垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法

摘要

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，包括将飞灰、早强型水泥、硫酸钙和螯合剂溶液混合并搅拌，得到混合物料，将混合物料加入活动料仓中，活动料仓的各个壁均为可拆卸的，各个壁围成正多面体结构的腔体，混合物料经挤压成型后，得到固化体作为填埋单元，将填埋单元进行养护，将养护后的填埋单元运输至填埋作业库区进行堆码，采用脱水后含水率＜60％的市政污泥进行灌缝处理，完成飞灰处理与安全填埋。本发明的方法得到的填埋体兼具优异的强度、稳定性和持久性，填埋体适用的高度差范围大，填埋所占库容少，堆体安全性高，且有效降低了毒性浸出风险。

说明书

技术领域

本发明涉及飞灰处理领域，尤其涉及一种垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法。

背景技术

目前，处理飞灰的方式主要是土地处置(含地质)和建材利用两种技术路线。土地处置包括固化稳定化后填埋、深部矿井贮存等，土地处置技术成熟，流程较短，可有效切断污染物的暴露途径，可实现环境风险最小化目标，为主流技术处理路线。建材化利用包括水泥窑协同处置、烧结和熔融等，建材化利用技术不成熟，流程繁琐，污染物暴露途径多，整体上不利于实现环境风险最小化目标。

固化稳定化进入危险废物安全填埋场处置是目前最为稳妥的处置方式，但考虑到飞灰产生量大、危险废物安全填埋场库容有限，从经济成本上考虑，仅靠飞灰稳定固化后进入到危废填埋场填埋综合成本过高。我国2008年颁布《生活垃圾填埋场污染控制标准》，在严格指标要求达标的情况下可进入生活垃圾填埋场分区填埋处置。行业内主要的飞灰处置方式为“螯合+填埋”，其中螯合过程主要是添加螯合剂，锁住飞灰中的重金属，避免其进入土壤或水体中造成污染。填埋过程一般分为两种：①直接散灰填埋至专用的危废填埋场；②装入吨袋中，堆码到生活垃圾填埋场专用区域内。由于飞灰属于危险废弃物，行业对该污染物的处置要求和管理也在不断提高。

现有处置方式存在以下技术问题或隐患：

①散灰填埋，现场环境脏乱差难以控制，清污分流不到位，在大风和降雨天气时，容易造成飘散和流失，产生二次污染，往往在现场作业时需要喷洒少量清水，防止扬灰。

②吨袋填埋，在吨袋之间缝隙较大，库容没有有效利用，且随着堆体增高和填埋时间增长，吨袋被挤压、腐蚀、老化，灰渣存在泄露的风险，同样会产生二次污染。

③上述技术均没有考虑其最终产物的物理强度指标，因此，若是在填埋高差较大的山谷型填埋场内处置，其堆体稳定性和二次污染风险更为放大。

随着新的相关标准即将出台，对飞灰固化物的强度指标将作为重点要求，通过提高飞灰固化物的强度，首先能加强填埋堆体的稳定性，第二能合理利用填埋库容，第三能减少灰渣被浸泡和流失风险，防止二次污染。

现有固化稳定化方法通常采用以下过程：飞灰与螯合剂溶液计量—物料混合—装入吨袋—检验合格--填埋处置。一般螯合固化后的飞灰进行专区填埋处置，虽然采用此种方法各方面满足规范填埋要求，但仍然存在以下问题：

(1)飞灰添加螯合剂物料投加比大，加之飞灰螯合物中存在裂隙或空隙，大大增加了实际容积，且堆体只能堆填到一定高度即进行封场，需占用更多的土地资源；

(2)常规方法按吨袋、膜等物料进行包裹，增加了固化体体积且很难实现固化物之间的规则平整性，固化物之间空隙较大，随着填埋高度的增高，存在堆体失稳或坍塌的风险，一定程度上增加了运营成本；

(3)传统方法处置，因固化体渗透系数较高，遇水后渗水及储水功能较好，降低固化体本身的强度，一定程度上增加了堆体的不稳定性；

(4)传统方法螯合固化，一般至少需养护3d及以上，针对大型飞灰填埋场，需设计更多的屯料养护车间，增加建设及投运成本。

基于以上情况，有必要开发一种快速处理飞灰及安全填埋的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种所得填埋体兼具优异的强度、稳定性和持久性、填埋体适用高度差范围大、可减少填埋所占库容、提高堆体安全、降低毒性浸出风险的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，包括以下步骤：

