化/穩定化后作為建筑材料，并 針對固化體的浸出毒性、環境性能和材料特性開展了大量的研究。日本、韓國等 亞洲國家生活垃圾中廚余垃圾含量高，使得焚燒飛灰中的氯鹽含量較高，采用水 泥或石灰固化時其固化體的強度與浸水持久性較差，對重金屬的長期固定效果 差，同時二惡英物質很難被破壞或穩定化，因此日本和韓國對焚燒飛灰的處理主 要集中在高溫處理，尤其是熔融玻璃化方面。
我國的廢物焚燒裝置大多還沒有對飛灰進行妥善的處置，相當程度上影響了 垃圾焚燒技術的推廣和應用。我國如采用高溫處理飛灰，處理費用很高，現階段 難以采用，而如果采用水泥或石灰固化的方式，則面臨著飛灰氯鹽含量高，重金 屬固定效果差的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種生活垃圾焚燒飛灰水泥窯煅燒資源化的方法，包 括水洗-碳酸化預處理和水泥窯煅燒兩個階段，具體包括以下步驟
(1) 飛灰水洗按照自來水飛灰=5: 1 10: 1的重量比混合，攪拌15 30分鐘，自然沉降30 120分鐘，獲得上清液和水洗飛灰，原飛灰中93.9 97.3 %的氯離子溶出進入上清液；
(2) 上清液處理上清液進入C02反應槽，通入水泥窯廢尾氣(含大量C02)， C02的通氣量為1.4 2.0 L (C02) /L(上清液)。C02可中和上清液堿性，并使重 金屬離子形成碳酸鹽沉淀。沉淀30分鐘后，上清液pH值從11.95 12.02下降到 6.74 7.09，重金屬離子濃度滿足《污水綜合排放標準(GB 8978-1996)》中的一 級標準，可回流至水洗步驟。
(3) 脫水水洗后的飛灰和碳酸鹽沉淀物合并，進行板框壓濾脫水，脫水 濾餅含水率為27.1 32.8%，脫出液回流至水洗步驟。
(4) 水泥窯煅燒脫水濾餅與其它生料配比均勻后進入水泥窯中煅燒，不 用改變水泥窯的生產條件，最終生成水泥熟料；
本發明的優點1、解決了水泥窯直接煅燒處理生活垃圾焚燒飛灰時，由于 含氯量高，導致窯內結垢而影響正常生產的難題。通過水洗預處理可在不影響水 泥窯正常工況的前提下，用飛灰替代部分水泥生料，并使飛灰中的重金屬在高溫 條件下有效地固定在水泥熟料晶格中，而二惡英在高溫區被有效分解，從而同步 實現飛灰的無害化和資源化；2、利用了水泥廠廢煙氣中的C02，采用飛灰替代 了部分礦石原料，從而實現了溫室氣體的減排；3、本技術簡單實用，運行可靠， 占地少，與傳統的焚燒飛灰固化安全填埋相比成本降低約800 1000元。
圖1是生活垃圾焚燒飛灰水泥窯煅燒資源化的方法流程圖。
具體實施例方式
結合圖1和實施例對本發明進行說明。
本發明方法采用的工藝設備可以分為四個處理單元水洗單元、上清液處理 單元、脫水單元和水泥窯煅燒單元。各單元的設備及工藝過程分別說明如下(1) 水洗單元本單元主體是水洗塔。
將儲水箱中的水和儲灰庫內的焚燒飛灰按照重量比，水:灰二5:1 10:1，在 水洗塔內混合，充分攪拌15 30分鐘后，自然沉降30 120分鐘，使固液分層 得到上清液和水洗飛灰。
本單元中，儲水箱中的水除自來水外，還接收上清液處理單元產生的排水和 脫水單元產生的脫出液，以實現水分的循環利用。
(2) 上清液處理單元本單元主體是C02反應槽和沉淀池。
上清液通過虹吸等方式逆流至C02反應槽中，通入水泥窯的廢氣，C02的量
控制在1.4 2.0L (C02) /L(上清液)之間，使上清液中的重金屬變成碳酸鹽在沉 淀池中沉淀，滿足污水排放要求，然后回流至水洗單元，而沉淀物進入脫水單元。 如果上清液不能一次達到污水排放標準，則返回C02反應槽內，重復上述工藝。
(3) 脫水單元本單元主體是脫水機
釆用板框壓濾機對水洗飛灰和碳酸鹽沉淀進行壓濾以降低含水率，脫出液回 流至水洗單元，而濾餅進入水泥窯煅燒單元。
(4) 水泥窯煅燒單元本單元主體是水泥窯 脫水濾餅作為水泥的原料之一與其它原料一起投入水泥窯煅燒，運行工況與
正常生產情況一致。 實施例1
