一种飞灰和电镀废水无害化共处置方法与流程

1.本发明属于垃圾焚烧飞灰和电镀废水无害化及资源化利用领域，具体是一种飞灰和电镀废水无害化共处置方法。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展和进步，人们在生产生活中产生的各自废弃污染物对环境的影响也日益严重，因此，针对各种污染废弃物，如何高效无害化处置和资源化利用已是行业最普遍和迫切的需求。
3.以城市生活为例，所产生的生活垃圾、危险废物、医疗垃圾等在焚烧过程中会产生约占焚烧物质量3
‑
7％的飞灰。飞灰中含有有毒重金属、高浓度可溶盐和二噁英类挥发性有机污染物。
4.另外，以工业生产中的电镀为例，其作为当今全球三大污染行业之一，常会导致废水中混入六价铬废水和含氰废水，从而会引起铬、氰超标。同时，氰离子容易与酸碱废水中铜离子、镍离子、锌离子等形成难以去除的铜氰络合物、镍氰络合物和锌氰络合物等，还会造成综合废水中铜、镍、锌等也超标。
5.目前，现有技术中已经有分别针对上述两种污染物的处理装置或方法，但是，这些方法中存在许多不足；以针对飞灰采用的水泥固化技术为例，其存在不能完全消除二噁英类持久性有机污染物，以及化学药剂稳定化技术难以实现多种重金属的同步稳定的问题；另外，再以针对电镀废水采用的化学沉淀法、膜分离法、氧化还原法、生物吸絮凝法等处理方法为例，其存在流程繁琐，处理效率低，容易造成二次污染等问题。并且还需要说明的是，目前的现有技术中，也并没有出现能够同时针对将飞灰和电镀废水进行处理的装置或方法。
6.为此，急需开发一种能够同时针对将飞灰和电镀废水进行处理的处理装置或方法，以克服现有飞灰和电镀废水处理时出现的问题。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题至少之一，本发明提供了一种飞灰和电镀废水无害化共处置方法。
8.一种飞灰和电镀废水无害化共处置方法，包括以下步骤：
9.步骤一、将飞灰与电镀废水按照预设固液比进行混合，再加入具有预定量的添加剂后进行搅拌，得到混合浆液；
10.步骤二、将所述混合浆液导入超临界水热反应器中，并按照预设反应条件进行超临界水热反应，反应结束后得到固液产物；
11.步骤三、将所述固液产物进行固液分离，得到相应的液相产物和固相产物。
12.步骤四、将步骤三中分离出的固相产物置于105
±
5℃环境中干燥8
‑
12小时。
13.优选的，在所述步骤一中，飞灰与电镀废水的预设固液比为1:(1
‑
2)kg/l。
14.优选的，在所述步骤一中，所述添加剂为可溶性磷酸盐，所述添加剂加入的预定量为0.05
‑
0.3mol。
15.优选的，在所述步骤一中，所述可溶性磷酸盐包括如下至少一种：磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠以及六偏磷酸钠。
16.优选的，在所述步骤二中，超临界水热反应的预设反应条件为：反应温度为375
‑
450℃，反应压力为22.1
‑
26mpa，搅拌速度为200r/min，反应时间为5
‑
40min。
17.优选的，在所述步骤二中，超临界水热反应的预设反应条件为：反应温度为380
‑
420℃，反应压力为22.1
‑
24mpa，反应时间为5
‑
20min。
18.优选的，在所述步骤二中，超临界水热反应的预设反应条件为：反应温度为400℃，反应压力为23mpa，反应时间为10min。
19.优选的，在所述步骤一中，所述电镀废水包括如下至少一种重金属离子：cd离子、cr离子、cu离子、ni离子以及zn离子。
20.优选的，在所述步骤二中超临界水热反应结束后，且在进行所述步骤三的固液分离之前，还包括将所述超临界水热反应器中得到所述固液产物冷却至室温，其中，所述步骤三是对冷却后的固液产物进行固液分离。
21.优选的，所述飞灰和电镀废水无害化共处置方法还包括：
22.步骤四、将步骤三中分离出的固相产物置于105
±
5℃环境中干燥8
‑
12小时。
23.本发明相对现有技术具有以下优点：
24.本发明的飞灰和电镀废水无害化共处置方法，将飞灰和电镀废水同时进行超临界水热处理，反应介质为超临界水，利用水在超临界状态下(t＞647.1k，p＞22.1mpa)粘度与气体类似，密度与液体类似，扩散系数高，流动性良好，传质性能好等特点，能够有效地将飞灰及电镀废水中的重金属转化为残渣态，来实现重金属的稳定，从而使得飞灰中二噁英类有机污染物的降解更加快速高效，同时又能够提高电镀废水中多种重金属的脱除效率。
