[发明专利]一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置及其脱除方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域。具体涉及一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置及其脱除方法。

背景技术

固体废弃物焚烧处理最大限度地实现污泥的减量化、无害化、资源化，而且可以减少占用土地资源和回收利用热能，与其他处置方法相比具有明显的优势。随着城市污泥焚烧方式的普遍采用和推广，导致焚烧飞灰大量产生。飞灰中含有高浸出浓度的重金属、盐类以及高毒性的二噁英、呋喃（PCDD/Fs）等有害物质，若不进行妥善处理或处置，重金属及有害物质将在生态环境中迁移，污染地下水、土壤和空气，最终危害人类健康。目前，国内外对污泥焚烧飞灰无害化处理方法主要有以下4种：熔融固化/玻璃化；水泥固化；化学药剂稳定化；酸或其他溶剂提取法。这些经无害化技术处理过的飞灰，从环境长期的安全性考虑，仍会对环境构成潜在的危害。

目前，常用于脱除飞灰中重金属Pb的方法多是物理化学法，即飞灰经过水洗后，除去飞灰中大量的钠、钾和钙等盐分，减小飞灰的碱性，然后用酸或碱对飞灰中重金属进行提取。但是这种方法还存在很多问题，如提取过程中产生的废水和废酸碱液必须进行严格处理。因此具有流程长、投资和运行费用高、易产生严重二次污染、综合效益低等缺点。因此，高温熔融固化的研究基础上，利用“逆向”处理法，即在高温热处理过程中，结合飞灰中重金属的沸点控制炉温，并且在氯化剂的存在下，使重金属Pb在加热过程中最大限度挥发并回收，这不仅解决了飞灰的无害化问题，而且回收了有用的重金属Pb资源。

发明内容

为解决以上飞灰中脱除重金属Pb的不足，本发明的目的是提供一种工艺简单，操作方便，降低成本的一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置与脱除方法。通过这种技术处理后的污泥焚烧飞灰，可以明显降低飞灰中的易挥发元素Pb，从而降低污泥焚烧飞灰的毒性，以便飞灰的下一步处理处置。

本发明提供的一种污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置主体采用高温气氛管式电炉，炉膛材料采用多晶莫来纤维真空吸附剂制成，高温气氛管式电炉中安装刚玉管，刚玉管两端分别连接导管，导管前端连接供气装置，后端连接尾气吸收装置，各装置之间均密封连接；高温气氛管式电炉还连接温控仪，温控仪的温度调节范围为0～1600℃；尾气吸收装置是至少两个连续的吸收瓶，上述吸收瓶连接的导管还连接抽气泵。

上述吸收瓶放置在冰槽中，吸收瓶中有吸收液，吸收液为质量百分比5%～10%HNO₃。吸收液的主要目的是吸收飞灰高温过程中产生的尾气，尾气满足大气污染物排放标准。

上述供气装置是装有保护气的钢瓶，压力可调，保护气为惰性气体，供气装置以100mL/min 的速率吹入载气，以带出从飞灰中蒸发出的污染气体。

上述尾气吸收装置在吸收瓶后还连接硅胶过滤装置。

上述导管还连接流量计。

本发明还提供一种使用所述的污泥焚烧飞灰中重金属Pb的脱除装置的脱除方法，包括如下步骤：将飞灰在105℃下干燥24h，然后按飞灰与氯化剂中氯的质量比为100:5～15的比例添加氯化剂，混合均匀，当高温气氛管式电炉炉膛达到预设温度1000～1300℃时，将载有20～50g污泥焚烧飞灰的瓷舟缓慢推入炉膛，同时将载气调至设定流量并关闭炉门并启动抽气泵，使飞灰在此条件下停留时间40～60min。

上述添加的氯化剂是为NaCl、AlCl₃、CaCl₂其中的一种，添加氯化剂的量按照折算后氯化物中氯的质量计算。

在以上条件下，污泥焚烧飞灰中Pb的脱除率可以达到95%～99%，飞灰中Pb的浸出含量低于危险废物浸出标准（GB5085-1996）。

本发明的有益效果：

1、工艺流程简单、易操作、产生烟气量小、无二次污染。

2、污泥焚烧飞灰经高温处理后，得到的金属可作为冶金材料或者将其富矿化，以待进冶炼，实现了废物的回收再利用，同时也减轻了填埋场的负担。

3、该装置可以回收废旧电池、废旧电路板及其边角料和含有金属Pb的电子部件中的Pb和气体金属Pb。

通过这种技术处理后的污泥焚烧飞灰中重金属Pb含量有明显的降低，并且飞灰高温脱除后的残余物浸出液Pb含量低于GB5085-1996限值，处置后便于飞灰后一步的处理。

附图说明

图1是本发明的高温管式炉去除飞灰中Pb的装置示意图。

其中：1.载气；2. 高温气氛管式电炉；3.刚玉管；4.温控仪；5.瓷舟；6.冰槽；

7.导管；8.吸收液；9.硅胶；10.抽气泵；11.流量计。

具体实施方式

（一）本发明的原材料