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专利名称：一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211024815.4

专利申请（专利权）人：江山市虎鼎环保开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：浙江省衢州市江山市虎山街道彭里98号

专利发明（设计）人：李伟

专利摘要：本发明公开了一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法，该方法利用飞灰水洗系统和绝氧中温热分解系统实现联合脱盐、可溶性重金属离子去除及二噁英解毒。其中，飞灰水洗系统是将医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰进行水洗，脱除飞灰中的氯盐及可溶性重金属离子；绝氧中温热分解系统将脱氯后的飞灰进行绝氧中温热分解，通过添加的催化剂及生活垃圾焚烧飞灰共同催化脱氯/加氢反应，分解PCDD/PCDF，达到深度脱除飞灰中残存的二噁英，以便后续实现飞灰的资源化利用。

主权利要求：
1.一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）飞灰水洗：将医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰进行水洗，以脱除飞灰中的氯盐及可溶性重金属离子；
（2）绝氧温热分解：利用绝氧中温热分解反应器在200?400℃绝氧氛围中，通过添加的催化剂及生活垃圾焚烧飞灰本身含有的碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐共同催化脱氯/加氢反应，分解PCDD/PCDF；所述医疗废物焚烧飞灰与生活垃圾焚烧飞灰的质量比为1:（2?4），所述催化剂选自沸石粉；
所述飞灰水洗采用三级水洗系统完成，所述三级水洗系统包括储灰斗、飞灰螺旋进料机、制浆池、一级反应池、一级固液分离装置、二级反应池、二级固液分离装置、三级反应池、三级固液分离装置；
所述三级水洗系统还含有烟气供气系统以及pH监测仪；其中，一级反应池、二级反应池、三级反应池分别含有微孔曝气系统；由于烟气中含有大量的CO2气体，可以对飞灰水洗液起到调节pH的作用；通过微孔曝气系统中的供气管道将烟气输送至均匀分布在一级反应池、二级反应池、三级反应池池底的曝气系统向池内供气，使得池中的飞灰浆液pH维持在3?
5之间，促进飞灰中Freidel’s盐等不溶性氯化物的溶解；所述烟气的供气流量为1000?
2000L/min；同时，反应池内的pH计实时监测混合液pH，并将监测结果反馈至供气系统，通过调节供气流量，使混合液的pH始终维持在3?5，以保证氯盐的溶解效果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂的添加量为飞灰质量的0.5%?
1%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰从储灰斗通过飞灰螺旋进料机输送至制浆池，飞灰在制浆池中被加水搅拌成浆料，浆料依次通过一级反应池、二级反应池、三级反应池；在一级反应池、二级反应池、三级反应池后均连接有固液分离装置；在三个反应池中均设有搅拌装置，对浆料搅拌的同时进行脱氯处理，搅拌后待浆料送至固液分离装置；三级反应池的滤液回流至二级反应池，二级反应池的滤液回流至一级反应池，一级反应池的滤液进入废水处理系统中，分离得到的脱水飞灰送至下一级反应池中，三级固液分离装置产生的脱水飞灰经低温烘干后，进入绝氧中温热分解系统。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，脱水飞灰低温烘干时，温度控制在80?100℃。
5.根据权利要求1?3中任一项所述的方法，其特征在于，所述一级反应池、二级反应池、三级反应池中的水灰质量比为(2?3):1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝氧温热分解过程持续1?2小时。 说明书 : 一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法技术领域[0001] 本发明属于固废处理技术领域，涉及一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法，具体涉及一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰的联合脱盐、可溶性重金属离子去除及二噁英解毒方法。