一種利用納米鈦及沼渣協同處置飛灰及鉻渣的方法與流程
2023-06-01 19:52:26
本發明提供一種利用納米鈦及沼渣協同處置飛灰及鉻渣的方法，將沼渣、碳源、硫酸亞鐵、營養添加劑、飛灰及鉻渣轉移至堆場中，通過特殊的生物化學工藝及工程措施，將六價鉻及飛灰中的重金屬及二噁英同步淨化處置，屬環境保護領域。
背景技術：
截止2016年，我國垃圾焚燒廠219座，每年產生飛灰約400萬噸，累計堆放量近4000萬噸，其在危險廢物中扮演著越來越重要的角色。
垃圾焚燒飛灰因含有較高濃度的重金屬、二噁英類持久性有機汙染物而被列為危險廢棄物，在其轉運及露天堆填等過程中，易形成飄塵進入大氣，不僅增加空氣中的粉塵含量，更會加重霧霾的生態毒性，對大氣造成嚴重汙染，危害居民健康和生態環境。
飛灰是一種危險廢物，目前主要是填埋，但是填埋佔用大量土地，如何在填埋過程將其轉化為無害的廢物，是需要思考的的。
另外鉻渣也是一種危險廢物，同樣的道理，如果能在填埋過程中逐漸將其轉化為無害的產物，將有極大益處。
基於此，申請人進行了有益的探索和嘗試，找到了解決上述問題的辦法，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明設計一種同步處置飛灰及鉻渣的方法，在填埋過程中通過特殊的生化及工程措施，將二者同步無害化。該法將飛灰及鉻渣轉移到堆場中；堆場內鋪設防滲層，底部鋪設導流材料，其上部鋪設沼渣、碳源、硫酸亞鐵、營養添加劑、飛灰及鉻渣的混合層，混合層上部放置納米鈦材料層；運行過程中，不定期從堆場上部注碳源溶液，不定期將滲濾液通過底部導流材料收集至滲濾液收集系統中，隨後將滲濾液回流至堆場頂部進行噴灑回灌。
本工藝處理飛灰中重金屬及二噁英的機理在於，首先硫酸亞鐵將鉻渣還原，隨後沼渣中的硫酸鹽還原菌利用碳源將硫酸亞鐵轉化為硫化物，重金屬與硫化物反應生成極低溶解度的沉澱物，大大減少其溶出量，同時進一步將未處置的鉻渣無害化。同時利用乙醇等碳源溶液將飛灰中的二噁英萃取進溶液中，二噁英汙染物進入滲濾液，隨著滲濾液回灌到堆場頂部，在納米鈦材料的作用下，形成光催化效應，產生羥基自由基，進一步促進二噁英的分解；此外，通過控制滲濾液ph，硫酸亞鐵釋放的鐵離子，在電催化所產生的微量羥基自由基作用下，產生芬頓催化效應，更有效的降解二噁英汙染，同時過程中將沼渣所產生的難降解有機物去除。
本發明的具體詳細技術方案包括以下步驟：
將飛灰及鉻渣轉移到堆場中；堆場內鋪設防滲層，底部鋪設導流材料，其上部鋪設沼渣、碳源、硫酸亞鐵、營養添加劑、飛灰及鉻渣的混合層，混合層上部放置納米鈦材料層；運行過程中，不定期從堆場上部注碳源溶液，不定期將滲濾液通過底部導流材料收集至滲濾液收集系統中，隨後將滲濾液回流至堆場頂部進行噴灑回灌。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，混合層中飛灰、鉻渣、沼渣、碳源、硫酸亞鐵及營養添加劑的添加比例為1：（0.1-10）：（0.01-5）：（0.01-5）：（0-3）：（0-1），混合層高度1-8m；納米鈦材料層高度在0-1m。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，混合層中的碳源為有機廢物，包括餐廚垃圾、生活垃圾等。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，混合層高度1-8m；納米鈦材料層層高度在0-1m。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，滲濾液回流至堆場頂部進行噴灑回灌，噴灑間隔時間在1-48小時範圍。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，噴灑回灌時候可以進行ph調節，使回灌滲濾液ph控制在2-6。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，沼渣指有機廢水或者固體有機廢物厭氧處置後的固體殘留物，可以被汙泥替代。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，納米鈦材料層高度在0-1m。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，運行期間，堆場上部注碳源溶液的頻率為每1-100天注碳源溶液一次。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，營養添加劑指氮源、磷源及微量元素源中的一種或多種，
進一步地，在本發明的一種實施例當中，微量元素源指含有硼、鋅、銅、錳、鈷中的一種或多種元素的營養物質，碳源溶液指含有乙醇、甲醇、乙酸一種或多種的溶液，其既可以作為微生物碳源，也可以用於萃取土壤中的二噁英，碳源溶液中碳源含量為0-50%。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，碳源溶液可以摻雜硫酸亞鐵加入到堆場中。
進一步地，在本發明的一種實施例當中，納米鈦材料可以被其它光催化材料替代，飛灰可以是未處理的飛灰，也可以是經過生化或者物理化學處置後的飛灰，鉻渣可以被含鉻土壤替代。
