垃圾瀝濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法
2023-12-05 22:21:51 1
專利名稱：垃圾瀝濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法
技術領域：
本發明屬於垃圾浙濾液生化處理出水資源化利用技術領域，具體涉及垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法。
背景技術：
隨著全球經濟的發展、城市化進程加快，城市垃圾產量猛增，垃圾圍城現象日益嚴峻，已成為城市發展的一大障礙，引起了各國政府高度重視。目前，城市垃圾的處理主要有衛生填埋、焚燒、堆肥。其中，垃圾焚燒處理因具有佔地少、減量顯著、可回收其中熱能發電等優點，而被大力推廣應用，並逐漸成為我國大型城市垃圾處理的主流技術。我國城市生活垃圾水分含量高，導致熱值偏低，普遍在4000 7000 kj · kg—1之 間，遠低於發達國家8400 17000 kj^kg—1的垃圾熱值。為提高熱值，垃圾在入爐焚燒前，一般會在貯坑中停留2-7 d，以使垃圾充分發酵脫水，因而產生了大量垃圾浙濾液(也稱垃圾滲濾液)。垃圾浙濾液具有成分複雜、有機汙染物和重金屬含量高等特點，對地表水和地下水造成嚴重汙染，進而影響人類健康。因而，垃圾浙濾液的無害化處理對於垃圾焚燒發電技術的推廣應用至關重要。目前，垃圾浙濾液的處理主要有生物法、化學法和物理法。其中，生物法因處理成本低而被廣泛用於垃圾浙濾液處理，但垃圾浙濾液生化處理出水，色度依然較高、COD (化學需氧量，Chemical Oxygen Demand)仍在1000 mg ·廠1左右,氨氮濃度也比較高,無法達標排放，主要是因為其中還含有一些難生物降解的有機汙染物。化學法，如臭氧氧化法、TiO2光催化法、Fenton法等高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes, AOPs)被認為是處理難生物降解有機物的有效方法，它主要通過產生大量羥基自由基(· 0H)等活性氧化物質的方式來氧化降解廢水的有機物汙染物。然而，研究表明，由於垃圾浙濾液水質複雜且富含自由基清除劑的Cl—等陰離子，AOPs處理垃圾浙濾液效果大大降低。物理法，如膜處理技術常用於垃圾浙濾液生化處理出水的深度處理，但其生化處理出水中存在大量穩定生物膠體物質，膜易被汙染和堵塞，造成處理成本很高。因此，尋找經濟實用的垃圾浙濾液生化處理出水技術十分必要。本發明在系統分析表徵了垃圾浙濾液生化處理出水成分，結合垃圾焚燒爐尾氣中酸性成分組成特點，並進行實驗研究的基礎上，提出了基於資源化利用的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法。該方法既可以解決垃圾浙濾液生化處理出水的深度處理的高成本問題，又可以代替該過程的工業用水，節約尾氣處理成本。
發明內容
