[0001] 本发明属于苯并芘危废污泥无害化处置技术领域，具体涉及一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法。

[0002] 随着我国生态文明建设的大力推进，河道水体治理已成为了近年来的热点，而河道水体治理的难点在于清淤工程产生的大量含有有机污染或芳烃污染的污泥需要实施无害化处置，现有技术“一种有机污染土壤修复方法”公开了该方法采用回转窑分离土壤中的有机物，从而修复被有机物污染的土壤，其具体方法为：采用回转窑间接加热脱附，热风和土壤不直接接触，加热温度超过550℃，将污染土壤中的有机污染物彻底分离，达到土壤修复的目的，但是有机污染物的成分较为复杂，单一的高温加热处理对于土壤中有机污染物的脱除效率还有待考究。

[0003] 苯并芘是被世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)认定为一级致癌物的物质，如果含苯并芘危废污泥未经妥善处理而随意排放或堆放，导致污染土壤、水体和空气，最终经过循环进入人体，对人体健康造成重大威胁，因此，如何对含苯并芘危废污泥进行无害化处置是较重要的问题，现有技术“一种用于苯并芘污染污泥的处理剂及其制备方法”公开了用于苯并芘污染污泥的处理剂，该处理剂的制备方法包括：(1)将烟道灰、苔藓干粉、辣木叶干粉、硝酸钾、蛇莓叶干粉、中药渣和富马酸一钠混合，球磨搅拌15‑30min后，在180‑200℃下煅烧1‑2h，取出置于‑5摄氏度以下环境中冷却，研磨成粉末；(2)将上步所得物与蚯蚓粉、蚕蛹粉、山竹皮干粉、锂长石、纯碱和左旋肉碱混合，球磨搅拌25‑40min后，在100‑120℃下煅烧20‑50min，取出置0摄氏度以下环境中冷却，研磨成粉末；(3)将上述所得物与磷酸氢钙、阿维霉素、六甲基二硅胺烷、芸香柚皮苷和水混合，在10‑20℃下球磨搅拌1‑1.5h；(4)将上步所得物静置10‑24h，然后搅拌混合均匀，在2‑5℃下喷雾干燥，即得成品，该污泥处理剂对苯并芘污染污泥具有显著的处理效果，苯并芘固定率超过93％，但是该污泥处理剂成分较多，制备过程复杂，对于苯并芘污染污泥的工业化处理具有一定限制。

[0017] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0018] 苯并芘是一种含碳氢有机物，当温度高于1000℃以上时，则分解成二氧化碳和水蒸气。苯并芘在回转窑内发生分解反应的化学式为：C20H12+23O2＝20CO2+6H2O。

[0019] 本发明提出了一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将含苯并芘污泥与脱锌生产配料混合得到混合料，以所述混合料的总质量为100％计，所述含苯并芘污泥的质量≤40％，将所述混合料输送至600‑1300℃的回转窑中进行处理，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间≥60min，所述脱锌生产配料中含有含锌尘泥。

[0020] 在本发明所述方法的具体实施方式中，以所述混合料的总质量为100％计，所述含苯并芘污泥的质量可以为5％、10％、20％、30％或40％；当以所述混合料的总质量为100％计，所述含苯并芘污泥的质量>40％时，则存在窑渣中苯并芘含量残留超标(GB 36600‑2018要求土壤苯并芘≤1.5mg/kg)的风险。在本文中，所述含苯并芘污泥与脱锌生产配料均为干基重量。在本发明所述方法的优选实施方式中，以所述混合料的总质量为100％计，所述含苯并芘污泥的质量为5‑10％。

[0021] 在本发明所述方法的具体实施方式中，所述回转窑的部位可分为窑尾、窑中和窑头，回转窑内最高温度在窑中部位，具体地，窑尾温度为600‑1000℃，窑中温度为1000‑1300℃，窑头温度为650‑1000℃。在本发明所述方法的优选实施方式中，所述回转窑的温度在1000‑1300℃时保持时间≥10min。在更优选情况下，所述回转窑的温度在1000‑1300℃时保持时间为20‑30min，例如为20min、25min或30min。

[0022] 在本发明所述方法的具体实施方式中，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间≥60min，当所述混合料在所述回转窑中停留的总时间<60min时，则在回转窑内配入与脱锌生产配料具有一定比例的含苯并芘危废污泥后，存在窑渣中苯并芘含量残留偏高的风险；具体地，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间可以为60min、70min、80min、90min、
120min、180min、240min、300min或360min。在优选情况下，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为70‑90min。

[0023] 在本发明所述方法的具体实施方式中，所述含苯并芘污泥中苯并芘的含量>1.5mg/kg，具体地，例如可以为2mg/kg、3mg/kg、4mg/kg、5.60mg/kg、7.99mg/kg、8.42mg/kg、
10mg/kg、20mg/kg、30mg/kg、50mg/kg或100mg/kg。在本发明所述方法的优选实施方式中，所述含苯并芘污泥中苯并芘的含量为5‑10mg/kg，当苯并芘含量为5‑10mg/kg时，经过回转窑处理后可以使苯并芘的脱除率达到99％以上，处理后的窑渣中苯并芘的含量<0.1mg/kg，窑渣可作为制作水泥用熟料，且排放的烟气中不含苯并芘。

