CN105107821B - 一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，包括三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺；束胶强化去除重金属工艺；纳滤工艺；反渗透预浓缩工艺；膜蒸馏浓缩工艺；去极微量杂盐工艺；MVR蒸发结晶工艺。三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺可除去飞灰中重金属和氯离子，微生物侵蚀二噁英的飞灰可用作建筑材料；束胶强化去除重金属工艺可去除飞灰中的重金属和钙镁，沉淀物预干化后进入水泥窑焚烧；纳滤工艺将水洗水中的剩余钙镁去除；反渗预预浓缩工艺可将水洗水浓缩至6～8％，产出水回用；膜蒸馏浓缩工艺可去除溶液中氯离子且产生的蒸馏水可回用；去极微量杂盐工艺去极微量杂盐；MVR蒸发结晶工艺将浓液蒸发分离得到工业盐。
Description
技术领域：
本发明涉及焚烧飞灰的处理工艺领域，更具体的说是涉及一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法。
背景技术：
随着社会经济的发展，城市化过程加剧，我国很多大中城市遭遇“垃圾围城”的困扰。垃圾处理有3种方式：填埋、焚烧和堆肥，目前我国的垃圾处理采用以填埋为主，堆肥和焚烧为辅的措施，这将占用大量的土地资源。随着地价的上升，城市环境要求的不断提高，垃圾填埋变得不再经济和安全，越来越多的城市开始考虑垃圾焚烧处理。焚烧处理可以使城市垃圾的体积减少80—90％，而且其产生的废渣可作资源化利用。
飞灰是垃圾焚烧的剩余物，垃圾焚烧产生的致癌物“二噁英”90％都在飞灰中。未经固化处理的飞灰处理不当，其中大量的重金属及二噁英会造成严重的污染事故，危害居民健康。前，全国仅有少数几座城市在进行垃圾焚烧飞灰处理。一方面飞灰处理成本很高。另一方面由于市场不规范，监管不到位，存在恶性竞争的问题，使“飞灰”处于“乱飞”状态。飞灰不能得到安全处置，将是危害环境的极大隐患。
由于飞灰含有大量的氯离子，氯离子对水泥窑正常生产产生非常大的影响，主要表现在水泥窑结皮，严重的会产生质量事故，所以，水泥窑处置飞灰的关键是去除飞灰中的大量氯离子，水洗工艺是去除飞灰中氯离子的主要方法。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，本方法实现了飞灰的无害化和资源化处理，焚烧飞灰能满足水泥生产所用原料标准，纳滤工艺将水洗水中钙镁去除，反渗透预浓缩工艺可将水洗水浓缩至6～8％,而且膜蒸馏浓缩工艺可去除溶液中其余的氯离子并使产生的蒸馏水可循环利用；去极微量杂盐工艺去极微量杂盐并进行了能源的回收利用；MVR蒸发结晶工艺选用强制循环蒸发结晶器将高含盐浓液蒸发分离，得到工业盐用于造纸工艺、融雪剂和氯碱行业。
本发明的技术解决措施如下：
一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，它包括如下工艺过程：
(1)垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺；
(2)束胶强化去除重金属工艺；
(3)纳滤工艺；
(4)反渗透预浓缩工艺；
(5)膜蒸馏浓缩工艺；
(6)去极微量杂盐工艺；
(7)MVR蒸发结晶工艺。
作为优选，所述垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺包括如下步骤：
a、水洗：垃圾焚烧飞灰从飞灰仓储吹入螺旋输送机a，经螺旋输送机a进入搅拌罐a，加入一定量水，且飞灰和水的重量比为1：3，搅拌过程中加入质量为飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟，搅拌充分后得到泥浆；
b、脱水：泥浆经过缓存罐a输送到卧式离心机a进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和含水及二噁英的飞灰，含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐b；