S1、螯合：将飞灰、早强型水泥、硫酸钙和螯合剂溶液混合并搅拌，得到混合物料；

S2、挤压成型：将混合物料加入活动料仓中，所述活动料仓的各个壁均为可拆卸的，各个壁围成正多面体结构的腔体，混合物料经挤压成型后，得到固化体，作为填埋单元；

S3、养护：将填埋单元进行养护；

S4、填埋：将养护后的填埋单元运输至填埋作业库区进行堆码，采用市政污泥进行灌缝处理，完成飞灰处理与安全填埋。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，所述填埋作业库区位于山谷型填埋场，填埋高度为20米～100米。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S1中，所述螯合剂溶液由螯合剂与水混合制备而成，所述飞灰、早强型水泥、硫酸钙、螯合剂、水的质量比为100∶10～20∶3～5∶2～3∶30～60。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，所述早强型水泥为42.5R早强型水泥。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S2中，所述活动料仓包括底壁和多个侧壁，所述底壁与各侧壁围成正多面体结构的腔体，所述活动料仓的顶面敞口，待所述混合物料装入所述活动料仓后，通过一液压装置对混合物料进行挤压成型，所述液压装置上设有挤压板，所述挤压板构成所述活动料仓的顶壁。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，所述正多面体结构为立方体结构，所述底壁和各侧壁均由钢板构成，所述钢板的厚度为2cm～3cm。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S1中，所述混合并搅拌均匀的过程是在一搅拌机中进行。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S2中，所述活动料仓设有多个，在前一个活动料仓对混合物料进行挤压成型的过程中，下一个活动料仓移动至搅拌机所设的出料口进行装料，如此循环，得到若干填料单元。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S4中，所述堆码为分层堆码，每一层中，相邻填埋单元之间的缝隙＜2cm，每码一层，采用市政污泥进行灌缝处理和表面整平，表面整平的厚度为3cm～5cm，所述市政污泥采用脱水后含水率＜60％的市政污泥。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S1中，所述搅拌的时间为120s～180s。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S2中，所述挤压成型的压力为100kN～150kN。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S3中，所述养护的时间为24h～36h。

上述的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，优选的，步骤S2中，所述挤压成型后，静置10min～15min。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)国内飞灰填埋场(也称作灰渣填埋场)一般是在平地上进行填埋，填埋高度一般为10～20米，当填埋堆体高差较大时，堆体整体的自稳定性和重压负荷对填埋物本身的性质提出了更高的要求。本发明可适用于高差较大的山谷型填埋场，填埋高度达50～100米高度，且堆体自稳性和本身质量不会受高差影响，减少了用地面积，节约了国家土地资源。

本发明的方法在飞灰螯合固化配方上进行了调整，传统处理方式是“飞灰+螯合剂”或“飞灰+普通水泥+螯合剂”处理方式，本发明经过配方的重新确立，在处理配方中加入早强型水泥，辅以一定量的硫酸钙，能够快速固定污染物，并且飞灰处理产物能够快速产生强度，且可以减少添加剂用量。

传统方法是经吨袋装袋后直接进行养护，直接养护过程中飞灰处理产物内部会形成小的空洞或空隙，导致固化体本身密实度不高，受外界压力影响易开裂或破裂，影响了固化体本身的强度，会导致后续填埋作业过程和堆体维护过程中的一系列安全性问题。针对这种缺陷，本发明通过改进前端工艺，通过对搅拌时间的加长排除多余空气，使飞灰螯合物内释放出更多的空气且使物料更均匀，搅拌进入装模阶段，采用特定的活动料仓进行装模，且采用挤压压实，使得出来的物料成型效果更好，减少了吨袋固化体之间的不平整性，挤压工艺能减少10～20％库容，增加填埋场的使用年限。

(2)传统方法养护时间为3d及以上，针对大型的飞灰填埋场，每增加1d养护时间，意味着养护车间需增加更多的场地，本发明经出料后养护时间为24～36h，大大减少了养护时间，节约了养护车间的面积。

(3)经过配方调整、工艺改进、养护时间减少等协同增效作用，经检验，本发明的螯合固化体含水率、重金属浸出毒性指标等均满足标准要求，且抗压强度可达到3MPa以上(传统方法大概为1MPa左右)，渗透系数能达到10

