CN105436192B - 一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统 - Google Patents

Abstract

一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，涉及环保技术和设备领域。包括垃圾焚烧飞灰储运装置、筛分装置、第一固液分离器、第二固液分离器、水洗池、电混凝处理装置、废水收集池以及储水罐；储水罐连接电混凝处理装置和水洗池；垃圾焚烧飞灰储运装置与筛分装置连接，筛分装置分别连接水洗池和电混凝处理装置；电混凝处理装置连接固液收集池，固液收集池连接第一固液分离器，第一固液分离器连接第一飞灰储仓；水洗池连接有第二固液分离器，第二固液分离器连接第一飞灰储仓。本发明根据粒径将垃圾焚烧飞灰区分为富含重金属和重金属含量低的二类，通过不同的方法去除其中的重金属和氯盐。

Description

一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统

技术领域

本发明专利涉及环保技术和设备领域，具体为一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统。

背景技术

随着国民经济的迅速发展和城市化进程的加快，城市生活垃

圾的产生量与日俱增。2013 年全国261个大、中城市生活垃圾产生量达1.61×10⁸t，并以每年10%的速度迅速增长，“垃圾围城”已成为城市发展亟待解决的重大问题。焚烧法由于减量化效果明显且能产生电能得到了大力发展。根据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求，到2015年全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上，其中东部地区达到48%以上。可以说，我国生活垃圾焚烧处理已进入快速发展的黄金时期。然而，垃圾焚烧过程中也会产生大约3%的飞灰，按照国家标准（GB18485-2001）规定，垃圾焚烧飞灰由于含有大量的二噁英和重金属被列为危险废弃物。

垃圾中的72%Zn,24%Cr、46%Cd、30%Ni、36%Cu、86%Pb转移到垃圾焚烧飞灰中，而且垃圾焚烧飞灰中的二恶英占总排放量的90%以上。垃圾焚烧飞灰中含有的元素与一般矿物相似，主要是以Ca、Si、Al、Fe、K、Na为主，氧化物是以CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，组分上与硅酸盐水泥是相似的结构。并且垃圾焚烧飞灰中含有大量的盐类，含量约为20%，以CaCl2、KCl和NaCl等形式存在，主要是水溶性氯化物。这部分盐类的存在会加大垃圾焚烧飞灰处置和资源化利用的难度，如作为建筑材料使用的情况下会使钢筋腐蚀钝化。

50%-69%垃圾焚烧飞灰集中38.5μm-74.5μm之间，随着粒径的减少，金属的浸出性增强，小颗粒粒径垃圾焚烧飞灰虽然占总垃圾焚烧飞灰质量较少，但是却富集了40%的水溶性金属，所以通过分离粒径的方法是可以达到垃圾焚烧飞灰减量化的效果。垃圾焚烧飞灰中二噁英主要富集在未燃烧的碳中，因此去除未燃尽的碳可以间接的去除二噁英物质，在加入浮选剂的条件下，通过浮选装置可以去除41.9%PCDD/Fs和64.0%未燃烧的碳。

目前，焚烧垃圾焚烧飞灰资源化利用必须去除其中的重金属，盐类和二噁英物质，常用的方法是水洗法，例如，公开号CN101817650A的中国专利公开一种生活垃圾焚烧分会无害化处置方法，该方法将垃圾焚烧飞灰与水1:2-1:3条件下混合洗出氯盐，多次循环使用，该方法耗水量大，固液分离成本高。公开号CN203853372U介绍了一种经过3次超声洗出氯盐，垃圾焚烧飞灰残留物资源化的方法，但是该方法耗水量较大，污水处理和蒸发费用较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有的技术不足，提供的一种利用筛分技术达到减量化，利用水洗和电混凝技术稳定垃圾焚烧飞灰后资源化，使得垃圾焚烧飞灰达到无害化与资源化。

实现上述目的的技术方案是：一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：包括垃圾焚烧飞灰储运装置、筛分装置、第一飞灰储仓、固液收集池、第一固液分离器、第二固液分离器、水洗池、电混凝处理装置、废水收集池以及储水罐。

所述储水罐分别通过第一输送泵连接电混凝处理装置和水洗池，通过储水罐为电混凝处理装置以及水洗池提供工作用水。

垃圾焚烧飞灰储运装置与筛分装置连接，所述筛分装置设置有大颗粒飞灰输出端口和小颗粒飞灰输出端口，大颗粒飞灰输出端口连接水洗池，小颗粒飞灰输出端口连接电混凝处理装置。