c、二次水洗：含水及二噁英的飞灰经螺旋输送机b输送入搅拌罐b，且以初始飞灰和水的重量比为1：3加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到二次泥浆；
d、二次脱水：二次泥浆经过缓存罐b输送到卧式离心机b进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和二次含水及二噁英的飞灰，二次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，二次含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐c；
e、二次含水及二噁英的飞灰输送至搅拌罐c，且以初始飞灰和水的重量比为1：2加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到三次泥浆；
f、三次泥浆进入卧式离心机c进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和三次含水及二噁英的飞灰，三次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，三次含水及二噁英的飞灰以及含氯离子低于1％的飞灰进入污泥收集池进行微生物侵蚀二噁英和灰中的重金属，经过微生物侵蚀二噁英的飞灰可直接用作建筑材料的原料，此微生物可重复使用，即完成了飞灰与水量1：8的三级水洗系统。
作为优选，所述垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺中的三次加促溶剂均是采用同一套加药装置a，并分别采用自动控制流量进行投放，当药量不足时会发出报警提示。
作为优选，所述束胶强化去除重金属工艺包括如下步骤：
a、工艺过程1中获得的含氯离子溶液进入混凝沉淀池，往混凝沉淀池内加入阴离子活性剂搅拌，且阴离子活性剂的质量占含氯离子溶液质量的1‰～5‰，使多种分散金属离子聚合后形成大分子从而沉淀，静止0.5～1小时后，使85～95％的重金属离子沉淀；
b、然后取出混凝沉淀池上的清液进入复合袋式过滤器将未完全沉淀的重金属、杂质过滤掉，得到含盐率为1-2％的溶液；
c、将沉淀的85～95％重金属离子运送进入污泥收集池进行预干化，预干化后进入水泥窑焚烧，从而解决垃圾焚烧飞灰重金属的污染。
作为优选，所述纳滤工艺包括如下步骤：含盐率为1-2％的溶液通过送料泵a进入纳滤膜组件，同时纳滤膜组件内通过加药装置b进入阻垢剂，纳滤膜组件将含盐率为1-2％的溶液中的钙镁去除，产出的水进入中间水箱。
作为优选，所述反渗透预浓缩工艺包括如下步骤：中间水箱的水再用送料泵b送入反渗透膜组件进行反渗透预浓缩，同时反渗透膜组件内通过加药装置c进入阻垢剂，反渗透膜组件可将水浓缩至6％～8％，反渗透膜组件产出淡水进入反渗透产水箱，反渗透产水箱中的水可进入垃圾焚烧飞灰水洗补水使用。
作为优选，所述膜蒸馏浓缩工艺包括如下步骤：
a、含盐率为6-8％的溶液输送进入加热水箱，使用容积式换热器利用厂区余热对溶液加温，溶液温升至70°后，溶液进入工作水箱；
b、膜蒸馏处理：然后溶液进入膜蒸馏系统进行循环，溶液经过膜组件内发生相变，水蒸气通过膜蒸馏器内的膜管，再通过导热系数高的耐腐蚀冷凝管冷凝成蒸馏水，蒸馏水进入反洗水箱，蒸馏水用于膜组件反洗和垃圾焚烧飞灰水洗补水；
c、随着溶液中水的减少，溶液浓度越来越大，溶液浓度达到含盐率20％-30％近饱和状态后，溶液不进行循环，近饱和液进入浓缩水箱，工作水箱达到低液位，自吸泵启动将膜组件和冷凝管道内残留液全部排入浓缩水箱；
d、排空后反洗启动，由产生的蒸馏水对膜组件进行反洗，反洗管道均由膜组件上口进入，从下口排出，将膜蒸馏系统内附着的微量结晶体洗净；反洗过程中，加热水箱对工作水箱进行补液达到高液位后停止补液，反洗结束后，工作水箱进行下一个循环浓缩。