25.另外，固液产物进行固液分离所获得的固相产物具备极强的吸附性，远优于常规水热处置飞灰的灰渣，例如可以作为吸附剂进行再利用，从而实现了飞灰资源化再利用。
具体实施方式
26.以下实施例均按照hj/t300《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》对干燥后的固相产物进行重金属浸出毒性实验；以及采用电感耦合等离子体发射光谱仪icp
‑
oes测定浸出液和共处置后液相产物中重金属的浓度；以及采用高分辨气相色谱/高分辨质谱联用仪hrgc/ms分析固相产物的二噁英含量；以及采用分光光度法检测液相产物中氰化物的含量；以及对固相产物进行阳离子交换量和重金属吸附性实验研究。
27.实施例1
28.本实施案例中，飞灰采自回转窑焚烧危险废物所产生的飞灰，其中二噁英毒性当量为：2.72ng
‑
teq/g；按照hj/t300《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》对飞灰进行重金属浸出毒性实验，检测出浸出液中重金属浓度为：cd：2.82mg/l，cu：38.21mg/l，ni：1.28mg/l，pb：4.47mg/l，zn：52.40mg/l，cr：0.27mg/l；
29.某公司的电镀废水所含主要污染物质浓度为：cr：82.21mg/l、ni：60.52mg/l、cu：78.51mg/l，总氰化物：33.71mg/l，ph值为5.8。
30.本实施例的处理流程如下：
31.步骤一、准确称量待处理的飞灰1kg，按照0.05：1mol/kg的比例将添加剂(本实施例中为na3po4)与飞灰混合，再按照飞灰与电镀废水1：2kg/l的固液比添加电镀废水，最终得由飞灰、na3po4和电镀废水组成混合浆液。
32.步骤二、将上述步骤得到的混合浆液导入反应釜(超临界水热反应器)中混合均匀，随后在温度400℃(摄氏度)，压力23mpa，搅拌速度为200r/min的条件下进行超临界水热处理10min(分钟)，反应结束后得到固液产物。
33.步骤三、超临界水热处理完成后，待反应釜冷却至室温(25摄氏度)后，对超临界水热反应得到的固液产物通过离心机进行固液分离，得到相应的液相产物和固相产物。
34.步骤四、将上述步骤三分离出的固相产物在100
±
5℃(摄氏度)下烘干12小时得到干燥后的固相产物。
35.按照上述实验对本实施例得到的固相、液相产物进行检测实验后，其结果显示固相产物的重金属浸出浓度分别为：cd：0.13mg/l，cu：2.32mg/l，ni：0.22mg/l，pb：0.063mg/l，zn：3.42mg/l，cr：0.032mg/l，二噁英毒性当量为0.032ng
‑
teq/g；液相产物重金属浓度为：cr：0.52mg/l、ni：0.25mg/l、cu：0.36mg/l，总氰化物浓度为0.13mg/l；阳离子交换量为0.723meq/g。
36.由上可知，本实施例中，飞灰中二噁英的降解率为98.8％，经处理后固相产物的重金属浸出毒性已远低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889
‑
2008)所要求的限值；电镀废水的处置效果完全满足《电镀污染物排放标准》(gb21900
‑
2008)所要求的排放标准；同时，处置后的固相产物的吸附性能极好。
37.实施例2
38.本实施例中，飞灰采自炉排炉焚烧城市生活垃圾所产生的飞灰，其中二噁英毒性当量为1.92ng
‑
teq/g；按照hj/t300《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》对飞灰进行重金属浸出毒性实验，检测出浸出液中重金属浓度为：cd：1.62mg/l，cu：41.22mg/l，ni：0.23mg/l，pb：4.32mg/l，zn：52.41mg/l；某工程相关水质项目所含主要污染物质浓度为：cr：50.25mg/l，ni：30.61mg/l，cu：60.90mg/l，zn：55.72mg/l，总氰化物为36.22mg/l，ph值为4.9。
39.本实施例的处理流程如下：
40.步骤一、准确称量待处理的飞灰1kg，按照0.1：1mol/kg的比例将添加剂(本实施例中为na3po4)与飞灰混合，再按照飞灰与电镀废水1：2kg/l的固液比添加电镀废水，最终得由飞灰、na3po4和电镀废水组成混合浆液。
41.步骤二、将上述步骤得到的混合浆液导入反应釜(超临界水热反应器)中混合均匀，随后在温度400℃(摄氏度)，压力23mpa，搅拌速度为200r/min的条件下进行超临界水热处理20min(分钟)，反应结束后得到固液产物。
