CN109264898A - 一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统及其工艺，该统包括飞灰料仓、飞灰水洗单元、泥水分离单元和水质软化单元，飞灰水洗单元采用依次设置的一级水洗罐和二级水洗罐对飞灰料仓内的飞灰原料进行两级逆流水洗，一级水洗罐用水来自二级水洗罐水洗后分离的液相；泥水分离单元包括与一级水洗罐连接的重力沉降分离单元和与二级水洗罐连接的第一机械分离单元；以及水质软化单元包括脱钙反应器和第一絮凝分离装置、第二絮凝分离装置。采用本发明系统的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺，可有效提高飞灰中氯元素的脱除效率，使飞灰能够达到水泥窑协同处置进行资源化利用的要求，且水洗后含水飞灰中含盐水的脱除效果好。

Description

一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺及其系统

技术领域

本发明涉及垃圾飞灰处理方法，尤其涉及一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺及其系统。

背景技术

垃圾焚烧飞灰是市政生活垃圾焚烧处置过程中烟气净化系统的捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰。垃圾焚烧飞灰中含有重金属、苯系物、二噁英等污染物，在我国被列为危险废物(HW18)。

固化稳定化后进入填埋场，是国际主流的飞灰处理方式，是指通过物理-化学方法将有害物质固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。其目的是使废物中的污染组分呈现化学惰性或被包容起来，使其在运输与处置的过程中更加安全。稳定化填埋的处置方式会占用大量的土地，且在填埋场封场后经历自然界的作用下，有害物质有逐渐释放的可能性。进一步研制开发稳定高效的飞灰处理技术和工艺并产业化推广意义重大且势在必行。

水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰是把经过预处理的飞灰作为原料投加到水泥生产过程中，替代了部分水泥原料的同时，有效去除了飞灰中富集的二噁英等有机污染物，实现了飞灰的资源化处置。由于飞灰中含有大量的Cl—和重金属元素，为了避免对水泥生产工艺造成影响，必须对其进行预处理。大量的研究表明，采用水洗预处理的方法能够有效地去除飞灰中的Cl—，避免因Cl-过高引起系统结球和堵料等。

北京建筑材料科学研究总院有限公司专利号为CN102020388A公开了一种垃圾飞灰洗灰水的循环利用工艺，该工艺进行悬浮物分离、除重金属离子、除钙镁离子、过滤、机械压缩和多效蒸发步骤。该工艺采用加入硫化钠盐溶液-沉淀-过滤的方法将重金属离子预先去除，而随后沉淀得到的大量的钙镁离子沉淀物可用做水泥原料，有效地提高了资源利用率并降低了综合处理成本；对高浓度含盐污水经多效蒸发处理，实现水资源循环利用，同时副产品氯盐可用于其它工业用途；采用机械压缩和多效蒸发技术相合，能耗仅为传统蒸发的1/4。

上海大学专利号为CN1947872A公开了一种焚烧飞灰无害化水洗预处理方法，本方法是在常温常压下水洗涤飞灰，除去飞灰中的大量可溶出阴离子和部分重金属离子。使其飞灰中氯离子质量百分比浓度降到1％以下，并部分洗出重金属。洗涤废水采用碳化－絮凝剂工艺，将洗涤废水中重金属浓度和ss降至排放标准以下。洗涤后飞灰稳定无害，为飞灰资源化提供可能性；洗脱废水经过工艺处理达到工业排放的国家标准。

北京中科国润环保科技有限公司专利号为CN104843923A公开了一种垃圾焚烧飞灰的水洗软化系统，一级离心机B的滤液出口依次与第一中间水池、第一反应池、第二反应池、脱钙中转罐、脱钙离心机连通，脱钙离心机的泥饼出口与二级滤液罐连通，脱钙离心机的滤液出口依次与第二中间水池、水质稳定反应池、一级稳定调节池、二级稳定调节池、过滤系统、PH调节池、稳定水池、MVR蒸发器、清水池连通，碱液储罐分别与第一中间水池、水质稳定反应池连通，一级、二级稳定调节池的污泥出口分别与泥浆储池连通，泥浆储池经管路与一级滤液罐连通，且解决了泥饼中氯含量过高的问题，两部分污泥采取分别处理的方式，不会淤积堵塞管道，性能稳定可靠，处理效果好，出水水质稳定。