作为优选，所述膜蒸馏系统内包括有并联连接的2～24组膜组件，每一组膜组件由3～6个膜蒸馏器串联而成。
作为优选，所述去极微量杂盐工艺包括如下步骤：
a、浓缩水箱的浓液通过分离送料泵c进入平板式超微水过滤膜一级杂盐脱离装置后进行升温，温度升为80-110℃进行高温循环处理5～10分钟，将高温段的杂盐去除，杂盐沉淀进入杂盐收集池，得到的浓液通过浓液回料阀返回到浓缩水箱；
b、然后将浓缩水箱内经一级杂盐脱离装置处理得到的浓液送入二级杂盐脱离装置中循环处理5～10分钟，利用吸附原理进一步将杂盐去除，使除杂盐浓液得到热量升温进入MVR蒸发结晶系统进行蒸发结晶。
作为优选，所述MVR蒸发结晶工艺包括如下步骤：
a、通过去极微量杂盐工艺获得的浓液通过送料泵d首先进入蒸发仓，换热器通入新鲜蒸汽对浓液加热，浓液蒸发过程中产出的二段蒸汽可进入罗茨蒸汽再压缩机将蒸汽温度升高继续进入换热器对浓液加热蒸发，无需持续补充原始量饱和蒸汽。
b、浓液进行蒸发达到过饱和状态析出晶体，则从蒸发仓排出进入抽滤罐进行固液分离，母液在负压作用下存储在滤液罐内再回到蒸发仓继续蒸发结晶，蒸发结晶出来的盐含有氯化钠达到76％以上可用于造纸、溶雪剂或氯碱行业。
本发明的有益效果在于：
本发明的三级水洗脱盐工艺产生的含氯离子溶液进入混凝沉淀池，含水40％-50％以及含CL离子低于1％的飞灰进入污泥收集池进行微生物侵蚀二噁英和飞灰中的重金属，经过微生物侵蚀二噁英的飞灰可直接用作建筑材料的原料。此微生物可重复使用，即完成了飞灰水量1：8三级水洗系统。三级加药装置均为同一套加药装置，分别自动控制流量进行投放，当药量不足时会发出报警提示。微生物的淋滤技术应用特定的微生物的直接作用或其代谢物的间接作用在常温常压条件下通过氧化还原络合酸解等将固相材料中的重金属离子溶解释放进入液相的过程。
本发明的束胶强化去除重金属工艺中，由于垃圾焚烧飞灰含有多种金属离子，混凝沉淀池搅拌时加入溶液的质量比为千分之一至千分之五的阴离子活性剂，促使多种分散金属离子之间的范德华力聚合后形成大分子从而沉淀，静止半小时至一小时后待绝大部分重金属离子沉淀后，取上清液进入复合袋式过滤器将未完全沉淀的重金属，杂质过滤掉。混凝沉淀池沉淀进入污泥收集池进行预干化后进入水泥窑焚烧，从而解决垃圾焚烧飞灰重金属的污染。此工艺中阴离子活性剂加入后又沉淀过滤掉，故不造成溶液的二次污染，对后续膜工艺，蒸发结晶等不造成影响得到无害化处置。
本发明的纳滤工艺中，因飞灰水洗后的水洗水中，含有大量的钙镁离子，使得浓缩后会造成后续膜工艺的堵塞。纳滤膜的分离机理为筛分和溶解扩散并存，同时又具有电荷排斥效应，可以有效地去除二价和多价离子、去除分子量大于200的各类物质，可部分去除单价离子和分子量低于200的物质；纳滤膜的分离性能明显优于超滤和微滤，用纳滤先将水洗水中的剩余钙镁去除，产出的淡水侧的水进中间水箱，可进入反渗透预浓缩工艺中。
本发明的反渗透预浓缩工艺中，以压力差为推动力，是一种从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。经过除去硬度的水，可直接进入反渗透，通过反渗透预浓缩，可对水洗水浓缩至6％-8％。产出的浓缩水可进膜蒸馏浓缩系统，产出的淡水可进入水洗系统水洗用水。
本发明的膜蒸馏浓缩工艺采用膜蒸馏进行处理溶液中含盐率6-8％的氯离子，并使产生的蒸馏水可循环利用，蒸馏水用于膜组件反洗和垃圾焚烧飞灰水洗补水，大量的蒸馏水进入水洗系统，大大的减少水洗所消耗的水量，是总体水洗比例减少到1：3-1：5之间。
本发明的去极微量杂盐工艺可去极微量杂盐并进行了能源的回收利用，由于垃圾焚烧飞灰每次来料的不确定性，防止蒸发结晶器的堵塞，故在蒸发结晶前增设了去极微量杂盐工艺。浓缩水箱的浓液进入平板式超微水过滤膜一级杂盐脱离装置后进行高温(温度升为80-110℃)处理将高温段的杂盐去除，后经过二级杂盐脱离装置利用吸附原理进一步将杂盐去除，过滤出的杂盐送危废厂处理，处理成本很低。