背景技术[0002] 医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中富含高浓度的氯盐、碳组分、可溶性重金属盐和二噁英类物质，如若处置不当，会对生态环境甚至于人类健康造成严重的：。医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中的氯盐、可溶性重金属盐及二噁英来源于废物、垃圾本身和焚烧过程，经焚烧和烟气净化系统处理后，大量的氯元素转移到飞灰中，这些氯以氯化钾、氯化钠等可溶性氯盐的形式存在，除此之外，还包括Freidel’s盐等不溶性氯化物。同时，焚烧过程中由于这些含氯废物的不完全燃烧，会产生一定量的二噁英，存在着潜在的环境风险，阻碍了飞灰进行后续的资源化利用。[0003] 传统上医疗废物焚烧飞灰一般都是采用高温熔融的方式进行处置，能耗和成本较高。而生活垃圾焚烧飞灰目前以填埋、水洗+水泥窑协同处置等方式，往往由两个不同的危废处置公司处置。两种飞灰基本特征类似，如果共同处置可以实现资源配置优化，提高危废企业的产能利用率。但是又由于他们在氯离子含量，金属化合物含量和特征、二噁英含量上有一些较大区别，传统上两种飞灰一起处置有很多现实难点，目前基本只能采用高温熔融方法去共同处置两种飞灰，由于是危废焚烧同时也有很多二噁英后续需要二燃室对尾气进行处理，高温熔融叠加二燃室造成整个工艺过程能耗大，成本也高。区别于传统利用相对高价的蜂窝式钒?钨?钛催化剂去分解二噁英，本发明采用的方法通过巧妙利用生活垃圾焚烧飞灰中本身存在并通过水洗还增加的大量不溶性重金属化合物，作为在绝氧中温热分解过程中催化二噁英产生脱氯/加氢分解反应的催化剂，一次解决2种飞灰的二噁英去除，实现了以毒治毒，通过水洗和热分解去除了两种飞灰中的有害物质，可以较低能耗、较低成本地实现无害化资源化处置。发明内容[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法，该工艺可有效地将医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中各种形式的氯及可溶性重金属离子经水洗后脱除，对Freidel’s盐等不溶性氯化物也有很好的去除效果，同时添加少量催化剂以及通过利用生活垃圾焚烧飞灰中有催化作用的组分来对飞灰中存有的二噁英类有毒有机污染物进行解毒分解，以实现飞灰的资源化利用。[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案.[0006] 本发明提供一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法，所述方法包括以下步骤：[0007] (1)飞灰水洗：将医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰进行水洗，以脱除飞灰中的氯盐及可溶性重金属离子；[0008] (2)绝氧中温热分解：通过添加的催化剂及生活垃圾焚烧飞灰共同催化脱氯/加氢反应，分解PCDD/PCDF；所述催化剂选自碱性金属硅酸盐、氯酸盐、碳酸盐、氧化物中的一种或多种；所述医疗废物焚烧飞灰与生活垃圾焚烧飞灰的质量比为1:(2?4)。[0009] 作为优。龃呋裂∽蕴妓岣品、沸石粉、草木灰分中的一种或多种。[0010] 作为优。龃呋恋奶砑恿课苫抑柿康0.5％?1％。[0011] 作为优。龇苫宜床捎萌端聪低惩瓿，所述三级水洗系统包括储灰斗、飞灰螺旋进料机、制浆池、一级反应池、一级固液分离装置、二级反应池、二级固液分离装置、三级反应池、三级固液分离装置。[0012] 更为优选地，医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰从储灰斗通过飞灰螺旋进料机输送至制浆池，飞灰在制浆池中被加水搅拌成浆料，浆料依次通过一级反应池、二级反应池、三级反应池。在一级反应池、二级反应池、三级反应池后均连接有固液分离装置。在三个反应池中均设有搅拌装置，对浆料搅拌的同时进行脱氯处理，搅拌后待浆料送至固液分离装置。三级反应池的滤液回流至二级反应池，二级反应池的滤液回流至一级反应池，一级反应池的滤液进入废水处理系统中，分离得到的脱水飞灰送至下一级反应池中，三级固液分离装置产生的脱水飞灰经低温烘干后，进入绝氧中温热分解系统。[0013] 作为优。阉苫业臀潞娓墒，温度控制在80?100℃。[0014] 作为优。鲆患斗从Τ、二级反应池、三级反应池中的水灰质量比始终保持在(2?3):1。[0015] 作为优。鋈端聪低郴购醒唐┢低骋约皃H监测仪。其中，一级反应池、二级反应池、三级反应池分别含有微孔曝气系统。由于烟气中含有大量的CO2气体，可以对飞灰水洗液起到调节pH的作用。