所述电混凝处理装置的输出端通过控制阀连接固液收集池，固液收集池的输出端连接第一固液分离器，第一固液分离器的输出端连接第一飞灰储仓，第一固液分离器的液体出口通过第二输送泵连接废收集池。

所述水洗池的输出端连接有第二固液分离器，第二固液分离器的固体出口连接第一飞灰储仓，所述第二固液分离器的液体出口连接废水收集池。

筛分装置为湿式振动筛，湿式振动筛与储水罐连接，通过储水罐提供工作用水。

该处理系统还包括储水收集池、储水收集池通过第三输送泵连接水洗池的上部，储水收集池还通过第四输送泵连接电混凝处理装置，储水收集池通过第三输送泵收集水洗池内位于上方的清水，储水收集池内收集的清水再通过第四输送泵输送至电混凝处理装置。

废水收集池通过第五输送泵连接固液收集池的上部，通过第五输送泵将固液收集池内位于上方的清水输送至废水收集池。

垃圾焚烧飞灰储运装置包括依次连接的运输车、飞灰储坑、飞灰提升机和第二飞灰储仓。

电混凝处理装置包括阴、阳电极、脉冲发生器以及上端为开口的锥形壳体，壳体的上端设置有盖板，壳体的上部设置有进料口、下端设置有出料口，壳体下端的出料口连接有三通阀，三通阀的一个出口端连接排泥管，另一个出口端通过提升泵连接壳体的顶端；壳体的上端口内设置有横梁，横梁的中部设置安装有刮渣电机，刮渣电机的输出端向下穿过横梁，并连接有刮渣板，所述壳体的一侧设置有出渣管，所述出渣管与刮渣板处于同一平面并位于进料口的下方；所述阴、阳电极设置在刮渣板下方的壳体内，所述脉冲发生器的输出端连接阴、阳电极，脉冲发生器的输入端连接电源。

该处理系统还包括造粒机和养护室，所述造粒机通过第一干燥飞灰输送机连接第一飞灰储仓的输出端，造粒机的输出端通过第二干燥飞灰输送机连接养护室。

该处理系统还包括废水处理池，废水处理池分别连接废水收集池和储水罐。

水洗池中还安装有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴、连接在搅拌轴下端的搅拌叶片以及驱动搅拌轴转动的搅拌电机，所述搅拌轴的上部还连接有刮渣条，刮渣条用于刮去水洗池内液体表面的浮渣，所述水洗池的一侧设置有出渣口，所述出渣口与刮渣条处于同一平面。

上述处理系统的处理方法：

S1：垃圾焚烧飞灰储运装置将垃圾焚烧飞灰输送至第二飞灰储仓内，第二飞灰储仓灰储仓内的飞灰再输送至到筛分装置中。

经过筛分装置筛分下来的大颗粒垃圾焚烧飞灰进入到水洗池与储水罐进入到水洗池中的水混合反应后，水洗池位于上部的清液输送至储水收集池中，循环利用，水洗池中的固液进入到第二固液分离器中进行固液分离，分离的固体进入到第一飞灰储仓，液体进入到废水收集池中。

S2：经过筛分装置筛分下来的小颗粒垃圾焚烧飞灰进入到电混凝处理装置中与储水收集池以及储水罐中的水溶液反应后，进入到固液收集池中，待到积累的一定的体积后，固液收集池中固液进入第一固液分离器中，第一固液分离器中固体进入到第一飞灰储仓，同时液体进入到废水收集池中，废水收集池废水再进入废水处理池中，经过处理后的废水进入到储水罐中重复使用。

S3：第一飞灰储仓中的垃圾焚烧飞灰经过第一干燥飞灰输送机进入到造粒机中进行造粒，完成造粒后的垃圾焚烧飞灰通过第二干燥飞灰输送机进入到养护室中，运出焚烧厂作铺路使用或者作为填埋场覆土。

步骤S1中垃圾焚烧飞灰与储水罐中水以固液比30:1-6：1的比例在电混凝装置中混合，大颗粒垃圾焚烧飞灰和储水罐中的水混合的固液比为1:6-10。

步骤S2中，小颗粒垃圾焚烧飞灰和水洗池中储水收集池和储水罐水溶液以1:6-20的固液比混合，筛分装置的孔径为30-200μm，电混凝反应电流为8-16A，时间为0.5h-4h，温度10℃-60℃。