但在上述技术成果中，专利CN102020388A公开的垃圾飞灰洗灰水的循环利用工艺，其工艺的创新点在于悬浮物、重金属离子、钙镁离子的去除，对水泥窑协同处置飞灰的总要影响因素——氯离子的脱除工艺没有深入探讨和研究，未对脱氯后的废水的处置工艺提出方案；专利CN1947872A公开的焚烧飞灰无害化水洗预处理方法针对的是具体的操作方法和操作参数，未提供相应的设备选型，在工程应用中尚需合适的设备完成技术路线的产业化应用，未对水洗后飞灰水洗液的处理给出合理方案；以及专利CN104843923A公开的垃圾焚烧飞灰的水洗软化系统的技术要点是针对飞灰水洗和软化过程中的设备连接和结构进行了详细描述，使飞灰水洗过程具有实际可操作性，未对水洗脱氯效果的实现方法、操作参数进行说明，飞灰中含有大量的钙元素，经验证，此方案中水质软化过程药剂投加量大，处置成本高。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺及其系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，包括飞灰料仓、飞灰水洗单元、泥水分离单元和水质软化单元，其中：

所述飞灰水洗单元采用依次设置的一级水洗罐和二级水洗罐对所述飞灰料仓内的飞灰原料进行两级逆流水洗，所述一级水洗罐用水来自所述二级水洗罐水洗后分离的液相；

所述泥水分离单元包括与所述一级水洗罐连接的重力沉降分离单元和与所述二级水洗罐连接的第一机械分离单元；所述重力沉降分离单元用于对所述一级水洗罐水洗后的泥水混合物进行固液分离，并将固液分离后的固相泵入所述二级水洗罐中进行二次水洗；所述第一机械分离单元用于对所述二级水洗罐中水洗后的泥水混合物进行固液分离；以及

所述水质软化单元包括与重力沉降分离单元依次连接的所述脱钙反应器和第一絮凝分离装置、以及与所述第一机械分离单元连接的第二絮凝分离装置，所述第一絮凝分离装置与所述二级水洗罐连接，以将经所述第一絮凝分离装置絮凝、分离后的固相送入所述二级水洗罐；所述第二絮凝分离装置与所述一级水洗罐连接，以将所述二级水洗罐水洗后的液相经絮凝、分离后送入所述一级水洗罐。

进一步地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，所述飞灰水洗单元包括：

水洗预混罐，其分别连接所述飞灰料仓和所述第二絮凝分离装置连接，以将所述飞灰料仓内的飞灰原料和所述第二絮凝分离装置分离后的液相混合成泥水混合物；

一级水洗罐，其分别与所述水洗预混罐和所述重力沉降分离单元连接，以对所述水洗预混罐中的泥水混合物进行一次水洗，一次水洗后的泥水混合物进入所述重力沉降分离单元；

二级水洗罐，其分别与所述重力沉降分离单元和所述第一机械分离单元连接，用于对所述重力沉降分离单元沉淀后的固相进行二次水洗，二次水洗后的泥水混合物进入所述第一机械分离单元；以及

与所述二级水洗罐连接用于为所述二级水洗罐补充用水的缓冲液罐，所述缓冲液罐分别连接工业用水系统和水回用系统。

进一步地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，还包括：

与所述重力沉降分离单元泵连接的反冲洗单元；以将所述反冲洗单元冲洗后的泥水混合物与所述一级水洗罐水洗后的泥水混合物汇合后送入所述重力沉降分离单元内进行固液分离。

进一步地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，所述水质软化单元包括：

与所述重力沉降分离单元连接的脱钙反应器，其用于接收所述重力沉降分离单元分离后的上清液并进行水质软化处理；

与所述脱钙反应器连接的第一絮凝分离装置，其用于接收所述脱钙反应器处理后的固液混合物，并对该固液混合物进行絮凝、分离处理，分离后的固相与所述重力沉降分离单元分离后的固相汇合后送入所述二级水洗罐内进行二次水洗；以及

与所述第一机械分离单元连接的第二絮凝分离装置，其用于接收所述第一机械分离单元分离后的液相混合物，并对该液相混合物进行絮凝、分离处理，分离后的液相作为水洗用水送入所述所述一级水洗罐内；

