[发明专利]一种由垃圾焚烧飞灰和生物质热解气化残渣制备的多孔生物陶粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种利用垃圾焚烧飞灰和生物质热解‑气化残渣为原料制备多孔生物陶粒的方法。制备方法包括生活垃圾焚烧飞灰在气化剂存在的条件下经过高温处理后得到残余灰渣，生物质经过低温热解‑高温水蒸汽气化后得到热解残渣，然后与粉煤灰、粘土、成孔剂等经过原物料的混合、造粒、干燥及高温焙烧得到多孔生物陶粒产品。本发明制备方法工艺简单，操作方便，既能实现飞灰和生物质热解气化残渣的无害化处理，又利用了垃圾焚烧飞灰和生物质热解残渣制备了多孔生物陶粒产品，减少了陶粒工业对天然原料的需求量，具有较高的环保和经济价值。

技术领域

本发明提供了一种利用垃圾焚烧飞灰和生物质热解残渣制备的重金属废水处理用多孔生物陶粒，目的是对垃圾焚烧飞灰和生物质热解残渣进行资源化利用，不仅有效地降低环境负荷，还可以提高废弃资源的附加值。

背景技术

随着我国城市人口的增长、经济的发展和居民生活水平的提高，生活垃圾的排放量日益增多。生活垃圾焚烧法由于具有占地面积小、减容化和无害化效果显著以及热能利用等优点，正成为许多土地和能源资源紧张的国家处理城市垃圾、开发新能源的重要手段。飞灰是垃圾焚烧二次污染的主要载体，因含有高浸出毒性的重金属以及高毒性当量的二噁英等污染成分被普遍认为是一种危险废物，因此垃圾焚烧飞灰的无害化和资源化受到越来越广泛的关注。

目前飞灰处置的常用方法主要有：水泥固化、沥青固化、熔融固化技术、化学药剂固化稳定化等，经过固化稳定化处理后的产物，如满足浸出毒性标准或者资源化利用标准，可以进入普通填埋场进行填埋处置。随着填埋场地的减少，处置成本的增加，如何采取适当的技术处理焚烧飞灰，并达到稳定化、资源化和无害化的目标，已成为当前一项重要的科研项目。生活垃圾焚烧飞灰和天然沸石、粉煤灰一样，具有高比表面积，还含有SiO₂和Al₂O₃等矿物质，因此可用于制备陶粒。但是目前用垃圾焚烧飞灰烧制的陶粒多用于建筑材料方面，而在废水处理领域的应用还处于空白。另外，飞灰中含有很高的盐分(主要是氯盐)和丰富的重金属资源等，而现有的飞灰烧制陶粒的方法并未对这些重金属资源进行回收利用，相反这些重金属物质在氯元素的存在下还存在着很大的浸出风险，会对周边环境造成潜在的危害。

另一方面，重金属废水已经成为对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，废水中重金属种类、含量及其存在形态随不同生产种类而异，变化很大，如不经处理直接排放，必然对环境造成严重污染，而不经回收就排放，则必然造成资源的极大浪费。我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1％。太湖底泥中总铜、总铅、总镉含量均低于轻度污染水平；黄浦江干流表层沉积物中镉超背景值2倍、铅超1倍、汞含量明显增加；苏州河中，铅全部超标、镉为75％超标、汞为62.5％超标。城市河流有35.11％的河段出现总汞超过地表水Ⅲ类水体标准，18.46％的河段面总镉超过Ⅲ类水体标准，25％的河段有总铅的超标样本出现。全国近岸海域海水采样品中铅的超标率达62.9％，最大值超一类海水标准49.0倍；铜的超标率为25.9％，汞和镉的含量也有超标的现象，可见，水体重金属污染已成为我国重要的环境污染问题，研究开发重金属污染废水处理的水处理材料成为当务之急。有研究表明生物质热解残渣制得的吸附剂对于镉、铅、六价铬废水都有一定的吸附效果，对于重金属污染废水具有一定的净化作用，用于重金属废水处理材料的制备是可行的。而生物质热解-气化残渣含有一些残炭，如果能将生物质热解残渣通过一定的化学手段制备用于重金属废水处理的化学材料，将为生物质气化残渣综合利用提供一种新的途径，也是生物质热解残渣综合利用途径的一个新的突破。

发明内容

本发明是为了克服现有垃圾焚烧飞灰制备陶粒的不足与缺陷，提供一种垃圾焚烧飞灰和生物质热解残渣协同制备的多孔生物陶粒，本发明制备所得的多孔生物陶粒产品整体形态完好，外表粗糙且孔隙发达，不仅能实现垃圾焚烧飞灰和生物质热解-气化残渣的综合利用，还能为重金属废水处理带来新的材料，节省废水处理材料的成本，且易于大规模工业化应用。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：