专利名称：高新快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的技术
技术领域：
本发明与垃圾焚化产生有害飞灰的处理技术领域有关，更详而言之是可将垃圾焚化飞灰中有害的重金属、戴奥辛物质快速移除，使处理后飞灰检测低于法规标准，而成为无害且可再利用物质的快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法。
背景技术：
垃圾经焚化处理后产生的飞灰，常称为垃圾焚化飞灰。由于焚化温度常介于 850-1050°C，垃圾中沸点较焚化温度低的重金属，即易气化，随着废气及飞灰进入焚化厂空污防制设备中，其后重金属冷凝并多数附着于飞灰上。此外，垃圾中若有含氯有机物等，焚化及空污防制过程中将有前趋物合成(precursor synthesis)及再合成(de novo synthesis)反应，形成微量的戴奥辛，多数也凝附于飞灰上。垃圾焚化飞灰是否有害，须依有害事业废弃物认定标准检测飞灰(1)毒性特性溶出程序(toxicity characteristic leaching procedure, TCLP)的重金属浓度，及(2) 戴奥辛总毒性当量浓度(简称戴奥辛总量)。一般定期检测国内各焚化厂产出飞灰的毒性特性溶出程序的重金属浓度及戴奥辛总量，检测结果多为铅逾毒性特性溶出程序的一般法规标准(如5. 0mg/L)，部分则为镉(Cd)逾毒性特性溶出程序的法规标准(如1. 0mg/L)，其余重金属溶出值均低于毒性特性溶出程序法规标准。此外，检测各焚化厂产出飞灰的戴奥辛总量值皆低于一般法规标准(如l.Ong I-TEQ/g)。由上述可知，在现今环保法规下，垃圾焚化飞灰为有害事业废弃物均是重金属逾毒性特性溶出程序法规标准所致。目前垃圾焚化飞灰的处理方式，均将有害飞灰先以水泥及化学稳定剂进行固化/ 稳定化处理，再将飞灰固化物运送至独立的卫生掩埋场进行掩埋。但是，此作法不仅无法将飞灰再利用，且增加废弃物体积、耗用掩埋场有限空间、徒增处理成本；更有甚者，因飞灰固化不实或掩埋场降雨，易导致飞灰固化物中有害物质溶出而污染水土环境。因此，如何不再将垃圾焚化飞灰固化掩埋，而改以有效去除飞灰中有害物质，使处理后飞灰达到法规的无害标准(包括符合毒性特性溶出程序的重金属溶出及戴奥辛总量标准)，是飞灰迈向再利用的重要课题。习知有关垃圾或其他物质焚化或高温处理后的飞灰及底渣(bottom ash or bottom residue)处理技术的专利甚多，此处不一一赘述，多数是采用固化/稳定化、气化或高温熔融的技术，其机制分别为藉固定化及稳定化药剂将飞灰固相有害物质固定化而不易溶出；藉高温将飞灰固相有害物质分解或转化为气相物质而移出；除藉高温将飞灰固相有害物质分解或转化为气相物质而移出外，还藉高温使飞灰无机物熔融进而包匣飞灰， 因此也不易溶出。而本申请发明人对飞灰的处理技术主要是采用萃取机制，即将飞灰有害物质由固相移出至液相而去除，如本申请发明人申请取得的ZL 200410102513. X“废弃物焚化衍生飞灰重金属去除的方法”发明专利
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其处理对象为垃圾焚化厂焚化后产出的汇合飞灰(即进入固化处理设备前的汇合飞灰)，可快速且有效移除飞灰有害物质，使处理后的无害飞灰能作为再利用的原料，达到零废弃、资源再利用的目的。为达成前述目的，本发明采用以下技术方案一种快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，至少包含下列步骤备取飞灰及清水备取欲处理的垃圾焚化厂产出的汇合飞灰及准备所需的清水；搅拌萃取在清水与飞灰低液固比下，将清水加入飞灰中，并进行搅拌萃取；浸渍萃取浸渍高转速萃取后的飞灰泥浆，使飞灰中物质继续自飞灰释出；固液分离进行浸渍萃取后飞灰泥浆的固液分离；烘干固液分离后飞灰仍含有水分，故先行烘干；粉碎飞灰烘干易结块，为利于后续再利用，故予以粉碎；检测检测粉碎飞灰的TCLP重金属溶出值及戴奥辛总量值；若合格，则粉碎飞灰即为无害物质，可作后续的再利用；若未合格，则重回备取飞灰的步骤。