本发明的MVR蒸发结晶工艺因经膜蒸馏系统浓液已浓缩至近饱和状态水量也较小，所以选用强制循环蒸发结晶器，浓液进入蒸发仓，换热器通入新鲜蒸汽对浓液加热，浓液蒸发过程中产出的二段蒸汽可进入罗茨蒸汽再压缩机将蒸汽温升继续进入换热器对浓液加热蒸发，无需持续补充原始量饱和蒸汽，浓液进行蒸发达到过饱和状态析出晶体，则从蒸发仓排出进入抽滤罐进行固液分离，母液回到蒸发仓继续蒸发结晶。因已去除大量杂盐，蒸发结晶出来的盐含有氯化钠达到76％以上可用于造纸，溶雪剂等，处理此系统利用罗茨蒸汽再压缩技术，大大节省了运行能耗。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺的流程图；
图3为本发明的束胶强化去除重金属工艺的流程图；
图4为本发明的纳滤工艺和反渗透预浓缩工艺的流程图；
图5为本发明的膜蒸馏浓缩工艺的流程图；
图6为本发明的去极微量杂盐工艺的流程图；
图7为本发明的MVR蒸发结晶工艺的流程图。
具体实施方式：
实施例，见附图1～7，一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，它包括如下工艺过程：
(1)垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺；
(2)束胶强化去除重金属工艺；
(3)纳滤工艺；
(4)反渗透预浓缩工艺；
(5)膜蒸馏浓缩工艺；
(6)去极微量杂盐工艺；
(7)MVR蒸发结晶工艺。
所述垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺包括如下步骤：其工艺采用垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英装置Ⅰ完成。
a、水洗：垃圾焚烧飞灰从飞灰仓储1吹入螺旋输送机a2，经螺旋输送机a进入搅拌罐a3，加入一定量水，且飞灰和水的重量比为1：3，飞灰1000kg，水3000kg，所述搅拌罐a上分别连通有进水管a4和加药管a5，搅拌罐a的体积为1.35m3，搅拌罐a的功率为2.2kw，且搅拌过程中加入质量为飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟，搅拌充分后得到泥浆，搅拌罐a的下端连接着泥浆泵a6，泥浆泵a的功率为5.5kw，输送速率为0～50m3/h，搅拌罐a内的泥浆通过泥浆泵a输送入缓存罐a7，缓存罐a的功率为0.75kw,缓存罐a的体积为1.35m3。
b、脱水：缓存罐a内的泥浆通过泥浆泵b8输送到卧式离心机a9进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和含水及二噁英的飞灰，含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，含水率为40％-50％的含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐b；所述卧式离心机a的出渣口连接着螺旋输送机b10，卧式离心机a的出液口通过出液管道11连接着混凝沉淀池12；所述螺旋输送机b设有两个出料口。
c、二次水洗：含水及二噁英的飞灰经螺旋输送机b输送入搅拌罐b，且以初始飞灰和水的重量比为1：3加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌30分钟；搅拌充分后得到二次泥浆；每个螺旋输送机b的出料口连接着一个搅拌罐b13，每个搅拌罐b的功率为2.2KW，体积为0.8m3，搅拌充分后得到二次泥浆，每个搅拌罐b内的二次泥浆经泥浆泵c14送入缓存罐b15，泥浆泵c的功率为5.5kw，输送速率为0～50m3/h，缓存罐b的功率为0.75kw,缓存罐a的体积为1.35m3,缓存罐b内的浆料经泥浆泵d16送入卧式离心机b17进行脱水，泥浆泵d的功率为1.5kw，输送速率为0～1.2m3/h。