某城市生活垃圾焚燒廠的焚燒飛灰，其含水量為1.93%， Cl元素含量為 17.96%， Zn元素含量為0.54%， Pb元素含量為0.23%， Sn元素含量為0.12%,Cu 元素含量為0.09%,Cr元素含量為0.09%。
將水和焚燒飛灰按照水:灰=5:1的重量比在水洗設備中混合，攪拌30分鐘， 放置2小時，然后將上清液抽取到C02反應槽中，通入水泥窯廢氣，控制C02的 通氣量為1.4 L (C02) /L (上清液)。水洗飛灰經板框壓濾后其氯含量由17.96% 降至1%左右，上清液經碳酸化后重金屬含量和pH值達到污水綜合排放一級標 準。水洗飛灰和碳酸沉淀物脫水后進入水泥窯煅燒，由于脫水濾餅相對其它生料
投加量很低，水泥生產工況和水泥產品質量不受影響，飛灰重金屬被良好固定， 飛灰中二惡英被有效破壞。
實施例2
某城市生活垃圾焚燒廠的焚燒飛灰，其含水量為2.20%， Cl元素含量為 23.11%， Zn元素含量為0.62%， Pb元素含量為0.39%， Sn元素含量為0.11%,Cu 元素含量為0.11%,&元素含量為0.07%。
將水和焚燒飛灰按照水:灰=10:1的重量比在水洗設備中混合，攪拌15分鐘， 放置2小時，然后將上清液抽取到C02反應槽中，通入水泥窯廢氣，控制C02 的通氣量為2.0L (C02) /L (上清液)。水洗飛灰經板框壓濾后其氯含量由23.1% 降至1.1%左右，上清液經碳酸化后重金屬含量和pH值達到污水綜合排放一級標 準。水洗飛灰和碳酸沉淀物脫水后進入水泥窯煅燒，由于脫水濾餅相對其它生料 投加量很低，水泥生產工況和水泥產品質量不受影響，飛灰重金屬被良好固定， 飛灰中二惡英被有效破壞。
權利要求
1.一種生活垃圾焚燒飛灰水泥窯煅燒資源化的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)飛灰水洗按照水∶飛灰＝5∶1～10∶1的重量比混合，攪拌15～30分鐘，自然沉降30～120分鐘，固液分層得到上清液和水洗飛灰；(2)上清液處理向上清液中通入水泥窯廢尾氣，利用其中的CO2降低上清液的pH值，使重金屬形成碳酸鹽沉淀，處理后的上清液回流至水洗步驟；(3)脫水水洗飛灰與碳酸鹽沉淀合并，進行板框壓濾脫水，脫出液回流至水洗步驟；(4)水泥窯煅燒脫水濾餅作為水泥生料與其它生料一起投入到水泥回轉窯中煅燒。
2. 根據權利要求1所述的生活垃圾焚燒飛灰水泥窯煅燒資源化方法，其特征在于步驟(2)所述C02的通氣量為1.4 2.0L (C02) /L(上清液)。
3. —種生活垃圾焚燒飛灰水泥窯煅燒資源化方法，其特征在于將在焚燒飛灰總重量中，含水量為1.93%, Cl元素含量為17.96%， Zn元素含量為0.54%， Pb元素含量為0.23%， Sn元素含量為0.12%，Cu元素含量為0.09%,Cr元素含量為 0.09%的焚燒飛灰，按照重量比，水:灰=5:1的比例在水洗設備中混合，攪拌30 分鐘，放置2小時后，將上清液抽取到曝氣設備中，通入含C02的水泥窯廢氣， 控制C02的通氣量為1.5L (C02) / (L上清液)，水洗沉淀經板框壓濾后其氯含 量由17.96%降至1%，氯的去除率達到95%以上。
全文摘要
本發明公開了屬于固體廢物處理、處置技術領域的一種生活垃圾焚燒飛灰水泥窯煅燒資源化的方法。首先將生活垃圾焚燒飛灰進行水洗預處理，使堿金屬氯鹽溶出，自然沉降得到上清液和水洗飛灰。上清液通入水泥窯廢尾氣，利用其中的CO<sub>2</sub>實現碳酸中和與重金屬共沉淀，使上清液達到國家污水綜合排放一級標準。水洗飛灰與碳酸鹽沉淀一起壓濾脫水，濾餅作為水泥生料與其它生料一起投入水泥窯煅燒生產水泥熟料。本發明可簡單經濟地實現焚燒飛灰的無害化、資源化處理。
文檔編號C04B7/00GK101182144SQ20071017781
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月21日 優先權日2007年11月21日
發明者凌永生, 朱孟哲, 歡 李, 聶永豐, 金宜英 申請人:清華大學