在上述备取飞灰及清水的步骤中，飞灰是指垃圾焚化厂空污防制设备收集的汇合飞灰，即进入固化处理设备前汇合的飞灰。在上述备取飞灰及清水的步骤中，清水是指自来水、蒸馏水、或经软水处理的水。在上述搅拌萃取的步骤中，清水与飞灰(干重)的重量比为2-5 1，搅拌转速为 500-1，500rpm,时间为 3-10 分钟。在上述浸渍萃取的步骤中，将搅拌萃取后的飞灰泥浆静置10-60分钟。在上述固液分离的步骤中，以压滤、真空过滤或离心的脱水方式，将飞灰与废液分
1 O在上述烘干的步骤中，以100-200°C的温度加热烘干固液分离后的飞灰。在上述粉碎的步骤中，以习知粉碎机将烘干后的飞灰粉碎，粉碎后飞灰粒径小于 1. Omm0在上述检测的步骤中，检测方法与合格判定值依法规的标准检验方法及其管制值。本发明的有益效果为本发明利用价廉的清水作为萃取剂，充分运用低液固比及高转速操作条件，将垃圾焚化飞灰中有害的重金属、戴奥辛物质快速移除，不仅处理时间短、成本低，且处理后飞灰均已无害，可作为再利用的原料，达到零废弃、资源再利用的目的。
图1为本发明一较佳实施例的流程图。
具体实施例方式以下，兹举本发明一较佳实施例并配合附图作详细的说明如后，其中请参阅图1所示，本发明一较佳实施例的快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，主要包含下列步骤
本发明的第一步骤为备取飞灰及清水100 以垃圾焚化厂而言，飞灰即是备取垃圾焚化厂空污防制设备收集的汇合飞灰，清水可为自来水、蒸馏水、或经软水处理的水。本发明的第二步骤为搅拌萃取110 将清水加入飞灰中，以高转速的搅拌方式将飞灰与清水充分搅拌，并将飞灰破碎，进行萃取。清水与飞灰(干重)的重量比为2-5 1， 搅拌转速为500-1，500rpm,时间为3-lOmin。此步骤主要是利用高转速搅拌破碎飞灰，使飞灰中物质快速且大量释出，可发挥快速质量传输(mass transfer)的机制；另飞灰中碱金属及碱土金属氧化物与水反应形成大量0H_离子，由于低液固比，故0H_离子浓度高，促使飞灰中大部分的HkSi两性金属物种及部分的Cd物种，与0H_反应形成可溶性物种而移出至液相，而飞灰中原本浓度已低的其他重金属物种，则易形成氢氧化物的沉淀物，这也是本发明拟利用的化学反应(chemical reaction)机制。本发明的第三步骤为浸渍萃取120 将高转速搅拌萃取后的飞灰泥浆静置 10-60min，进行浸渍萃取。此步骤主要是使已破碎飞灰的物质继续释出及反应，尤其本步骤可促进固液间反应较慢的扩散(diffusion)机制的达成。本发明的第四步骤为固液分离130 将经浸渍萃取后的飞灰泥浆以压滤、真空过滤或离心等脱水方式，将飞灰与废液分离。此步骤主要是分离飞灰固体物与废液，以利飞灰固体物作再利用前的处理，另废液因含重金属等污染物，故须以废水处理设备进行处理。本发明的第五步骤为烘干140 以100-200°C的温度加热烘干固液分离后的飞灰， 以去除飞灰中的水分。本发明的第六步骤为粉碎150 以习知破碎机将烘干后的飞灰粉碎，粉碎后飞灰粒径应小于1.0mm。飞灰烘干易结块，为利于后续再利用，故予以粉碎。本发明的最后步骤为检测160 检测粉碎飞灰的TCLP溶出值及戴奥辛总量值。若合格，则粉碎飞灰即为可再利用的无害物质；若未合格，则重回备取飞灰及清水100的步
马聚O此外，固液分离后的废液，因含重金属等污染物，故应进入废水处理设备进行处理。至于飞灰的戴奥辛因不易溶于水、酸及碱，故本发明利用高速搅拌、破碎飞灰、固液分离等程序，将飞灰中原已低于法规标准的微量戴奥辛，多少随废水及极细小的胶体(colloid) 移至废水中，因此处理后飞灰固体物的戴奥辛也易低于法规标准。以下，是以本发明技术处理某一大型垃圾焚化厂的汇合飞灰，结果如下