大颗粒垃圾焚烧飞灰和水搅拌混合0.5h-3h，步骤S1和S2固液分离时间为0.5h-2h。

步骤S3中，造粒时间0.5h-6h，养护时间1d-7d。

本发明的有益效果：

1、 本发明根据垃圾焚烧飞灰粒径和金属的关系，通过筛分的方式将垃圾焚烧飞灰分为大粒径和小粒径，通过粒径将垃圾焚烧飞灰区分为富含重金属和重金属含量低的二类，通过不同的方法去除其中的重金属和氯盐。

2、本发明通过多次水洗大颗粒垃圾焚烧飞灰和水洗后滤液与小颗粒垃圾焚烧飞灰在电混凝处理装置混合反应，达到小颗粒垃圾焚烧飞灰稳定化。

3、通过水洗后大颗粒垃圾焚烧飞灰和稳定化小颗粒垃圾焚烧飞灰造粒铺路或者作为填埋场的覆土，达到资源化利用，实现经济和社会的良好效应。

4、垃圾焚烧飞灰经过筛分、水洗和电混凝处理后，大颗粒垃圾焚烧飞灰中氯和金属去除可以达到90%以上，小颗粒垃圾焚烧飞灰中金属和氯得到稳定，所得垃圾焚烧飞灰中重金属浸出性符合国家标准，所得的物质可以资源化利用。

附图说明

图1为本发明专利的结构示意图；

图2为电混凝处理装置的结构示意图；

图3为水洗池的结构示意图。

具体实施方式

一、本发明的系统结构：

如图1所示，本发明包括垃圾焚烧飞灰储运装置1、湿式振动筛2、第一飞灰储仓3、固液收集池4、水洗池5、储水收集池6、废水处理池7、废水收集池8、电混凝处理装置9、储水罐10、造粒机11、养护室12、第一固液分离器21、第二固液分离器22。

垃圾焚烧飞灰储运装置1包括依次连接的运输车13、飞灰储坑14、飞灰提升机15和第二飞灰储仓16。

储水罐10分别通过第一输送泵17连接电混凝处理装置9、水洗池5和湿式振动筛2，通过储水罐10为电混凝处理装置9、水洗池5以及湿式振动筛2提供工作用水。

第二飞灰储仓16通过第一输送装置18与湿式振动筛2连接，湿式振动筛2设置有大颗粒飞灰输出端口和小颗粒飞灰输出端口，大颗粒飞灰输的出端口通过第二输送装置20连接水洗池5，小颗粒飞灰输的出端口通过第三输送装置19连接电混凝处理装置9，电混凝处理装置9的输出端通过控制阀30连接固液收集池4，固液收集池4的输出端连接第一固液分离器21，第一固液分离器21的输出端连接第一飞灰储仓3，造粒机11通过第一干燥飞灰输送机23连接第一飞灰储仓3的输出端，造粒机11的输出端通过第二干燥飞灰输送机24连接养护室12。

第一固液分离器21的液体出口通过第二输送泵25连接废收集池8，废水收集池8通过第五输送泵26连接固液收集池4的上部，通过第五输送泵26将固液收集池4内位于上方的清水输送至废水收集池8。

储水收集池6通过第三输送泵28连接水洗池5的上部，储水收集池6还通过第四输送泵29连接电混凝处理装置9，储水收集池6通过第三输送泵28收集水洗池5内位于上方的清水，储水收集池6内收集的清水再通过第四输送泵29输送至电混凝处理装置9。

水洗池5的输出端连接有第二固液分离器22，第二固液分离器22的固体出口连接第一飞灰储仓3，第二固液分离器22的液体出口连接废水收集池8，废水处理池7的输入端通过第六输送泵27连接废水收集池8，废水处理池7的输出端连接储水罐10。

如图2所示，电混凝处理装置9包括阴、阳电极31、32、脉冲发生器33以及上端为开口的锥形壳体34，壳体34的上端设置有盖板35，壳体34的上部设置有进料口36、下端设置有出料口37，壳体34下端的出料口37连接有三通阀38，三通阀38的一个出口端通过控制阀30连接固液收集池4，另一个出口端通过提升泵39连接壳体34的顶端；壳体34的上端口内设置有横梁40，横梁40的中部设置安装有刮渣电机41，刮渣电机41的输出端向下穿过横梁40，并连接有刮渣板42，壳体34的一侧设置有出渣管43，出渣管43与刮渣板42处于同一平面并位于进料口36的下方；所述阴、阳电极31、32设置在刮渣板42下方的壳体34内，脉冲发生器33的输出端连接阴、阳电极31、32，脉冲发生器33的输入端连接电源。

