将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法

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申请日 20200817

公开（公告）日 20201218

IPC分类号 B09B3/00; B09B5/00; B01J20/18; B01J20/30; C02F1/30; C02F103/16; C02F101/22; C02F101/20

摘要

本发明公开了一种将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法。将水洗后的飞灰与一定用量的添加剂、废水混合所得的灰浆，加入密闭的聚四氟乙烯容器中，进行微波加热，使飞灰和废水中的重金属、二噁英得以稳定和降解，同时处置后所得的产物可直接作为生活垃圾进行填埋或者作为吸附剂实现初步的资源化利用。该方法处置后，飞灰的重金属浸出浓度远低于GB16889?2008的限值，二噁英降解率高于93％，废水中重金属的脱除率高于99％，且共处置产物仍具有较强的吸附性。本发明可以同时实现飞灰和废水等危险废弃物的无害化处置和资源化利用，效率高、能耗低、实用性强，具有极高的规模化处置的实际应用潜力。



权利要求书

1.一种将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，其特征在于，步骤如下：

1)将飞灰进行水洗预处理；

2)检测电镀废水中的氰化物含量，若高于0.5mg/L，则在含有氰化物的电镀废水中加入双氧水进行氧化处理，否则无需处理；

3)在预处理后的飞灰中按照固液比为1:(1-2)kg/L的比例加入电镀废水，然后再加入添加剂搅拌均匀，得到灰浆；所述电镀废水中含有重金属离子；

4)将灰浆倒入密闭容器中进行微波加热，200-250℃下反应1-2h；将微波处理后的产物进行固液分离，废液作为生活垃圾排出，废固干燥后作为吸附剂再利用。

2.根据权利要求1所述的将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，其特征在于，所述添加剂为可溶性磷酸盐，且每千克飞灰中添加的可溶性磷酸盐的用量为0.05-0.1mol。

3.根据权利要求1所述的将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，其特征在于，微波加热温度为210-230℃。

4.根据权利要求1所述的将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，其特征在于，微波加热时间为60-90min。

5.根据权利要求1所述的将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，其特征在于，所述电镀废水中含有的重金属离子为Pb离子、Cu离子、Cr离子、Cd离子、Ni离子、Zn离子中的一种或多种。

说明书

一种将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置 方法

技术领域

本发明涉及微波加热应用以及危险废弃物处置、资源化应用领域，尤其涉及一种将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法。

背景技术

随着垃圾焚烧处置越来越普遍，我国的垃圾焚烧飞灰产量也越来越大。由于飞灰中含有大量重金属、含氯有机物、硫化物、二噁英等多种有毒有害成分，已被《国家危险废物名录》规定为编号HW18的危险废物，必须妥善处置。保守估计，至2020年底，我国每年城市生活垃圾焚烧产生的飞灰量将超过600万吨，垃圾焚烧飞灰产量的快速增长和实现高效无害化处置之间的矛盾日益突出。同时，我国电镀废水，产量巨大、成分复杂，其所含的大量重金属、有机污染物，大幅提高了处置难度和工艺要求。

和发达国家相比，中国的飞灰处置技术是相对落后的，主要是水泥固化和化学药剂稳定法。水泥固化技术是最传统的飞灰处理方法，简单的工艺设备和操作，以及低处置成本，是其最大的优势，在非发达国家水泥固化仍占据很大的比重。而对于药剂稳定化，由于城市生活垃圾焚烧飞灰组分及重金属形态的复杂性，很难找到一种普遍适用的化学稳定剂，而且药剂固化对二噁英的稳定作用较小，飞灰处理后的脱水滤液中含溶解性盐类及悬浮状重金属类，需要进行二次处理，否则极有可能造成二次污染，这都是制约药剂稳定化规模化应用的主要原因。而热处理技术，虽然在重金属的固定以及二噁英的脱除率方面，具有其独特的优势，但是其高设备、高资金、高成本投入，是制约其全球应用的关键因素，因此，目前只在发达地区有较为广泛应用。

针对现有的处置技术的不足，本发明以强化处置效果、降低处置成本、简化处置工艺为指导思想，并基于电镀废水处置需求，提出了一种将微波辅助加热的水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，并获得具备经济利用价值的产物。

发明内容

本发明旨在提出一种处置效果更好、处置成本更低的垃圾焚烧飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，为大规模处置生活垃圾焚烧飞灰和电镀废水等危险废弃物提供技术支持，在缓解日益严峻的飞灰、废水无害化处置压力的同时，实现废弃物的资源化再利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种将微波水热法应用于飞灰和电镀废水的无害化共处置方法，步骤如下：将经过水洗预处理后的飞灰与一定用量的添加剂、电镀废水混合所得的灰浆，加入密闭的聚四氟乙烯容器中，进行微波加热，使飞灰、废水中的重金属和二噁英等有机污染物得以稳定和降解，同时处置后所得的产物进行固液分离，废液可直接作为生活垃圾进行填埋，废固干燥后可作为吸附剂进行再利用，实现废弃物的资源化。