法规值处理前处理后L/S = 2; 1,200 rpm; 5 minL/S = 5; 600 rpm; 10 minTCLP (mg/L)Cd1.0NDNDNDPb5.010.3ND3.28戴奥辛 (ng I-TEQ/g)1.0—0.287—
注-为未检测由上可知，本发明利用价廉的清水作为萃取剂，充分运用低液固比及高转速操作条件，使飞灰破碎易溶及产生高浓度0H_，有利1 等有害物种由固相移至液相，不仅处理时间短、成本低，且处理后飞灰均已无害，可作为再利用的原料，达到零废弃、资源再利用的目的；因此，本发明确实符合发明专利的要件，爰依法提出申请。
权利要求
1.一种快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，该方法至少包含以下步骤备取飞灰及清水备取垃圾焚化厂产生的汇合飞灰及准备清水作为萃取剂；搅拌萃取将清水加入飞灰中，以搅拌方式将飞灰与清水充分搅拌，并将飞灰破碎，进行萃取；浸渍萃取静置搅拌萃取后的飞灰泥浆，进行浸渍萃取；固液分离进行浸渍萃取后飞灰泥浆的脱水，将飞灰与废液分离；烘干将固液分离后的飞灰烘干；粉碎将烘干飞灰粉碎；及检测检测粉碎飞灰的毒性特性溶出程序溶出值及戴奥辛总量值，若合格，则粉碎飞灰即为可再利用的无害物质；若未合格，则重回备取飞灰及清水的步骤。
2.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，备取飞灰及清水的步骤中，飞灰是指垃圾焚化厂空污防制设备收集的汇合飞灰，即进入固化处理设备前汇合的飞灰。
3.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，备取飞灰及清水的步骤中，清水是指自来水、蒸馏水、或经软水处理的水。
4.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，搅拌萃取的步骤中，清水与飞灰(干重)的重量比为2-5 1，搅拌转速为500-1，500rpm，时间为3-10 分钟。
5.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，浸渍萃取的步骤中，将搅拌萃取后的飞灰泥浆静置10-60分钟。
6.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，固液分离的步骤中，以压滤、真空过滤或离心的脱水方式，将飞灰与废液分离。
7.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，烘干的步骤中，以100-200°C的温度加热烘干固液分离后的飞灰。
8.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，粉碎的步骤中，以习知粉碎机将烘干后的飞灰粉碎，粉碎后飞灰粒径小于1. 0mm。
9.如权利要求1所述快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，其特征在于，检测的步骤中，检测方法与合格判定值依法规的标准检验方法及其管制值。
全文摘要
本发明提供一种快速去除垃圾焚化飞灰有害物质的方法，该方法首先备取垃圾焚化飞灰及准备清水，其后在低液固比下进行快速搅拌萃取，继而静置飞灰泥浆进行浸渍萃取。再将飞灰泥浆予以固液分离，废液以废水处理设备处理，脱水飞灰则予烘干及粉碎，最后检测粉碎飞灰的毒性特性溶出程序溶出值及戴奥辛总量值，若合格，粉碎飞灰即为无害物质且可供再利用；若未合格，则回至备取飞灰的步骤。本发明利用清水作为萃取剂，在低液固比及高速搅拌条件下萃取垃圾焚化飞灰，使飞灰物质易大量释出且在液相中产生高浓度氢氧根离子，而利飞灰有害铅等固相物种形成水溶性物种，故可快速且有效去除垃圾焚化飞灰有害物质，达到飞灰无害且可供再利用的目的。
文档编号B09B5/00GK102416395SQ201110062118
公开日2012年4月18日 申请日期2011年3月15日 优先权日2010年9月24日
发明者张坤森, 邱孔滨 申请人:联合大学