本發明目的在於提供一種基於資源化利用思路的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，以解決垃圾浙濾液生化處理出水的深度處理的高成本問題，又可以代替工業用水，節約垃圾焚燒爐尾氣處理成本。本發明提供的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，具體採用現行的半乾法煙氣脫硫脫酸工藝流程，但不同點在於使用垃圾浙濾液生化處理出水代替傳統半乾法工藝中的工業用水。其包括如下工藝步驟I、用垃圾浙濾液生化處理出水與生石灰攪拌混合，配製成Ca(OH)2漿液作為脫硫脫酸劑；Ca (OH)2漿液的濃度為5 20% (質量百分數)，較好地為8 10%。2、將Ca(OH)2漿液噴入到噴霧乾燥吸收塔內，在噴霧乾燥吸收塔頂部的霧化器作用下將Ca(OH)2漿液霧化成微小液滴，使液滴中的Ca(0H)2、NH3與從噴霧乾燥吸收塔頂部進入的垃圾焚燒爐尾氣中的酸性成分發生化學反應。其中，噴入到噴霧乾燥吸收塔內的Ca(OH)2漿液的量為與垃圾焚燒爐尾氣中的酸性成分完全反應所需的Ca(OH)2漿液理論量的I. 5 2倍。從噴霧乾燥塔頂部進入的垃圾焚燒爐尾氣的溫度為220 230°C。3、在發生化學反應的同時，使垃圾焚燒爐尾氣在噴霧乾燥吸收塔內停留15 20S，用高溫的垃圾焚燒爐尾氣加熱乾燥所述的液滴中未反應完全的Ca(OH)2、化學反應產物及垃圾浙濾液生化處理出水中的難降解有機汙染物，形成乾粉狀脫硫脫酸產物。4、使該乾粉狀脫硫脫酸產物部分在噴霧乾燥吸收塔內沉降分離，由噴霧乾燥吸收 塔底部的錐體出口排除，另一部分隨脫硫脫酸後的垃圾焚燒爐尾氣進入除塵器收集，其中除塵器較好地為旋風分離器。通過上述工藝過程，垃圾浙濾液生化處理出水中的少量氨氮與垃圾焚燒爐尾氣中的酸性成分反應得到了利用，同時難生物降解的有機物也被乾燥到了脫硫脫酸粉末產物之中，實現了垃圾浙濾液生化處理出水資源化利用的目的，避免了其深度處理所需的高成本。本發明的積極效果在於本發明提出了基於資源化利用的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法。該方法將垃圾浙濾液生化處理出水中的少量氨氮與垃圾焚燒爐尾氣中的酸性成分反應得到了利用，同時垃圾浙濾液生化處理出水中難生物降解的有機汙染物也被乾燥到了脫硫脫酸粉末產物之中，既實現了垃圾浙濾液生化處理出水資源化利用的目的，又避免了其深度處理所需的高成本，用垃圾浙濾液生化處理出水代替工業用水，還節約了垃圾焚燒爐尾氣處理成本。
圖I是垃圾浙濾液生化處理出水用於半乾法垃圾焚燒爐尾氣脫硫脫酸工藝流程圖。圖2是垃圾浙濾液生化處理出水代替工業用水用於半乾法垃圾焚燒爐尾氣脫硫脫酸工藝中脫硫效果對比圖。
具體實施例方式參見圖1，本發明具體可如下實現用垃圾浙濾液生化處理出水與生石灰攪拌混合，按照半乾法垃圾焚燒爐尾氣脫硫脫酸工藝要求，配製成濃度為8%、9%或10%的Ca(OH)2漿液。根據垃圾焚燒爐尾氣的流量和其中所含S02、HC1的濃度，計算出與其完全反應所需的Ca(OH)2漿液的理論量，然後按照理論量的I. 5-2倍計量，將含此計量的Ca(OH)2漿液噴入到噴霧乾燥吸收塔內，在噴霧乾燥吸收塔頂部的霧化器作用下將Ca(OH)2漿液霧化成微小液滴，再使液滴中所含的Ca(0H)2、NH3與從噴霧乾燥塔頂部進入的溫度一般在220 230°C的垃圾焚燒爐尾氣中的S02、HC1等酸性成分發生如下化學反應I)垃圾浙濾液生化處理出水與生石灰攪拌製備Ca (OH) 2漿液過程
CaO + H2O — Ca(OH)2NH4+ +OF ^ NH3. H2O2)垃圾焚燒爐尾氣中SO2被所述的液滴吸收SO2 + H2O — H2SO33)所述的液滴與垃圾焚燒爐尾氣中酸性成分的反應Ca(OH)2 + H2SO3 — CaSO3 + 2H20Ca(OH)2 + 2HC1 — CaCl2 + 2H20NH3. H2O + HCl — NH4Cl + H2O