(4)本发明的方法无须采用吨袋包裹，在车间养护好后，经密封转运车转运至飞灰填埋场，采用码砖方式逐步分层分单元分区进行填埋，降低了生产运营成本。传统方式采用吨袋填埋，由于吨袋存在不平整现象，吨袋体之间存在较大的缝隙，导致各吨袋体之间的侧向力与挤压力处于不平稳状态，一般采取吨袋体之间灌装黄土，但黄土与吨袋体之间的自粘合能力较差，当堆填至一定高度时，整个填埋堆体也会存在一定失稳风险。黄土是国家土地资源，大量使用黄土与国家环保要求是相悖的。本发明采用脱水后含水率＜60％的市政污泥作为灌缝材料，经转运车转运至现场进行灌缝和整平作业，达到了以废制废的目的，又能使得飞灰堆体之间粘合效果较高，后期堆体稳定性高。

综上，本发明主要是在传统的处理工艺基础上增加了规则型料仓(正方体、矩形体、矩形体等正多面体均可)，通过配方调整、搅拌时间延长、挤压成型工艺后，出料卸料输送至养护车间养护24～36h，经检验合格后出厂进入填埋场填埋。通过挤压工艺，飞灰螯合产物的容积可减少10～20％，飞灰密实度可由原来的0.6～0.81g/cm

附图说明

图1为本发明实施例1中垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法的工艺流程图。

图2为本发明实施例1中装有物料的活动料仓的剖面结构示意图。

图3为本发明实施例1中库区填埋体的结构示意图。

图例说明：

1、底壁；2、侧壁；3、混合物料；4、填埋单元；5、市政污泥；6、挤压板；7、伸缩油缸；8、活动万向轮。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1：

一种本发明的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、螯合：将飞灰、早强型水泥、硫酸钙和螯合剂溶液按配比计量称取，螯合剂溶液由螯合剂与水混合而成，飞灰、早强型水泥、硫酸钙、螯合剂、水的质量比为100∶15∶3∶2.5∶40，将各原料加入搅拌机(仓容3m

S2、挤压成型：将混合物料3加入活动料仓中，同时人工利用铁铲等工具取样，送至化验室检测分析。如图2所示，活动料仓的各个壁均为可拆卸的，各个壁围成正多面体结构的腔体，混合物料3在活动料仓中挤压成型，挤压成型的压力为100kN，挤压成型后，静置10min，得到固化体，作为填埋单元4。活动料仓可设多个，在前一个活动料仓进行挤压成型的过程中，下一个活动料仓移动至搅拌机所设的出料口进行装料，如此循环，提高效率，得到若干填埋单元4。

S3、养护：将填埋单元4养护24小时，强度可达到3MPa。

S4、填埋：将养护后的填埋单元4运输至填埋作业库区进行堆码，采用市政污泥5进行灌缝处理，完成飞灰处理与安全填埋。

本实施例中，填埋作业库区为山谷型填埋场，填埋高度为20米。

步骤S1中，早强型水泥为42.5R，螯合剂型号为TS-300，东曹(中国)投资有限公司生产。

步骤S2中，如图2所示，活动料仓包括底壁1和多个侧壁2，底壁1与各侧壁2围成立方体结构的腔体，活动料仓的顶面敞口，混合物料3装入活动料仓后，通过一液压装置对混合物料3进行挤压成型，液压装置上设有相互连接的伸缩油缸7和挤压板6，挤压板6构成活动料仓的顶壁，液压装置通过伸缩油缸7对混合物料3进行挤压。底壁1和各侧壁2均由钢板构成，钢板的厚度为2cm，各钢板可通过栓子和搭扣进行连接，但不限于此。活动料仓下可设置活动万向轮8。

步骤S4中，如图3所示，堆码为分层堆码，相邻上下层的填料单元4错位排布，每一层中，相邻填埋单元4之间的缝隙＜2cm，每码一层，采用脱水后含水率＜60％的市政污泥5进行灌缝处理和表面整平，表面整平的厚度为3cm～5cm。

经抽样检测，本实施例的方法得到的固化体抗压强度达到3MPa，固化体经挤压工艺减容10％，压实密度达到1.8g/cm

实施例2：

一种本发明的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、螯合：将飞灰、早强型水泥、硫酸钙和螯合剂溶液按配比计量称取，螯合剂溶液由螯合剂与水混合而成，飞灰、早强型水泥、硫酸钙、螯合剂、水的质量比为100∶20∶3.5∶3∶45，将各原料加入搅拌机(仓容3m