d、二次脱水：二次泥浆经过缓存罐b输送到卧式离心机b进行脱水，卧式离心机b的出渣口连接着螺旋输送机c18，卧式离心机b的出液口通过出液管道连接着混凝沉淀池；所述螺旋输送机c设有两个出料口，每个螺旋输送机c的出料口连接着一个搅拌罐c19，每个搅拌罐c内的浆液经泥浆泵e20送入缓存罐c21，缓存罐c内的浆料经泥浆泵f22送入卧式离心机c进行脱水，所述卧式离心机c的进料口连接着泥浆泵f的出料口；所述卧式离心机c的出渣口连接着水泥窑，将泥浆分离出含氯离子溶液和二次含水及二噁英的飞灰，二次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，二次含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐c；
e、二次含水及二噁英的飞灰输送至搅拌罐c，且以初始飞灰和水的重量比为1：2加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到三次泥浆；
f、三次泥浆进入卧式离心机c23进行脱水，卧式离心机c的进料口连接着泥浆泵f的出料口；所述卧式离心机c的出渣口连接着水泥窑24。将泥浆分离出含氯离子溶液和三次含水及二噁英的飞灰，三次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，三次含水及二噁英的飞灰以及含氯离子低于1％的飞灰进入污泥收集池进行微生物侵蚀二噁英和灰中的重金属，经过微生物侵蚀二噁英的飞灰可直接用作建筑材料的原料，此微生物可重复使用，即完成了飞灰与水量1：8的三级水洗系统。
所述每个搅拌罐b上分别连接有进水管b，每个搅拌罐c上分别连接有进水管c，所述进水管a、进水管b和进水管c分别与进水箱25相连通。
所述每个搅拌罐b上分别连接有加药管b，每个搅拌罐c上分别连接有加药管c，所述加药管a、加药管b和加药管c分别连接在加药装置26上。
所述加药装置的出液口并行连接有三组自动控制流量装置27，三组自动控制流量装置分别控制加药管a、加药管b和加药管c内的流量，当药量不足时会发出报警提示。
所述束胶强化去除重金属工艺包括如下步骤：其工艺采用束胶强化去除重金属装置Ⅱ完成。
a、步骤1中获得的含氯离子溶液进入混凝沉淀池12，所述混凝沉淀池的左端通过输送泵a28连接着两个搅拌罐d29，搅拌罐d内设有最低液位线和最高液位线，便于控制搅拌罐d内的液位。且每个搅拌罐d上连通有加液管30和加药管31；加液管处进入三级水洗后含氯离子溶液，加药管处加入阴离子活性剂搅拌，且阴离子活性剂的质量占含氯离子溶液质量的1‰～5‰，使多种分散金属离子聚合后形成大分子从而沉淀，静止0.5～1小时后，使85～95％的重金属离子沉淀；加液管上安装有加水阀32，加药管上安装有控制加药流量的加药阀33。
所述加药管上通过加药泵34连接有加药装置35，加药泵的功率为0.37KW，且加药装置上连接有水管36，水管处近自来水，便于与药液混合均匀；所述混凝沉淀池下部的重金属沉淀物运送入离心脱水机37进行脱水，混凝沉淀池上部的清液输送入缓冲池38，缓冲池内的液体通过输送泵b39输送入复合袋式过滤器40，复合袋式过滤器有两个，每个复合袋式过滤器上部设有进液口，下部设有出液口，下端设有排污口，复合袋式过滤器将未完全沉淀的重金属和杂质过滤掉，得到的重金属和杂质通过排污口运送入离心脱水机进行脱水，得到的含盐率为1-2％的溶液通过出液口进入纳滤反渗透膜蒸馏预处理装置Ⅲ进行脱盐处理。
b、然后取出混凝沉淀池上的清液进入复合袋式过滤器将未完全沉淀的重金属、杂质过滤掉，得到含盐率为1-2％的溶液；
c、将沉淀的85～95％重金属离子运送进入污泥收集池进行预干化，预干化后进入水泥窑焚烧，从而解决垃圾焚烧飞灰重金属的污染。束胶强化去除重金属工艺中阴离子活性剂加入后又沉淀过滤掉，故不造成溶液的二次污染，对后续膜蒸馏浓缩工艺，蒸发结晶工艺等不造成影响，得到了无害化处置。
所述纳滤工艺包括如下步骤：其工艺采用纳滤处理装置Ⅲ完成。工艺过程为：将含盐率为1-2％的溶液通过送料泵a进入纳滤膜组件41，同时纳滤膜组件内通过加药装置b进入阻垢剂，纳滤膜组件将含盐率为1-2％的溶液中的钙镁去除，产出的水进入中间水箱42。