CaSO3被溶於所述的液滴中的氧氣氧化生成硫酸鈣CaSO3 + 1/2 O2 — CaSO4 I。在發生上述反應的同時，使垃圾焚燒爐尾氣在噴霧乾燥吸收塔內停留15 20 s的時間，用高溫的垃圾焚燒爐尾氣加熱乾燥所述的液滴中未反應完全的Ca (OH) 2、反應生成產物及垃圾浙濾液生化處理出水中的難降解有機汙染物，形成乾粉狀脫硫脫酸產物，使該乾粉狀脫硫脫酸產物部分在噴霧乾燥吸收塔內沉降分離，由噴霧乾燥吸收塔底部的錐體出口排除，另一部分隨脫硫脫酸後的垃圾焚燒爐尾氣進入除塵器收集。試驗例某垃圾焚燒發電廠採用「UASB(升流式厭氧汙泥床)+A/0(厭氧好氧)」生化工藝處理該廠的垃圾浙濾液，對垃圾浙濾液生化處理出水的主要水質指標，採用國家標準分析方法，測得其主要水質指標為COD (化學需氧量)739. 70—797. 40 mg/L ；CF 4143. 73-6141. 53mg/L ；NH3-N 20一30 mg/L ;重碳酸鹽鹼度(CaO 計)1156. 65 mg/L ;懸浮物(SS, suspendedsolid) 66-145 mg/L ;總殘渣 13776-13816. 5 mg/L ；pH 8. 35—8. 40。採用該垃圾浙濾液生化處理出水在一個中試實驗裝置的噴霧乾燥吸收塔內進行實驗，噴霧乾燥吸收塔主體由上部的圓柱體(Φ 141. 3 cm, H 122 cm)和下部的圓錐體(Φ141.3 cm, H 81 cm)構成,反應體積為2. 34 m3。按照如圖I所不的工藝流程，首先，米用垃圾浙濾液生化處理出水與生石灰混合配製成9%的Ca(OH)2漿液作為脫硫脫酸劑，使該Ca(OH)2I液通過過濾器，除去較大的顆粒。參照現行實際垃圾焚燒爐尾氣的溫度參數，設定噴霧乾燥吸收塔的進風溫度為230 °C，出風溫度為130 150 °C。然後在保證進氣在噴霧乾燥吸收塔內停留時間為15 20 s前提下，設定風機流量為417. 6 m3/h。打開進風加熱器，當進風溫度和出風溫度達到預設值時，打開空氣壓縮機，驅動噴頭，並打開蠕動泵，向噴霧乾燥吸收塔頂部噴入Ca (OH) 2漿液，通過流量調節控制脫硫脫酸劑中的Ca和模擬垃圾焚燒爐尾氣中的S的摩爾比為I. 5 2。然後打開SO2鋼氣瓶閥門，通過SO2流量來調節模擬垃圾焚燒爐尾氣中SO2初始濃度。隨即就開始了半乾法脫硫脫酸反應過程，形成乾粉狀脫硫脫酸產物，使該乾粉狀脫硫產物部分在噴霧乾燥吸收塔內沉降分離，由噴霧乾燥吸收塔底部的錐體出口排除，另一部分乾粉狀脫硫產物隨脫硫脫酸後的模擬垃圾焚燒爐尾氣進入旋風分離器收集，最後脫硫脫酸後的模擬垃圾焚燒爐尾氣再通過引風機排出。待脫硫脫酸過程穩定數分鐘後，在引風機排出的模擬垃圾焚燒爐尾氣出口處採用大氣採樣器採樣，採用碘量法測定該脫硫脫酸後的模擬垃圾焚燒爐尾氣中的SO2濃度。採樣結束後，停止噴Ca (OH) 2漿液，穩定10分鐘後，用大氣採樣器採集引風機排出的未脫硫脫酸時的模擬垃圾焚燒爐尾氣，採用碘量法測定其中的SO2濃度，根據測得的濃度變化可計算出SO2的去除率。分別以垃圾浙濾液生化處理出水和工業用水配製Ca (OH) 2漿液，對三種不同SO2初始濃度的模擬垃圾焚燒爐尾氣的脫硫率如圖2所示。由此可以看出，在垃圾焚燒發電廠採用垃圾浙濾液生化處理出水代替工業用水，用於半乾法處理垃圾焚燒爐尾氣是完全可行的資源化利 用方案。不僅可以解決部分垃圾浙濾液生化處理出水的深度處理所需的高成本，還可以代替該工藝過程的工業用水，大大降低了垃圾焚燒爐尾氣處理成本。