如图3所示，水洗池5中还安装有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴44、连接在搅拌轴44下端的搅拌叶片45以及驱动搅拌轴44转动的搅拌电机46，搅拌轴44的上部还连接有刮渣条47，刮渣条47用于刮去水洗池5内液体表面的浮渣，水洗池5的一侧设置有出渣口48，出渣口48与刮渣条47处于同一平面。

二、应用

实施例1：

S1：将初始含水率为5%、含有CaO为 17.5wt%的飞灰和水按固液比例为30:1送入筛孔径38μm的湿式振动筛2中，运行0.5h后停止震动。收集70%大颗粒飞灰与水以1:6混合进入水洗池5搅拌反应2h后，进入第二固液分离器22分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S2：收集30%小颗粒飞灰与储水罐10和储水收集池6中的水以固液比1:6进入电混凝装置9，在温度20℃、10A电流条件下反应1h后进入固液收集池4，之后进入第一固液分离器21分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S3：第一飞灰储仓3中的飞灰经过第一干燥飞灰输送机23输送至到造粒机中造粒2h，再经过第二干燥飞灰输送机24输送至养护室养护3d。

经过测试表明，经过筛分、水洗和电混凝处理垃圾焚烧飞灰后，垃圾焚烧飞灰中二噁英浓度减少了28.72%，垃圾焚烧飞灰浸出性达到标准。

实施例2：

操作步骤与实施例1基本相同，仅参数存在差别，本实施例的具体参数如下：

S1：将初始含水率为5%、含有CaO为 17.5wt%的飞灰和水按固液比例为30:1送入筛孔径50μm的湿式振动筛2中，运行0.5h后停止震动。收集70%大颗粒飞灰与水以1:8混合进入水洗池5搅拌反应2h后，进入第二固液分离器22分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S2：收集30%小颗粒飞灰与储水罐10和储水收集池6中的水以固液比1:20进入电混凝装置9，在温度20℃、10A电流条件下反应1h后进入固液收集池4，之后进入第一固液分离器21分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S3：第一飞灰储仓3中的飞灰经过第一干燥飞灰输送机23输送至到造粒机中造粒2h，再经过第二干燥飞灰输送机24输送至养护室养护3d。

经过测试表明，经过筛分、水洗和电混凝处理垃圾焚烧飞灰后，垃圾焚烧飞灰中二噁英浓度减少了32.4%，垃圾焚烧飞灰浸出性达到标准。

实施例3：

操作步骤与实施例1基本相同，仅参数存在差别，本实施例的具体参数如下：

S1：将初始含水率为3.5%、含有CaO为20wt%的飞灰和水按固液比例为6:1送入筛孔径75μm的湿式振动筛2中，运行0.5h后停止震动。收集70%大颗粒飞灰与水以1:6混合进入水洗池5搅拌反应2h后，进入第二固液分离器22分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S2：收集30%小颗粒飞灰与储水罐10和储水收集池6中的水以固液比1:6进入电混凝装置9，在温度20℃、10A电流条件下反应1h后进入固液收集池4，之后进入第一固液分离器21分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S3：第一飞灰储仓3中的飞灰经过第一干燥飞灰输送机23输送至到造粒机中造粒2h，再经过第二干燥飞灰输送机24输送至养护室养护3d。

经过测试表明，经过筛分、水洗和电混凝处理垃圾焚烧飞灰后，垃圾焚烧飞灰中二噁英浓度减少了29.73%，垃圾焚烧飞灰浸出性达到标准。

实施例4：

操作步骤与实施例1基本相同，仅参数存在差别，本实施例的具体参数如下：

S1：将初始含水率为5%、含有CaO为20wt%的飞灰和水按固液比例为30:1送入筛孔径125μm的湿式振动筛2中，运行0.5h后停止震动。收集70%大颗粒飞灰与水以1:6混合进入水洗池5搅拌反应2h后，进入第二固液分离器22分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S2：收集30%小颗粒飞灰与储水罐10和储水收集池6中的水以固液比1:6进入电混凝装置9，在温度20℃、10A电流条件下反应1h后进入固液收集池4，之后进入第一固液分离器21分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S3：第一飞灰储仓3中的飞灰经过第一干燥飞灰输送机23输送至到造粒机中造粒2h，再经过第二干燥飞灰输送机24输送至养护室养护3d。