所述反渗透预浓缩工艺包括如下步骤：其工艺采用反渗透预浓缩处理装置Ⅳ完成。
工艺过程为：中间水箱的水再用送料泵b送入反渗透膜组件43进行反渗透预浓缩，同时反渗透膜组件内通过加药装置c进入阻垢剂，反渗透膜组件可将水浓缩至6％～8％，反渗透膜组件产出淡水进入反渗透产水箱，反渗透产水箱中的水可进入垃圾焚烧飞灰水洗补水使用。
所述膜蒸馏浓缩工艺包括如下步骤：其工艺采用膜蒸馏浓缩装置Ⅴ完成。
a、含盐率为6-8％的溶液输送进入加热水箱44，使用容积式换热器利用厂区余热对溶液加温，溶液温升至70°后，溶液进入工作水箱45；工作水箱45有两组，工作水箱上连接有浓液排空管和浓液回水管。
b、膜蒸馏处理：然后溶液进入膜蒸馏系统46进行循环，所述膜蒸馏系统内包括有并联连接的2～24组膜组件，每一组膜组件由3～6个膜蒸馏器串联而成(每小时产40公斤至5吨蒸馏水)，其膜组件采用湖州森诺膜技术工程有限公司的一种常压抗污堵节能型膜蒸馏器，专利号为201420465882.4。所述膜蒸馏系统的热水出口管连接着浓液回水管，热水出口管流出的热水温度为57℃，热水出口管流出的热水又通过浓液回水管回到工作水箱，循环利用。
所述膜蒸馏系统的冷水进口管连接着冷却塔，且冷却塔上连接有冷却水回水管，膜蒸馏系统的冷水出口管连接着冷却水回水管；冷水进口管进入的冷水温度为25℃，冷水出口管出来的水的温度为35℃，冷水出口管出来的水又通过冷却水回水管回到冷却塔，冷却塔将35℃的水冷却到25℃，再继续循环利用。
溶液经过膜组件内发生相变，水蒸气通过膜蒸馏器内的膜管，再通过导热系数高的耐腐蚀冷凝管冷凝成蒸馏水，产出为溶液体积60-70％即4-5吨的蒸馏水，蒸馏水储存在产水箱47内，蒸馏水用于膜组件反洗和垃圾焚烧飞灰水洗补水，大量的蒸馏水进入水洗系统，大大的减少水洗所消耗的水量，是总体水洗比例减少到1：3～1：5之间；所述膜蒸馏系统上部连接有反洗水供水管，膜蒸馏系统下部连接有反洗水排空管和浓液排空管a，反洗水供水管通过反冲洗泵连接着反洗水箱48，反洗水箱的容积为3m3，且反洗水箱与反洗水排空管连接在一起，浓液排空管a与工作水箱上的浓液排空管连接在一起。
c、随着溶液中水的减少，溶液浓度越来越大，溶液浓度达到含盐率20％-30％近饱和状态后，溶液不进行循环，近饱和液排入工作水箱，工作水箱达到液位下限位置处，自吸泵启动将膜组件和冷凝管道内残留液全部排入浓缩水箱49；
d、排空后反洗启动，由产生的蒸馏水对膜组件进行反洗，反洗管道均由膜组件上口进入，从下口排出，膜蒸馏系统内附着的微量结晶体洗净；反洗过程中，加热水箱对工作水箱进行补液达到高液位后停止补液，反洗结束后，工作水箱进行下一个循环浓缩，这样既可保证了膜组件的稳定性，同时又契合了混凝沉淀池的静停时间。膜蒸馏系统运行一段时间(3-6个月)后为了维持部分膜的持续疏水性，还可配套独立膜再生机进行定期定量的膜再生工作来确保膜稳定性。
所述去极微量杂盐工艺包括如下步骤：其工艺采用去极微量杂盐装置Ⅵ来完成。
a、浓缩水箱的浓液通过分离送料泵c进入平板式超微水过滤膜一级杂盐脱离装置50后进行升温，温度升为80-110℃进行高温循环处理5～10分钟，将高温段的杂盐去除，杂盐沉淀进入杂盐收集池52，得到的浓液通过浓液回料阀返回到浓缩水箱；
b、然后将浓缩水箱内经一级杂盐脱离装置处理得到的浓液送入二级杂盐脱离装置51中循环处理5～10分钟，利用吸附原理进一步将杂盐去除，使除杂盐浓液得到热量升温进入MVR蒸发结晶系统进行蒸发结晶。
所述MVR蒸发结晶工艺包括如下步骤：其工艺采用MVR蒸发结晶装置Ⅶ完成。
a、通过去极微量杂盐工艺获得的浓液通过送料泵d首先进入蒸发仓53，换热器54通入新鲜蒸汽对浓液加热，浓液蒸发过程中产出的二段蒸汽可进入罗茨蒸汽再压缩机55将蒸汽温度升高继续进入换热器对浓液加热蒸发，无需持续补充原始量饱和蒸汽。
b、浓液进行蒸发达到过饱和状态析出晶体，则从蒸发仓通过出料泵排出进入抽滤罐56进行固液分离，罗茨蒸汽再压缩机内设有真空泵，真空泵滤液罐连接，在真空泵作用下滤液罐内的母液呈负压状态，在负压作用下存储在滤液罐57内的母液再回到蒸发仓继续蒸发结晶，蒸发结晶出来的盐含有氯化钠达到76％以上可用于造纸、溶雪剂或氯碱行业。