其中，所述第一絮凝分离装置和所述第二絮凝分离装置分别由依次连接的PAM加药仓、絮凝池和第二机械分离单元组成，且所述絮凝池连接所述脱钙反应器。

进一步优选地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，所述水质软化单元还包括：

碳酸钠溶液罐，其与所述脱钙反应器连接，用于为所述脱钙反应器提供水质软化处理用的碳酸钠溶液；和

飞灰水洗液罐，其与所述第一絮凝分离装置中的第二机械分离单元连接，用于接收所述第二机械分离单元分离后的液相。

进一步优选地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，所述重力沉降分离单元为斜板沉淀池，所述第一机械分离单元和第二机械分离单元为卧螺式离心机。

进一步优选地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，还包括：

分别与所述第一机械分离单元和所述第二絮凝分离装置连接的湿飞灰吨袋，其用于接收所述第一机械分离单元和所述第二絮凝分离装置分离后的固相混合物。

本发明人的第二个方面是提供一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺，采用如所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，包括如下步骤：

S1、将飞灰料仓内的飞灰原料送入水洗预混罐中，与二级水洗罐水洗后分离的液相混合，制成泥水混合物；

S2、将步骤S1中的泥水混合物通过泥浆泵送入一级水洗罐内进行水洗；

S3、将步骤S2水洗后的泥水混合物送入重力沉降分离单元进行固液分离，分离后的上清液通入脱钙反应器进行软化处理；

S4、将步骤S3软化处理后的固液混合物送入第一絮凝分离装置进行絮凝、分离处理，分离后的固相与所述重力沉降分离单元分离后的固相汇合后送入所述二级水洗罐内进行二次水洗；

S5、将步骤S4二次水洗后的泥水混合物送入第一机械分离单元进行固液分离，分离后的固定进入湿飞灰吨袋，分离后的液相进入第二絮凝分离装置进行絮凝、分离处理；

S6、将步骤S5中第二絮凝分离装置分离后的液相送入水洗预混罐中作为一级水洗罐的水洗用水，分离后固性进入湿飞灰吨袋。

进一步地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺中，步骤S2中，所述一级水洗罐水洗后的泥水混合物与反冲洗单元冲洗后的泥水混合物汇合后一并送入所述重力沉降分离单元内进行固液分离。

进一步地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺中，步骤S4中，还包括：通过工业用水单元和水回用单元为所述二级水洗罐补充水洗用水。

进一步地，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺中，所述一级水洗罐和二级水洗罐中飞灰和水的用量比为(2-12)：1g/ml，水洗温度为室温；搅拌时间为5-20min；在所述重力沉降分离单元(5)内的沉淀时间为5-20min。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)可有效提高飞灰中氯元素的脱除效率，使飞灰能够达到水泥窑协同处置进行资源化利用的要求；

(2)采用二次水洗，水洗后含水飞灰中含盐水的脱除效果好，处理后的飞灰中氯盐脱除率≥90％；

(3)采用斜板沉淀池和卧螺式离心机进行泥水分离，能耗低于已有案例和业内平均水平；

(4)通过多工艺的协同组合，有效去除了去除飞灰中含有的大量钙元素，且在水质软化过程中投药量小，处理成本低；

(5)经水质软化单元软化后的液相可用于一级水洗用水和飞灰水洗单元清洗用水，实现了水资源的回收再利用，使其达到零排放，降低系统运行成本和运行风险，产生一定的经济效益。

附图说明

图1为本发明一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统的结构示意图；

图2为不同水洗次数与废水中氯离子浓度的关系示意图；

图3为不同水洗比例与废水中残余氯离子含量的关系示意图；

图4为不同搅拌时间与废水中残余氯离子含量的关系示意图；

图5为不同沉淀时间与废水中残余氯离子含量的关系示意图；

图6为采用本发明飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺处理前后的飞灰电镜扫描示意图；

其中，各附图标记为：

1-飞灰料仓，2-水洗预混罐，3-一级水洗罐，4-二级水洗罐，5-重力沉降分离单元，6-第一机械分离单元，7-脱钙反应器，8-第一絮凝分离装置，9-第二絮凝分离装置，10-工业用水单元，11-水回用单元，12-冲液罐，13-反冲洗单元，14-碳酸钠溶液罐，15-PAM加药仓，16-絮凝池，17-第二机械分离单元，18-飞灰水洗液罐，19-湿飞灰吨袋。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，包括飞灰料仓1、飞灰水洗单元、泥水分离单元和水质软化单元，其中：