通过微孔曝气系统中的供气管道将烟气输送至均匀分布在一级反应池、二级反应池、三级反应池池底的曝气系统向池内供气，使得池中的飞灰浆液pH维持在3?5之间，促进飞灰中Freidel’s盐等不溶性氯化物的溶解；所述烟气的供气流量为1000?2000L/min；同时，反应池内的pH计实时监测混合液pH，并将监测结果反馈至供气系统，通过调节供气流量，使混合液的pH始终维持在3?5，以保证氯盐的溶解效果。[0016] 作为优。鋈斗从Τ氐氖淙攵松柚糜凶岳此，可向池内提供自来水。[0017] 作为优。鼍踔形氯确纸饫镁踔形氯确纸夥从ζ鹘，在绝氧中温热分解反应器中,在200?400℃绝氧氛围中，通过由添加的催化剂及生活垃圾焚烧飞灰共同催化的脱氯/加氢反应，分解PCDD/PCDF。[0018] 作为优。鼍踔冈诖砉讨形锪纤诨肪称逯醒跗<2％。[0019] 作为优。鼍踔形氯确纸夤坛中1?2小时。[0020] 本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：[0021] (1)三级水洗系统降低了飞灰中氯元素的含量，有效避免了氯元素过多后续资源利用的阻碍，同时显著提高了医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中不溶性的Friedel’s盐等氯离子溶解，提高了氯离子的脱除效果；[0022] (2)该三级水洗用水量少，水洗效率高，同时巧妙的利用了烟气中含有的CO2，实现了碳循环，减少了CO2的排放，实现了以废治废；[0023] (3)该三级水洗对飞灰中可溶性金属盐有显著的固化效果，有效降低了飞灰的环境风险,同时产生的不溶性重金属化合物可作为下一步二噁英热分解的催化剂。[0024] (4)该温热分解解毒方式利用低成本的碳酸钙粉或沸石粉或草木灰分等以及生活垃圾焚烧飞灰本身中含有的碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐作为催化剂替代价格高昂的蜂窝式钒?钨?钛催化剂(如碳酸钙粉300?500元/吨，而蜂窝式钒?钨?钛催化剂价格高达10?20万元/吨)，对飞灰中二噁英类有毒有害有机污染物有显著的分解效果，有效降低了飞灰的环境风险。[0025] (5)该温热分解解毒方式巧妙利用了生活垃圾焚烧飞灰本身含有的大量具有催化二噁英产生脱氯/加氢分解反应的组分，一次解决2种飞灰的二噁英去除，实现了以毒治毒。附图说明[0026] 图1为本发明的流程图。具体实施方式[0027] 为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。[0028] 由于医疗废物中含有大量的PVC塑料、注射器、医疗器材、橡胶、医用黏合剂和一次性消毒器等，氯含量为1.1％?2.1％，经焚烧和烟气净化系统处理后，大量的氯元素转移到飞灰中，这些氯以氯化钾、氯化钠等可溶性氯盐的形式存在，除此之外，还包括Freidel’s盐等不溶性氯化物。同时，为高效去除烟气中的二噁英、多氯联苯等有毒有害有机物需要喷射大量的PAC，导致医疗废物焚烧飞灰中含有大量碳组分，以及部分未被去除的二噁英。为使飞灰中的氯盐不对水泥窑设备造成腐蚀，需对飞灰进行水洗预处理。[0029] 由于生活垃圾中含有大量的盐、饮料容器等，经焚烧和烟气净化系统处理后，大量的氯元素转移到飞灰中，这些氯以氯化钾、氯化钠、氯化钙等可溶性氯盐等形式存在，氯含量为15％?25％，钙离子按氧化钙测算达到30?40％，也还存在大量的可溶性重金属化合物，同时为高效去除烟气中的二噁英、多氯联苯等有毒有害有机物需要喷射大量的PAC，导致生活垃圾焚烧飞灰中含有大量碳组分，以及部分未被去除的二噁英。为使飞灰中的氯盐不对飞灰资源化利用产生阻碍，需对生活垃圾飞灰进行水洗预处理。[0030] 本发明提供了一种医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰共处理的方法，所述方法利用飞灰水洗系统和绝氧中温热分解系统实现联合脱盐、可溶性重金属离子去除及二噁英解毒。其中，飞灰水洗系统是将医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰进行水洗，脱除飞灰中的氯盐及可溶性重金属离子；绝氧中温热分解系统将脱氯后的飞灰进行绝氧中温热分解，通过添加的催化剂及生活垃圾焚烧飞灰共同催化脱氯/加氢反应，分解PCDD/PCDF,达到深度脱除飞灰中残存的二噁英。图1为本发明的工艺流程图。[0031] 本发明中涉及的飞灰水洗系统采用三级水洗系统。该三级水洗系统包括储灰斗、飞灰螺旋进料机、制浆池、一级反应池、一级固液分离装置、二级反应池、二级固液分离装置、三级反应池、三级固液分离装置以及烟气供气系统。