S2、挤压成型：将混合物料3加入活动料仓中，如图2所示，活动料仓的各个壁均为可拆卸的，各个壁围成正多面体结构的腔体，混合物料3在活动料仓中挤压成型，挤压成型的压力为110kN，静置12min后得到固化体，作为填埋单元4。

S3、养护：将填埋单元4养护24小时，强度可达到3.5MPa。

S4、填埋：将养护后的填埋单元4运输至填埋作业库区进行堆码，采用市政污泥5进行灌缝处理，完成飞灰处理与安全填埋。

本实施例中，填埋作业库区为山谷型填埋场，填埋高度为30米。

步骤S1中，早强型水泥为42.5R，螯合剂型号为TS-300，东曹(中国)投资有限公司生产。

步骤S2中，如图2所示，本实施例活动料仓的结构与实施例1的活动料仓结构相同。

步骤S4中，如图3所示，堆码为分层堆码，相邻上下层的填料单元4错位排布，每一层中，相邻填埋单元4之间的缝隙＜2cm，每码一层，采用脱水后含水率＜60％的市政污泥5进行灌缝处理和表面整平，表面整平的厚度为3cm～5cm。

经抽样检测，该方法得到的固化体抗压强度达到3.5MPa，固化体经挤压工艺减容9.5％，压实密度达到1.9g/cm

实施例3：

一种本发明的垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、螯合：将飞灰、早强型水泥、硫酸钙和螯合剂溶液按配比计量称取，螯合剂溶液由螯合剂与水混合而成，飞灰、早强型水泥、硫酸钙、螯合剂、水的质量比为100∶18∶4∶2.8∶50，将各原料加入搅拌机(仓容3m

S2、挤压成型：将混合物料3加入活动料仓中，如图2所示，活动料仓的各个壁均为可拆卸的，各个壁围成正多面体结构的腔体，混合物料3在活动料仓中挤压成型，挤压成型的压力为110kN，静置15min后得到固化体，作为填埋单元4。

S3、养护：将填埋单元4养护24小时，强度可达到3.8MPa。

S4、填埋：将养护后的填埋单元4运输至填埋作业库区进行堆码，采用市政污泥5进行灌缝处理，完成飞灰处理与安全填埋。

本实施例中，填埋作业库区为山谷型填埋场，填埋高度为100米。

步骤S1中，早强型水泥为42.5R，螯合剂型号为TS-300，东曹(中国)投资有限公司生产。

步骤S2中，如图2所示，本实施例活动料仓的结构与实施例1的活动料仓结构相同。

步骤S4中，如图3所示，堆码为分层堆码，每一层中，相邻填埋单元4之间的缝隙＜2cm，每码一层，采用脱水后含水率＜60％的市政污泥5进行灌缝处理和表面整平，表面整平的厚度为3cm～5cm。

经抽样检测，该方法得到的固化体抗压强度达到3.8MPa，固化体经挤压工艺减容10％，压实密度达到1.85g/cm3，养护时间由至少3天及以上缩短至1天。

对比例1：

一种垃圾焚烧飞灰处理及安全填埋的方法，包括以下步骤：

S1、螯合：将飞灰、普通水泥(非早强型)和螯合剂溶液按配比计量称取，螯合剂溶液由螯合剂与水混合而成，飞灰、普通水泥、螯合剂、水的质量比为100∶20∶2∶40，将各原料加入搅拌机(仓容3m

S2、挤压成型：将混合物料3加入活动料仓中，混合物料3在活动料仓中挤压成型，挤压成型的压力为110kN，得到固化体，作为填埋单元4。

S3、养护：将填埋单元4养护24小时，强度为1.5MPa。

S4、填埋：将养护后的填埋单元4运输至填埋作业库区进行堆码，采用市政污泥5进行灌缝处理，完成飞灰处理与安全填埋。

本对比例中，填埋作业库区为山谷型填埋场，填埋高度为20米。

步骤S1中，普通型水泥为42.5，螯合剂型号为TS-300，东曹(中国)投资有限公司生产。

步骤S2中，如图2所示，本对比例活动料仓的结构与实施例1的活动料仓结构相同。

步骤S4中，如图3所示，堆码为分层堆码，每一层中，相邻填埋单元4之间的缝隙＜2cm，每码一层，采用脱水后含水率＜60％的市政污泥5进行灌缝处理和表面整平，表面整平的厚度为3cm～5cm。

经抽样检测，该方法得到的固化体抗压强度为1.5MPa，不能达到本发明方法的抗压强度效果，固化体经挤压工艺减容8％，压实密度达到1.65g/cm

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。