所述飞灰水洗单元采用依次设置的一级水洗罐3和二级水洗罐4对所述飞灰料仓1内的飞灰原料进行两级逆流水洗，所述一级水洗罐3用水来自所述二级水洗罐4水洗后分离的液相；

所述泥水分离单元包括与所述一级水洗罐3连接的重力沉降分离单元5和与所述二级水洗罐4连接的第一机械分离单元6；所述重力沉降分离单元5用于对所述一级水洗罐3水洗后的泥水混合物进行固液分离，并将固液分离后的固相泵入所述二级水洗罐4中进行二次水洗；所述第一机械分离单元6用于对所述二级水洗罐4中水洗后的泥水混合物进行固液分离；以及

所述水质软化单元包括与重力沉降分离单元5依次连接的所述脱钙反应器7和第一絮凝分离装置8、以及与所述第一机械分离单元6连接的第二絮凝分离装置9，所述第一絮凝分离装置8与所述二级水洗罐4连接，以将经所述第一絮凝分离装置8絮凝、分离后的固相送入所述二级水洗罐4；所述第二絮凝分离装置9与所述一级水洗罐3连接，以将所述二级水洗罐4水洗后的液相经絮凝、分离后送入所述一级水洗罐3。

在本实施例中，如图1所示，所述飞灰水洗单元包括：水洗预混罐2，其分别连接所述飞灰料仓1和所述第二絮凝分离装置9连接，以将所述飞灰料仓1内的飞灰原料和所述第二絮凝分离装置9分离后的液相混合成泥水混合物；一级水洗罐3，其分别与所述水洗预混罐2和所述重力沉降分离单元5连接，以对所述水洗预混罐2中的泥水混合物进行一次水洗，一次水洗后的泥水混合物进入所述重力沉降分离单元5；二级水洗罐4，其分别与所述重力沉降分离单元5和所述第一机械分离单元6连接，用于对所述重力沉降分离单元5沉淀后的固相进行二次水洗，二次水洗后的泥水混合物进入所述第一机械分离单元6；与所述二级水洗罐4连接用于为所述二级水洗罐4补充用水的缓冲液罐12，所述缓冲液罐12分别连接工业用水系统10和水回用系统11。

该飞灰水洗单元主要对飞灰原料进行多级逆流水洗，水洗过程共分为两级进行，通过两级的水洗过程分，飞灰中Cl的脱除率将达到90％以上；其中，一级水洗罐用水来自于二级水洗后分离出的上清液，一级水洗原料为收集飞灰；一级水洗后，泥水混合物进入重力沉降池进行固液分离，使得固相的含水率达到50％以下，分离后上清液通往脱钙反应器，添加碳酸钠进行水质软化处理；脱钙沉淀后的固液混合物进入絮凝池，固相进入二级水洗罐进行二级水洗；二级水洗罐中的用水来源于蒸发和分盐系统排出的蒸馏水及少量的工业用水补充水；二次水洗后的泥水混合物卧螺式离心机分离过程，固相进入湿飞灰吨袋，液相回用为一次水洗水。

在本实施例中，如图1所示，该飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，还包括：与所述重力沉降分离单元5泵连接的反冲洗单元13；以将所述反冲洗单元13冲洗后的泥水混合物与所述一级水洗罐3水洗后的泥水混合物汇合后送入所述重力沉降分离单元5内进行固液分离。

在本实施例中，如图1所示，所述水质软化单元包括：与所述重力沉降分离单元5连接的脱钙反应器7，其用于接收所述重力沉降分离单元5分离后的上清液并进行水质软化处理；与所述脱钙反应器7连接的第一絮凝分离装置8，其用于接收所述脱钙反应器7处理后的固液混合物，并对该固液混合物进行絮凝、分离处理，分离后的固相与所述重力沉降分离单元5分离后的固相汇合后送入所述二级水洗罐4内进行二次水洗；以及与所述第一机械分离单元6连接的第二絮凝分离装置9，其用于接收所述第一机械分离单元6分离后的液相混合物，并对该液相混合物进行絮凝、分离处理，分离后的液相作为水洗用水送入所述所述一级水洗罐3内；其中，所述第一絮凝分离装置8和所述第二絮凝分离装置9分别由依次连接的PAM加药仓15、絮凝池16和第二机械分离单元17组成，且所述絮凝池16连接所述脱钙反应器7。