经过测试表明，经过筛分、水洗和电混凝处理垃圾焚烧飞灰后，垃圾焚烧飞灰中二噁英浓度减少了28.34%，垃圾焚烧飞灰浸出性达到标准。

实施例5：

操作步骤与实施例1基本相同，仅参数存在差别，本实施例的具体参数如下：

S1：将初始含水率为5%、含有CaO为20wt%的飞灰和水按固液比例为10:1送入筛孔径200μm的湿式振动筛2中，运行0.5h后停止震动。收集70%大颗粒飞灰与水以1:6混合进入水洗池5搅拌反应2h后，进入第二固液分离器22分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S2：收集30%小颗粒飞灰与储水罐10和储水收集池6中的水以固液比1:10进入电混凝装置9，在温度20℃、10A电流条件下反应1h后进入固液收集池4，之后进入第一固液分离器21分离0.5h，液体进入到废水收集池8，固体进入到第一飞灰储仓3。

S3：第一飞灰储仓3中的飞灰经过第一干燥飞灰输送机23输送至到造粒机中造粒2h，再经过第二干燥飞灰输送机24输送至养护室养护3d。

经过测试表明，经过筛分、水洗和电混凝处理垃圾焚烧飞灰后，垃圾焚烧飞灰中二噁英浓度减少了31.25%，垃圾焚烧飞灰浸出性达到标准。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：包括垃圾焚烧飞灰储运装置、筛分装置、第一飞灰储仓、固液收集池、第一固液分离器、第二固液分离器、水洗池、电混凝处理装置、废水收集池以及储水罐；

所述储水罐分别通过第一输送泵连接电混凝处理装置和水洗池，通过储水罐为电混凝处理装置以及水洗池提供工作用水；

垃圾焚烧飞灰储运装置与筛分装置连接，所述筛分装置设置有大颗粒飞灰输出端口和小颗粒飞灰输出端口，大颗粒飞灰输出端口连接水洗池，小颗粒飞灰输出端口连接电混凝处理装置；

所述电混凝处理装置的输出端通过控制阀连接固液收集池，固液收集池的输出端连接第一固液分离器，第一固液分离器的输出端连接第一飞灰储仓，第一固液分离器的液体出口通过第二输送泵连接废水收集池；

所述水洗池的输出端连接有第二固液分离器，第二固液分离器的固体出口连接第一飞灰储仓，所述第二固液分离器的液体出口连接废水收集池。

2.根据权利要求1所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：筛分装置为湿式振动筛，湿式振动筛与储水罐连接，通过储水罐提供工作用水。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：该处理系统还包括储水收集池、储水收集池通过第三输送泵连接水洗池的上部，储水收集池还通过第四输送泵连接电混凝处理装置，储水收集池通过第三输送泵收集水洗池内位于上方的清水，储水收集池内收集的清水再通过第四输送泵输送至电混凝处理装置。

4.根据权利要求3所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：废水收集池通过第五输送泵连接固液收集池的上部，通过第五输送泵将固液收集池内位于上方的清水输送至废水收集池。

5.根据权利要求4所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：垃圾焚烧飞灰储运装置包括依次连接的运输车、飞灰储坑、飞灰提升机和第二飞灰储仓。

6.根据权利要求5所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：电混凝处理装置包括阴、阳电极、脉冲发生器以及上端为开口的锥形壳体，壳体的上端设置有盖板，壳体的上部设置有进料口、下端设置有出料口，壳体下端的出料口连接有三通阀，三通阀的一个出口端连接排泥管，另一个出口端通过提升泵连接壳体的顶端；壳体的上端口内设置有横梁，横梁的中部设置安装有刮渣电机，刮渣电机的输出端向下穿过横梁，并连接有刮渣板，所述壳体的一侧设置有出渣管，所述出渣管与刮渣板处于同一平面并位于进料口的下方；所述阴、阳电极设置在刮渣板下方的壳体内，所述脉冲发生器的输出端连接阴、阳电极，脉冲发生器的输入端连接电源。

7.根据权利要求6所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：该处理系统还包括造粒机和养护室，所述造粒机通过第一干燥飞灰输送机连接第一飞灰储仓的输出端，造粒机的输出端通过第二干燥飞灰输送机连接养护室。

8.根据权利要求7所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：该处理系统还包括废水处理池，废水处理池分别连接废水收集池和储水罐。

9.根据权利要求1所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：水洗池中还安装有搅拌装置。

10.根据权利要求9所述的一种基于减量化的垃圾焚烧飞灰处理系统，其特征在于：所述搅拌装置包括搅拌轴、连接在搅拌轴下端的搅拌叶片以及驱动搅拌轴转动的搅拌电机，所述搅拌轴的上部还连接有刮渣条，刮渣条用于刮去水洗池内液体表面的浮渣，所述水洗池的一侧设置有出渣口，所述出渣口与刮渣条处于同一平面。