上述实施例是对本发明进行的具体描述，只是对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术人员根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：它包括如下工艺过程：
(1)垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺，其包括如下步骤：
a、水洗：垃圾焚烧飞灰从飞灰仓储吹入螺旋输送机a，经螺旋输送机a进入搅拌罐a，加入一定量水，且飞灰和水的重量比为1：3，搅拌过程中加入质量为飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟，搅拌充分后得到泥浆；
b、脱水：泥浆经过缓存罐a输送到卧式离心机a进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和含水及二噁英的飞灰，含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐b；
c、二次水洗：含水及二噁英的飞灰经螺旋输送机b输送入搅拌罐b，且以初始飞灰和水的重量比为1：3加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到二次泥浆；
d、二次脱水：二次泥浆经过缓存罐b输送到卧式离心机b进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和二次含水及二噁英的飞灰，二次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，二次含水及二噁英的飞灰进入搅拌罐c；
e、二次含水及二噁英的飞灰输送至搅拌罐c，且以初始飞灰和水的重量比为1：2加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1％的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到三次泥浆；
f、三次泥浆进入卧式离心机c进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和三次含水及二噁英的飞灰，三次含水及二噁英的飞灰的含水率为40％-50％，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，三次含水及二噁英的飞灰以及含氯离子低于1％的飞灰进入污泥收集池进行微生物侵蚀二噁英和灰中的重金属，经过微生物侵蚀二噁英的飞灰可直接用作建筑材料的原料，此微生物可重复使用，即完成了飞灰与水量1：8的三级水洗系统；
(2)束胶强化去除重金属工艺：含氯离子溶液进入混凝沉淀池反应后，取出混凝沉淀池上的清液将未完全沉淀的重金属、杂质过滤掉，得到含盐率为1-2％的溶液；
(3)纳滤工艺：含盐率为1-2％的溶液进入纳滤膜组件，将含盐率为1-2％的溶液中的钙镁去除，产出的水进入中间水箱；
(4)反渗透预浓缩工艺：中间水箱的水送入反渗透膜组件进行反渗透预浓缩，可将水浓缩至6％～8％；
(5)膜蒸馏浓缩工艺：包括如下步骤：
a、含盐率为6-8％的溶液输送进入加热水箱，使用容积式换热器利用厂区余热对溶液加温，溶液温升至70°后，溶液进入工作水箱；
b、膜蒸馏处理：然后溶液进入膜蒸馏系统进行循环，溶液经过膜组件内发生相变，水蒸气通过膜蒸馏器内的膜管，再通过导热系数高的耐腐蚀冷凝管冷凝成蒸馏水，蒸馏水进入反洗水箱，蒸馏水用于膜组件反洗和垃圾焚烧飞灰水洗补水；
c、随着溶液中水的减少，溶液浓度越来越大，溶液浓度达到含盐率20％-30％近饱和状态后，溶液不进行循环，近饱和液进入浓缩水箱，工作水箱达到低液位，自吸泵启动将膜组件和冷凝管道内残留液全部排入浓缩水箱；