优选的，所述的电镀废水在与飞灰混合之前，需要先检测电镀废水中的氰化物含量，若高于0.5mg/L，则在含有氰化物的电镀废水中加入双氧水进行氧化处理，否则无需处理。

优选的，所述的飞灰加入密闭容器前需经过水洗预处理，脱除飞灰中的无机氯元素。

优选的，采用电镀废水取代常规水溶液，为微波反应提供水热条件，所述电镀废水中含有重金属离子，重金属离子为Pb离子、Cu离子、Cr离子、Cd离子、Ni离子、Zn离子中的一种或多种。

优选的，所述添加剂为可溶性磷酸盐，且每千克飞灰需要添加的可溶性磷酸盐用量为0.05-0.1mol，每千克飞灰需要添加的电镀废水用量为1-2L。所述的可溶性磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种。

优选的，微波加热温度为200-250℃，进一步优选为210-230℃，更进一步优选为220℃。

优选的，微波加热时间为1-2h，进一步优选为60-90min，更进一步优选为90min。

相对于传统技术，本发明具备以下优势：

(1)一方面，本发明使用价格低廉的可溶性磷酸盐作为添加剂，混合添加剂的存在不仅可以实现飞灰中重金属的稳定化和吸附废水中重金属，还能够通过影响重金属离子的活动来促进二噁英的降解，提升飞灰以及废水中二噁英的降解率。同时实现了对垃圾焚烧飞灰以及废水中的重金属、二噁英等物质的无害化处置，并且实现了将危险废物处置产物作为吸附剂再利用的重大突破。

在混合添加剂的基础上，本发明结合了水洗预处理+微波水热处理技术，在微波作用下，飞灰中的二噁英存在剧烈的加氯合成反应，产物中的八氯代呋喃成倍增加。由于飞灰中的无机氯原子会参与到二噁英分子的合成与分解反应中，非常不利于二噁英的微波降解。因此，本发明提出了将水洗作为预处理手段，旨在脱除飞灰中的无机氯元素，对二噁英加氯反应产生了阻隔效果，进而大幅提高了二噁英的降解效率。



虽然水洗是常规的预处理手段，但至今未有将水洗预处理应用到二噁英的微波降解中的报道，且本发明的处理方式取得了突破性的技术效果。

微波水热对重金属的稳定机理可表示为：

SiO2→H2SiO42- (1)

Al2O3→Al(OH)4- (2)

Ca(OH)2→Ca(OH)+ (3)

Ca(OH)++Ca2++PO43-→Ca10(PO4)6(OH)2 (4)

Ca(OH)++Al(OH)4-+H2SiO42-→CaAl2Si2O8 (5)

在微波作用下，混合灰浆能够快速合成类沸石物质，合成得到的类沸石物质会对飞灰以及废水中的重金属进行包裹、吸附，提高飞灰中以及废水中重金属的吸附和稳定作用。虽然对于水热处置后产物的吸附性增加存在共识，但是本发明将微波辅助加热技术引入到水热法中，所获得的垃圾焚烧飞灰处置产物具备极强的吸附性(处置产物的吸附性提高了30余倍)，远优于常规的飞灰水热处置产物，可以实现资源化利用，其阳离子交换量高达0.804meq/g，甚至超越了部分人造沸石，例如钙霞石、霞石、六方钾霞石等等。

综上，本发明将吸附剂的制备过程与常规的吸附废水重金属过程一体化，实现了原位脱除。本发明同时实现了固体危废和液态废水的无害化处置与资源化利用，是一个重大突破，极大地简化了处置程序，为实现飞灰、废水等危废处置的工业化发展提供夯实的理论与实践基础。

(2)另一方面，本发明对于每千克的垃圾焚烧飞灰所需的添加剂用量仅为0.05-0.1mol，微波加热所需的温度200-250℃，持续时间为1-2h，和其他的二噁英处置方法相比，大幅度降低了反应温度与反应时间，是本发明的一个巨大优势。

经过本发明的工艺处置后，废水中多种重金属的脱除效率高达99％，二噁英降解率同样可以达到93％以上，使之毒性远低于生活垃圾填埋标准(GB16889-2008)中的要求，且处置产物具有极强的环境稳定性和安全性。而处置产物所具备的吸附剂特质，可以实现固废的零排放，创造新的经济价值，从而进一步降低处置成本，使得本发明创造价值更加适应我国的国情。

本发明的优点将在下面的实践案例中更进一步体现。

发明人 （邱琪丽）




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