42.步骤三、超临界水热处理完成后，待反应釜冷却至室温(25摄氏度)后，对超临界水热反应产物通过离心机进行固液分离，得到相应的固相产物和液相产物。
43.步骤四、将上述步骤三分离出的固体在100
±
5℃(摄氏度)下烘干12小时得到干燥后的固相产物。
44.上述实验结果显示固相产物的重金属浸出浓度分别为：cd：0.098mg/l，cu：
3.22mg/l，ni：0.13mg/l，pb：0.11mg/l，zn：4.81mg/l，二噁英毒性当量：0.025ng
‑
teq/g；液相产物重金属浓度为：cr：0.45mg/l，ni：0.23mg/l，cu：0.26mg/l，zn：0.92mg/l，总氰化物浓度为0.18mg/l；阳离子交换量为0.754meq/g。
45.由上可知，本实施例中，飞灰中二噁英的降解率为98.6％，经处理后固相产物的重金属浸出毒性已远低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889
‑
2008)所要求的限值；电镀废水的处置效果完全满足《电镀污染物排放标准》(gb21900
‑
2008)所要求的排放标准；同时，处置后的固相产物的吸附性能极好。
46.实施例3
47.本实施例中，飞灰采自炉排炉焚烧城市生活垃圾所产生的飞灰，其中二噁英毒性当量为：2.68ng
‑
teq/g；按照hj/t300《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》对飞灰进行重金属浸出毒性实验，检测出浸出液中重金属浓度为：cd：0.61mg/l，cu：28.16mg/l，ni：0.26mg/l，pb：3.47mg/l，zn：56.51mg/l；某废水处理厂主要污染物质浓度为：cr：68.91mg/l，ni：50.23mg/l，cu：55.52mg/l。
48.本实施例的处理流程如下：
49.步骤一、准确称量待处理的飞灰1kg，按照0.05：1mol/kg的比例将添加剂(本实施例中为na3po4)与飞灰混合，再按照飞灰与电镀废水1：2kg/l的固液比添加电镀废水，最终得由飞灰、na3po4和电镀废水组成混合浆液。
50.步骤二、；将上述步骤得到的混合浆液导入反应釜(超临界水热反应器)中混合均匀，随后在温度410℃(摄氏度)，压力23mpa，搅拌速度为200r/min的条件下进行超临界水热处理15min(分钟)，反应结束后得到固液产物。
51.步骤三、超临界水热处理完成后，待反应釜冷却至室温(25摄氏度)后，对超临界水热反应产物通过离心机进行固液分离，得到相应的固相产物和液相产物。
52.步骤四、将上述步骤三分离出的固体在100
±
5℃(摄氏度)下烘干12小时得到干燥后的固相产物。
53.上述实验结果显示固相产物的重金属浸出浓度分别为：cd：0.12mg/l，cu：4.52mg/l，ni：0.15mg/l，pb：0.078mg/l，zn：5.42mg/l，cr：0.042mg/l，二噁英毒性当量为0.046ng
‑
teq/g；液相产物重金属浓度为：cr：0.35mg/l，ni：0.26mg/l，cu：0.38mg/l；阳离子交换量为0.778meq/g。
54.由上可知，本实施例中，飞灰中二噁英的降解率为98.2％，经处理后固相产物的重金属浸出毒性已远低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889
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2008)所要求的限值；电镀废水的处置效果完全满足《电镀污染物排放标准》(gb21900
‑
2008)所要求的排放标准；同时，处置后的固相产物的吸附性能极好。
55.从上述三个实施例可以看出，经过本发明飞灰和电镀废水无害化共处置方法处理后，飞灰中重金属浸出毒性以及电镀废水中污染物排放都已经满足要求；同时，超临界水热反应后的固相产物的吸附性能极好，且具备以吸附剂的形式进行资源化再利用的应用前景，本发明不仅实现了固体危险废物和液态废水的无害化处置与资源化利用，简化了处置流程，提高了处置效率，降低了处置成本，还实现了危险废物的零排放和吸附剂制备过程的一体化，使得本发明创造价值更加适应我国的国情，为实现飞灰、电镀废水等危险废物处置的工业化发展提供了理论基础和技术支持。
56.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。