d、排空后反洗启动，由产生的蒸馏水对膜组件进行反洗，反洗管道均由膜组件上口进入，从下口排出，将膜蒸馏系统内附着的微量结晶体洗净；反洗过程中，加热水箱对工作水箱进行补液达到高液位后停止补液，反洗结束后，工作水箱进行下一个循环浓缩；
(6)去极微量杂盐工艺；
(7)MVR蒸发结晶工艺。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：所述垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐及微生物去除二噁英工艺中的三次加促溶剂均是采用同一套加药装置a，并分别采用自动控制流量进行投放，当药量不足时会发出报警提示。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：所述束胶强化去除重金属工艺包括如下步骤：
a、工艺过程1中获得的含氯离子溶液进入混凝沉淀池，往混凝沉淀池内加入阴离子活性剂搅拌，且阴离子活性剂的质量占含氯离子溶液质量的1‰～5‰，使多种分散金属离子聚合后形成大分子从而沉淀，静止0.5～1小时后，使85～95％的重金属离子沉淀；
b、然后取出混凝沉淀池上的清液进入复合袋式过滤器将未完全沉淀的重金属、杂质过滤掉，得到含盐率为1-2％的溶液；
c、将沉淀的85～95％重金属离子运送进入污泥收集池进行预干化，预干化后进入水泥窑焚烧，从而解决垃圾焚烧飞灰重金属的污染。
4.根据权利要求3所述的一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：所述纳滤工艺包括如下步骤：含盐率为1-2％的溶液通过送料泵a进入纳滤膜组件，同时纳滤膜组件内通过加药装置b进入阻垢剂，纳滤膜组件将含盐率为1-2％的溶液中的钙镁去除，产出的水进入中间水箱。
5.根据权利要求4所述的一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：所述反渗透预浓缩工艺包括如下步骤：中间水箱的水再用送料泵b送入反渗透膜组件进行反渗透预浓缩，同时反渗透膜组件内通过加药装置c进入阻垢剂，反渗透膜组件可将水浓缩至6％～8％，反渗透膜组件产出淡水进入反渗透产水箱，反渗透产水箱中的水可进入垃圾焚烧飞灰水洗补水使用。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：所述膜蒸馏系统内包括有并联连接的2～24组膜组件，每一组膜组件由3～6个膜蒸馏器串联而成。
7.根据权利要求5所述的一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：所述去极微量杂盐工艺包括如下步骤：
a、浓缩水箱的浓液通过分离送料泵c进入平板式超微水过滤膜一级杂盐脱离装置后进行升温，温度升为80-110℃进行高温循环处理5～10分钟，将高温段的杂盐去除，杂盐沉淀进入杂盐收集池，得到的浓液通过浓液回料阀返回到浓缩水箱；
b、然后将浓缩水箱内经一级杂盐脱离装置处理得到的浓液送入二级杂盐脱离装置中循环处理5～10分钟，利用吸附原理进一步将杂盐去除，使除杂盐浓液得到热量升温进入MVR蒸发结晶系统进行蒸发结晶。
8.根据权利要求7所述的一种垃圾飞灰水泥窑协同处置和水资源化处置方法，其特征在于：所述MVR蒸发结晶工艺包括如下步骤：
a、通过去极微量杂盐工艺获得的浓液通过送料泵d首先进入蒸发仓，换热器通入新鲜蒸汽对浓液加热，浓液蒸发过程中产出的二段蒸汽可进入罗茨蒸汽再压缩机将蒸汽温度升高继续进入换热器对浓液加热蒸发，无需持续补充原始量饱和蒸汽；
b、浓液进行蒸发达到过饱和状态析出晶体，则从蒸发仓排出进入抽滤罐进行固液分离，母液在负压作用下存储在滤液罐内再回到蒸发仓继续蒸发结晶，蒸发结晶出来的盐含有氯化钠达到76％以上可用于造纸、溶雪剂或氯碱行业。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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