[0024] 在本发明所述方法的具体实施方式中，所述脱锌生产配料中含有质量百分比为70‑85％的含锌尘泥，具体地，例如可以为70％、75％、80％或85％。

[0025] 在本发明所述方法的优选实施方式中，所述脱锌生产配料中含有质量百分比为80％的含锌尘泥和20％的焦炉除尘灰。

[0026] 在本发明所述方法的优选实施方式中，所述脱锌生产配料中含有质量百分比为80％的含锌尘泥和20％的煤粉。

[0027] 在本发明所述方法的具体实施方式中，经过回转窑处理得到的窑渣作为制作水泥的水泥熟料。

[0028] 下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。

[0029] 含锌尘泥的主要化学成分为：质量百分比为26.85％的TFe、质量百分比为6.49％的Zn元素，其余为杂质；焦炉除尘灰的主要化学成分为：质量百分比为86.93％的C元素，其余为杂质。

[0030] 实施例1

[0031] 本实施例提供一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将苯并芘含量为8.42mg/kg的某河道清淤污泥与脱锌生产配料按照干基质量比为0.3：1进行混合，将得到的混合料输送至处理量为800吨/天的回转窑中进行处理，所述回转窑的窑尾温度为850℃，窑中温度为1220℃，窑头温度为800℃，所述回转窑中各部位在1000℃以上保持的时间为25min，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为75min，所述脱锌生产配料中含有80％的含锌尘泥和20％的焦炉除尘灰；

[0032] 从回转窑处理得到的窑渣中检测苯并芘含量为0.01mg/kg，苯并芘的脱除率为99％，窑渣作为水泥原料综合利用，回转窑外排烟气苯并芘含量为0，外排烟气中二噁英含
3 3
量为0.018ngTEQ/Nm (GB18484‑2020排放标准要求为低于0.5ngTEQ/Nm)，SO2含量为12mg/
3 3 3 3
Nm(排放标准为低于35mg/Nm)，NOx含量为21mg/Nm(排放标准为低于50mg/Nm)。

[0033] 实施例2

[0034] 本实施例提供一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将苯并芘含量为7.99mg/kg的某河道清淤污泥与脱锌生产配料按照干基质量比为0.3：1进行混合，将得到的混合料输送至处理量为800吨/天的回转窑中进行处理，所述回转窑的窑尾温度为600℃，窑中温度为1150℃，窑头温度为650℃，所述回转窑中各部位在1000℃以上保持的时间为30min，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为80min，所述脱锌生产配料中含有80％的含锌尘泥和20％的焦炉除尘灰；

[0035] 从回转窑处理得到的窑渣中检测苯并芘含量为0.012mg/kg，苯并芘的脱除率为99％，窑渣作为水泥原料综合利用，回转窑外排烟气苯并芘含量为0，外排烟气中二噁英含
3 3 3
量为0.017ngTEQ/Nm (排放标准为低于0.5ngTEQ/Nm)，SO2含量为12.5mg/Nm (排放标准为
3 3 3
低于35mg/Nm)，NOx含量为19.8mg/Nm(排放标准为低于50mg/Nm)。

[0036] 实施例3

[0037] 本实施例提供一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将苯并芘含量为5.60mg/kg的某河道清淤污泥与脱锌生产配料按照干基质量比为0.4：1进行混合，将得到的混合料输送至处理量为800吨/天的回转窑中进行处理，所述回转窑的窑尾温度为700℃，窑中温度为1200℃，窑头温度为650℃，所述回转窑中各部位在1000℃以上保持的时间为30min，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为85min，所述脱锌生产配料中含有80％的含锌尘泥和20％的焦炉除尘灰；

[0038] 从回转窑处理得到的窑渣中检测苯并芘含量为0.007mg/kg，苯并芘的脱除率为99％，窑渣作为水泥原料综合利用，回转窑外排烟气苯并芘含量为0，外排烟气中二噁英含
3 3 3
量为0.016ngTEQ/Nm (排放标准为低于0.5ngTEQ/Nm)，SO2含量为13mg/Nm (排放标准为低
3 3 3
于35mg/Nm)，NOx含量为20.6mg/Nm(排放标准为低于50mg/Nm)。

[0039] 实施例4

[0040] 本实施例提供一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将苯并芘含量为20mg/kg的某河道清淤污泥与脱锌生产配料按照干基质量比为0.3：1进行混合，将得到的混合料输送至处理量为800吨/天的回转窑中进行处理，所述回转窑的窑尾温度为850℃，窑中温度为1220℃，窑头温度为800℃，所述回转窑中各部位在1000℃以上保持的时间为25min，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为75min，所述脱锌生产配料中含有80％的含锌尘泥和20％的焦炉除尘灰；