医疗废物焚烧飞灰从储灰斗通过飞灰螺旋进料机输送至制浆池，飞灰在制浆池中被加水搅拌成浆料，浆料依次通过一级反应池、二级反应池、三级反应池。在一级反应池、二级反应池、三级反应池后均连接有固液分离装置。在三个反应池中均设有搅拌装置，对浆料搅拌的同时进行脱氯处理，搅拌后待浆料送至固液分离装置。三级反应池的滤液回流至二级反应池，二级反应池的滤液回流至一级反应池，一级反应池的滤液进入废水处理系统中，分离得到的脱水飞灰送至下一级反应池中，三级固液分离装置产生的脱水飞灰经80?100℃烘干后，进入绝氧中温热分解系统。[0032] 本发明中涉及的水洗系统拥有烟气供气系统以及pH监测仪，其中，一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池分别拥有微孔曝气系统。水洗时，烟气供气系统通过遍布在水洗池底的微孔曝气系统向池内持续曝气，以溶解Friedel’s盐等不可溶性氯盐，烟气的供气流量为1000?2000L/min。同时，池内的pH计实时监测混合液pH，并将监测结果反馈至供气系统，通过调节供气流量，使混合液的pH始终维持在3?5，以保证氯盐的溶解效果。所述三级反应池的输入端还设置有自来水源，可向池内提供自来水。[0033] 本发明中涉及的绝氧中温热分解系统是一个绝氧中温热分解反应器，该反应器不局限于电加热或者天然气、其他生物质燃料加热方式。在绝氧中温热分解反应器中，采用碳酸钙粉或沸石粉或草木灰分等以及生活垃圾焚烧飞灰本身中含有的碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐等作为矿物催化剂，催化剂添加量为0.5％?1％，在200?400℃绝氧氛围中，通过添加的催化剂及生活垃圾焚烧飞灰共同催化脱氯/加氢反应1?2小时，产生PCDD/PCDF分解,达到深度脱除飞灰中残存的二噁英，诱导二噁英固相脱氯，脱氯之后苯基母体再通过缩合反应生成高聚产物(最终为无定形碳)，实现二噁英的降解。[0034] 本发明的工作原理如下：利用飞灰水洗系统对医疗废物焚烧飞灰进行水洗并脱氯，该水洗系统的特征在于，可以将飞灰中氯化钾、氯化钠等可溶性氯盐洗脱以及可溶性重金属离子的沉淀，同时为溶解医疗废物焚烧飞灰中的Freidel’s盐等不溶性氯化物，在水洗过程中向水洗液中通入烟气，通过调整水洗液的pH值来实现不溶性氯化物的溶解；利用绝氧中温热分解系统通过添加低成本的碳酸钙粉或沸石粉或草木灰分等以及生活垃圾焚烧飞灰本身中含有的碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐作为催化剂，对医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中的二噁英进行绝氧中温热分解，从而去除医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中残留的二噁英类有毒物质。该工艺的效果是经三级水洗后降低医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中如Freidel’s盐等不溶性氯盐氯元素和可溶性重金属离子的含量，有效地避免了原飞灰中氯元素、可溶性重金属元素过多对后续资源化利用的阻碍，同时有效地将医疗废物焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰中的二噁英进行了解毒，使得飞灰处理产物可以飞灰进一步直接进行资源化利用。[0035] 根据本发明中提供的技术方案对医疗焚烧飞灰和生活垃圾焚烧飞灰进行处理，调整催化剂的类别和医疗焚烧飞灰和生活垃圾焚烧的质量比例，检测处理前后二噁英的含量(检测方法为：HJ77.3?2008固体废物二噁英类的测定同位素稀释高分辨气相色谱?高分辨质谱法)，结果如表1所示。[0036] 表1二噁英的含量检测及去除率结果[0037][0038][0039] 注：热分解条件(氧气含量<2％,温度360℃，持续加热90分钟)[0040] 可以看出，依照本发明提供的技术方案，热分解反应结束后PCDD/PCDF几乎完全分解，并且在一些样品中不再检测到PCDD/PCDF该高聚产物，分解后的二噁英苯基母体通过缩聚产生的高聚无定形碳等产物，无毒无害，环境风险很低。表1中混合飞灰样品的二噁英可从处置前的1500ng?TEQ/kg降低为2.3ng?TEQ/kg，去除效率达99.85％。[0041] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

专利地区：浙江

专利申请日期：2022-08-25

专利公开日期：2024-11-12

专利公告号：CN115283424B