權利要求
1.垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，採用半乾法煙氣脫硫脫酸工藝流程，其特徵在於，包括如下工藝步驟 1)用垃圾浙濾液生化處理出水與生石灰攪拌混合，配製成Ca(OH)2漿液作為脫硫脫酸劑； 2)將Ca(OH)2漿液噴入到噴霧乾燥吸收塔內，在噴霧乾燥吸收塔頂部的霧化器作用下將Ca (OH) 2漿液霧化成微小液滴，使液滴中的Ca (OH)2^NH3與從噴霧乾燥吸收塔頂部進入的垃圾焚燒爐尾氣中的酸性成分發生化學反應，其中垃圾焚燒爐尾氣的溫度為220 230°C ； 3)在發生化學反應的同時，使垃圾焚燒爐尾氣在噴霧乾燥吸收塔內停留15 20S，用垃圾焚燒爐尾氣加熱乾燥所述的液滴中未反應完全的Ca(OH)2、化學反應產物及垃圾浙濾液生化處理出水中的難降解有機汙染物，形成乾粉狀脫硫脫酸產物； 4)使該乾粉狀脫硫脫酸產物部分在噴霧乾燥吸收塔內沉降分離，由噴霧乾燥吸收塔底部的錐體出口排除，另一部分隨脫硫脫酸後的垃圾焚燒爐尾氣進入除塵器收集。
2.如權利要求I所述的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，其中，Ca(OH)2漿液的濃度為5 20%。
3.如權利要求I或2所述的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，其中，Ca(OH)2漿液的濃度為8 10%。
4.如權利要求I所述的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，其中，噴入到噴霧乾燥吸收塔內的Ca(OH)2漿液的量為與垃圾焚燒爐尾氣中的酸性成分完全反應所需的Ca(OH)2漿液理論量的I. 5 2倍。
5.如權利要求I所述的垃圾浙濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，其中，工藝步驟中包括的化學反應如下 O垃圾浙濾液生化處理出水與生石灰攪拌製備Ca(OH)2漿液CaO + H2O — Ca(OH)2NH: + or — NH3. H2O 2)垃圾焚燒爐尾氣中SO2被所述的液滴吸收SO2 + H2O — H2SO3 3)所述的液滴中的Ca(OH) 2、NH3與垃圾焚燒爐尾氣中酸性成分的反應Ca (OH) 2 + H2SO3 — CaSO3 + 2 H2OCa (OH) 2 + 2HC1 — CaCl2 + 2 H2ONH3. H2O + HCl — NH4Cl + H2O CaSO3被溶於所述的液滴中的氧氣氧化生成硫酸鈣CaSO3 + 1/2 O2 — CaSO4 I。
全文摘要
本發明提供的垃圾瀝濾液生化處理出水用於垃圾焚燒爐尾氣處理的方法，採用現行的半乾法煙氣脫硫脫酸工藝流程，使用垃圾瀝濾液生化處理出水代替傳統半乾法工藝中的工業用水。既可以解決垃圾瀝濾液生化處理出水的深度處理的高成本問題，又可以代替工業用水，節約垃圾焚燒爐尾氣處理成本。
文檔編號B01D53/80GK102814117SQ20121034173
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者全學軍, 程治良, 朱新才 申請人:重慶理工大學