[发明专利]利用水热氧化法处理生活垃圾焚烧飞灰重金属的方法

说明书

本发明公开一种利用水热氧化法处理生活垃圾焚烧飞灰重金属的方法，包括以下步骤：样品处理，将飞灰用水洗脱氯后经过24 h烘干；将处理后的飞灰投入至反应釜中，按液固比4‑6:1 mL/g加入纯水，调节pH至7‑8.5；对反应釜进行升温，控制反应釜反应温度280‑300℃，反应时间60‑120 min；反应完成后，对釜内固液样品进行分别消解处理，存入离心管中冷藏待测；用电感耦合等离子体质谱仪检测试样的重金属含量。通过对处理工艺的改进和优化，促使飞灰中重金属的不稳定形态向较为稳定的残渣态转变；并且能改变飞灰表面结构，使其表面的孔洞增大，雪硅钙石等晶体更加聚集，从而使重金属更易固定于飞灰晶体中不易浸出。

技术领域

本发明涉及一种垃圾焚烧飞灰重金属处理方法，具体说是一种利用水热氧化法处理生活垃圾焚烧飞灰重金属的方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

目前我国生活垃圾焚烧飞灰处置方法主要有水泥窑协同处置、高温等离子熔融技术和化学药剂稳定。前者会产生水洗废水，且存在挥发性重金属稳定效果差，稳定时间有限制的缺点；高温等离子熔融技术能耗大，代价昂贵，处理量小；而化学药剂不能同时稳定飞灰中多种重金属；所以处理效果明显，对飞灰的适应性又强，能够同时稳定多种重金属，而且处理前后体积变化不大的水热法技术便受到了广泛关注。水热法稳定飞灰中的重金属，是通过在水热环境中将重金属固定在一个稳定的固体中，即运用飞灰中的硅铝钙等元素，使它们在碱性条件下，在水热过程中生成结构非常稳定的沸石类、硅酸钙类和水滑石类等硅铝酸盐矿物，从而使飞灰中的重金属稳定于其中不易浸出。

目前垃圾焚烧飞灰的水热处理方法主要有三种，分别是传统水热法、添加剂辅助水热法和微波水热法。国外Bayuseno等发现水热法下，飞灰在NaOH浓度为0.5 mol/L且180℃反应48 h时，飞灰中的铝形成了大量的含铝雪硅钙石和加藤石。此外Miyake等同样研究发现在水热条件下向城市垃圾焚烧飞灰添加NaOH溶液，成功合成了沸石A(Na₁₂Al₁₂Si₁₂O₄₈27H₂O)与沸石P(Na₆Al₆Si₁₀O₃₂·12H₂O)，还有其他新的晶体相，比如雪硅钙石和方钠石。国内马晓军和金剑等研究也发现了水热法能使飞灰中的重金属浸出毒性大大减少。王磊尝试在水热法中添加硅铝盐，发现能够对重金属的稳定起到强化的效果。谢金龙等进一步运用水热法，发现其中添加碳酰肼试剂能同时实现降解飞灰中的二噁英和减轻重金属毒性的目的。此外，蒋旭光等进一步发现微波技术能加快水热法合成沸石物质来稳定焚烧飞灰中重金属的反应过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种利用水热氧化法处理生活垃圾焚烧飞灰重金属的方法，通过对处理工艺的改进和优化，促使飞灰中重金属的不稳定形态向较为稳定的残渣态转变；并且能改变飞灰表面结构，使其表面的孔洞增大，雪硅钙石等晶体更加聚集，从而使重金属更易地固定于飞灰晶体中不易浸出。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种利用水热氧化法处理生活垃圾焚烧飞灰重金属的方法，包括以下步骤：

（1）样品处理，将飞灰用水洗脱氯后经过24 h烘干；

（2）将处理后的飞灰投入至反应釜中，按液固比4-6:1 mL/g加入纯水，调节pH至7-8.5；

（3）对反应釜进行升温，控制反应釜反应温度280-300℃，设定初始纯氧分压为1MPa，反应时间60-120 min；

（4）反应完成后，对釜内固液样品进行分别消解处理，存入离心管中冷藏待测；

（5）用电感耦合等离子体质谱仪检测试样的重金属含量。

本发明进一步限定的技术方案是：前述的利用水热氧化法处理生活垃圾焚烧飞灰重金属的方法，所述水洗脱氯采用液固比为4∶1的纯水进行三级水洗，冲洗时间为20 min，水洗时搅拌采用匀速对飞灰样本搅拌，搅拌速率为750 rpm。