[0041] 从回转窑处理得到的窑渣中检测苯并芘含量为1mg/kg，苯并芘的脱除率为95％，窑渣作为水泥原料综合利用，回转窑外排烟气苯并芘含量为0，外排烟气中二噁英含量为3 3 3
0.018ngTEQ/Nm (排放标准为低于0.5ngTEQ/Nm)，SO2含量为12mg/Nm (排放标准为低于
3 3 3
35mg/Nm)，NOx含量为21mg/Nm(排放标准为低于50mg/Nm)。

[0042] 实施例5

[0043] 本实施例提供一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将苯并芘含量为7.99mg/kg的某河道清淤污泥与脱锌生产配料按照干基质量比为0.05：1进行混合，将得到的混合料输送至处理量为800吨/天的回转窑中进行处理，所述回转窑的窑尾温度为600℃，窑中温度为1150℃，窑头温度为650℃，所述回转窑中各部位在1000℃以上保持的时间为30min，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为80min，所述脱锌生产配料中含有80％的含锌尘泥和20％的焦炉除尘灰；

[0044] 从回转窑处理得到的窑渣中检测苯并芘含量为0.006mg/kg，苯并芘的脱除率为99.92％，窑渣作为水泥原料综合利用，回转窑外排烟气苯并芘含量为0，外排烟气中二噁英
3 3 3
含量为0.015ngTEQ/Nm (排放标准为低于0.5ngTEQ/Nm)，SO2含量为12mg/Nm (排放标准为
3 3 3
低于35mg/Nm)，NOx含量为20mg/Nm(排放标准为低于50mg/Nm)。

[0045] 对比例1

[0046] 本实施例提供一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将苯并芘含量为7.99mg/kg的某河道清淤污泥与脱锌生产配料按照干基质量比为0.5：1进行混合，将得到的混合料输送至处理量为800吨/天的回转窑中进行处理，所述回转窑的窑尾温度为600℃，窑中温度为1150℃，窑头温度为650℃，所述回转窑中各部位在1000℃以上保持的时间为30min，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为80min，所述脱锌生产配料中含有75％的含锌尘泥和25％的焦炉除尘灰；

[0047] 从回转窑处理得到的窑渣中检测苯并芘含量为1.13mg/kg，苯并芘的脱除率为85.86％，窑渣作为水泥原料综合利用，回转窑外排烟气苯并芘含量为0，外排烟气中二噁英
3 3 3
含量为0.02ngTEQ/Nm (排放标准为低于0.5ngTEQ/Nm)，SO2含量为15mg/Nm (排放标准为低
3 3 3
于35mg/Nm)，NOx含量为23.5mg/Nm(排放标准为低于50mg/Nm)。

[0048] 对比例2

[0049] 本实施例提供一种脱锌回转窑协同苯并芘污泥资源化利用的方法，该方法包括：将苯并芘含量为8.42mg/kg的某河道清淤污泥与脱锌生产配料按照干基质量比为0.3：1进行混合，将得到的混合料输送至处理量为800吨/天的回转窑中进行处理，所述回转窑的窑尾温度为850℃，窑中温度为1220℃，窑头温度为800℃，所述回转窑中各部位在1000℃以上保持的时间为10min，所述混合料在所述回转窑中停留的总时间为30min，所述脱锌生产配料中含有80％的含锌尘泥和20％的焦炉除尘灰；

[0050] 从回转窑处理得到的窑渣中检测苯并芘含量为1.27mg/kg，苯并芘的脱除率为84.92％，窑渣作为水泥原料综合利用，回转窑外排烟气苯并芘含量为0，外排烟气中二噁英
3 3 3
含量为0.019ngTEQ/Nm (排放标准为低于0.5ngTEQ/Nm)，SO2含量为12mg/Nm (排放标准为
3 3 3
低于35mg/Nm)，NOx含量为21mg/Nm(排放标准为低于50mg/Nm)。

[0051] 由实施例1‑5和对比例1‑2的结果可以看出，本发明将一定质量的含苯并芘污泥与含有含锌尘泥的脱锌生产配料一同在回转窑中进行协同无害化处置，由于脱锌回转窑内是高锌、高铁的燃烧环境，燃烧烟气中含有大量细颗粒氧化锌，而氧化锌是一种光催化剂，可加速苯并芘等有机污染物的氧化热分解，促进含苯并芘清淤污泥与含锌尘泥的协同作用；同时控制回转窑中的温度及所有物料在回转窑内的停留时间，有效降解含苯并芘污泥，利用本发明所述方法处理含苯并芘污泥，可以使苯并芘的脱除率达到95％以上，同时在处理过程中苯并芘完全分解为二氧化碳和水，没有产生二次污染物，具有绿色环保的优点，处理得到的窑渣可作为制作水泥用熟料，并且回转窑回收的次氧化锌产品品质不变，同时排放的烟气中不含苯并芘，烟气中SO2、NOx、二噁英等含量均在标准范围内。

[0052] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。