相比傳統的飛灰處理方法，本方法有如下優勢：
1．硫酸亞鐵將鉻渣無害化同時，釋放鐵跟硫酸鹽，鐵可以作為芬頓效應的原料，硫酸鹽作為沼渣中硫酸鹽還原菌的原料進一步參與下一步生化反應反應；
2．通過納米鈦材料，形成電催化效應，進而產生芬頓高級氧化效應，迅速處置飛灰中二噁英汙染，同時協同沼渣中微生物代謝並處理二噁英汙染，形成高級氧化及生化協同處置二噁英汙染的效應；
3．利用沼渣處置飛灰，以廢治廢，即處置了飛灰，也將沼渣汙染無害化；
4．沼渣中硫酸鹽還原菌充分利用硫酸亞鐵固定化重金屬，相比直接使用化學固化劑固定重金屬，具有生態安全的特點。
5．磷源、氮源及微量元素的加入進一步促進了沼渣中微生物的活性，增強了其處置pops汙染的能力；
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明的結構示意圖。
其中：1，加酸裝置；2，納米鈦材料層；3，防滲層；4，混合層；5，導流材料；6，滲濾液儲存池。
具體實施方式
實例1
將飛灰及鉻渣轉移到堆場中；堆場內鋪設防滲層，底部鋪設導流材料，其上部鋪設沼渣、碳源、硫酸亞鐵、營養添加劑、飛灰及鉻渣的混合層，混合比例為飛灰、鉻渣、沼渣、餐廚垃圾、硫酸亞鐵及營養添加劑的添加比例為1：0.6：0.25：0.25：0.15：0.1，層高5m，混合層上部放置納米鈦材料，層高0.05m；運行過程中，每隔6天從堆場上部注乙醇溶液，隨後將滲濾液通過底部導流材料收集至滲濾液收集系統中，隨後每間隔2天將滲濾液回流至堆場上部進行回灌，回流前調節ph至4。
經過65天處置，堆場中固體六價鉻含量從3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆場中固體廢物中重金屬溶出率降低91%，pb從5mg/l降低至不足0.1mg/l，cd從3mg/l降低至不足0.1mg/l，同時二噁英等汙染物去除率超過99%，二噁英含量達標。本實例的營養添加劑是磷酸鉀、硝酸銨及硝酸鈷的混合物，同時添加了微量的鋅元素。
實例2
將飛灰及鉻渣轉移到堆場中；堆場內鋪設防滲層，底部鋪設導流材料，其上部鋪設沼渣、碳源、硫酸亞鐵、營養添加劑、飛灰及鉻渣的混合層，混合比例為飛灰、鉻渣、沼渣、餐廚垃圾、硫酸亞鐵及營養添加劑的添加比例為1：2.5：0.55：0.45：0.3：0.1，層高5m，混合層上部放置納米鈦材料，層高0.01m；運行過程中，每隔35天從堆場上部注乙醇溶液，隨後將滲濾液通過底部導流材料收集至滲濾液收集系統中，隨後每間隔2天將滲濾液回流至堆場上部進行回灌，回流前調節ph至4。
經過60天處置，堆場中固體六價鉻含量從3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆場中固體廢物中重金屬溶出率降低91%，pb從5mg/l降低至不足0.1mg/l，cd從3mg/l降低至不足0.1mg/l，同時二噁英等汙染物去除率超過99%，二噁英含量達標。本實例的營養添加劑是磷酸鉀、硝酸銨及硝酸鈷的混合物。
實例3
將飛灰及鉻渣轉移到堆場中；堆場內鋪設防滲層，底部鋪設導流材料，其上部鋪設沼渣、碳源、硫酸亞鐵、營養添加劑、飛灰及鉻渣的混合層，混合比例為飛灰、鉻渣、沼渣、餐廚垃圾、硫酸亞鐵及營養添加劑的添加比例為1：2.5：0.5：0.5：0.25：0.1，層高5m，混合層上部不設置納米鈦材料層；運行過程中，每隔25天從堆場上部注乙醇溶液，隨後將滲濾液通過底部導流材料收集至滲濾液收集系統中，隨後每間隔2天將滲濾液回流至堆場上部進行回灌，回流前調節ph至4。
經過75天處置，堆場中固體六價鉻含量從3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆場中固體廢物中重金屬溶出率降低91%，pb從5mg/l降低至不足0.1mg/l，cd從3mg/l降低至不足0.1mg/l，同時二噁英等汙染物去除率超過99%，二噁英含量達標。本實例的營養添加劑是磷酸鉀、硝酸銨及硝酸鈷的混合物，同時添加了微量的鋅元素。
實例4
將飛灰及鉻渣轉移到堆場中；堆場內鋪設防滲層，底部鋪設導流材料，其上部鋪設汙泥、碳源、硫酸亞鐵、營養添加劑、飛灰及鉻渣的混合層，混合比例為飛灰、鉻渣、沼渣、餐廚垃圾、硫酸亞鐵及營養添加劑的添加比例為1：4：0.9：0.6：0.3：0.1，層高5m，混合層上部放置納米鈦材料，層高0.01m；運行過程中，每隔90天從堆場上部注乙醇溶液及硫酸亞鐵的混合液，隨後將滲濾液通過底部導流材料收集至滲濾液收集系統中，隨後每間隔2天將滲濾液回流至堆場上部進行回灌，回流前調節ph至4。
經過75天處置，堆場中固體六價鉻含量從3000mg/kg降低至不足2mg/kg，堆場中固體廢物中重金屬溶出率降低91%，pb從5mg/l降低至不足0.1mg/l，cd從3mg/l降低至不足0.1mg/l，同時二噁英等汙染物去除率超過99%，二噁英含量達標。本實例的營養添加劑是磷酸鉀、硝酸銨及硝酸鈷的混合物，同時添加了微量的鋅元素。
以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。