该水质软化单元脱钙软化工艺：经一次水洗罐3水洗后的飞灰水洗液经重力沉降分离单元5固液分离后，液相进入脱钙反应器7，在脱钙反应器7中将碳酸钠固体与溶剂水搅拌，达到加快溶解的目的，罐内溶液通入碳酸钠搅拌罐通过搅拌机进一步溶解，碳酸钠溶液由计量泵按一定流量排入脱钙反应器7并和水洗液在脱钙反应器7充分混合，此时产生主要为Ca²⁺和少量重金属的碳酸盐沉淀，溶液经脱钙反应器7中转搅拌机搅拌充分反应并防止沉淀产生，混合后的废水自脱钙反应器7底部出水自流至第一絮凝分离装置8的絮凝池16内，经静置絮凝后，再经分离处理第二机械分离单元17进行固液分离。

本实施例中，泥水分离单元包括重力沉降分离单元和机械分离单元两部分：

水洗液重力沉降分离单元：沉降法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能，在重力作用下产生沉淀，以达到固液分离的一种过程；分离对象一般为粒径＞10μm固体可沉淀物；飞灰粒径小于300μm，水洗后大部分固体可通过沉淀的方式实现固液分离，该方式相比一般机械分离具有节能降成本的优势，重力沉降分离后固相的含水率在50％左右。具体地，采用斜板沉淀池，池体平面为长方形；斜板沉淀池的池型呈长方形，废水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池的另一端流出；池中设很多斜板，由于“浅池理论”增加了沉淀池的表面负荷，增加沉降效果并减少占地面积，在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度，倾向贮泥斗，斜板沉淀池具有对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低的优点。

水洗液的机械分离：对于沉降后的液相排出物，其中仍有较多的悬浮灰渣，因排水水质的要求，必须对固液进行深度分离。此时需要机械分离，适用于本工程的机械分离方式为卧螺式离心机，第一机械分离单元6和第二机械分离单元17均为卧螺式离心机；该类离心机主要用于含水飞灰的脱水，可以将含水率50％固相处理到30-40％。具体选型需考虑占地，购置成本和运行成本，处置规模等；离心机利用离心力将密度较大的固体和液体分离的装置。一般采用全封闭连续运行的大长径比卧式螺旋卸料沉降离心机(简称大长径比卧螺机)作为泥浆脱水的主机，它具有其它类型脱水设备所不具有的优点：1、絮凝剂、清洗水用量少，日常运行成本低廉；2、设备布局紧凑，占地面积小，可明显减少征地及基建投资。但离心机由于运转速度快，对能耗有一定的要求。

在本实施例中，如图1所示，所述水质软化单元还包括：碳酸钠溶液罐14，其与所述脱钙反应器7连接，用于为所述脱钙反应器7提供水质软化处理用的碳酸钠溶液；和飞灰水洗液罐18，其与所述第一絮凝分离装置8中的第二机械分离单元17连接，用于接收所述第二机械分离单元17分离后的液相，分离后的液相储存于飞灰水洗液罐18中。

在本实施例中，如图1所示，该飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统中，还包括：分别与所述第一机械分离单元6和所述第二絮凝分离装置9连接的湿飞灰吨袋19，其用于接收所述第一机械分离单元6和所述第二絮凝分离装置9分离后的固相混合物。

实施例2

本实施例基于飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，如图1所示，提供一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺，飞灰原料来自附近的生活垃圾焚烧厂，其中主要为炉排炉焚烧工艺产生的副产物，具体包括如下步骤：

S1、将飞灰料仓1内的飞灰原料送入水洗预混罐2中，与二级水洗罐4水洗后分离的液相混合，制成泥水混合物；

S2、将步骤S1中的泥水混合物通过泥浆泵送入一级水洗罐3内进行水洗；

S3、将步骤S2水洗后的泥水混合物送入重力沉降分离单元5进行固液分离，分离后的上清液通入脱钙反应器7进行软化处理；

S4、将步骤S3软化处理后的固液混合物送入第一絮凝分离装置8进行絮凝、分离处理，分离后的液相不作为一级水洗罐(3)的水系用水而是直接进入后续水处理单元处置，分离后的固相与所述重力沉降分离单元5分离后的固相汇合后送入所述二级水洗罐4内进行二次水洗，重力沉降分离单元5分离后的固相的含水率在50％左右；

S5、将步骤S4二次水洗后的泥水混合物送入第一机械分离单元6进行固液分离，分离后的固定进入湿飞灰吨袋19，分离后的液相进入第二絮凝分离装置9进行絮凝、分离处理；

S6、将步骤S5中第二絮凝分离装置9分离后的液相送入水洗预混罐2中作为一级水洗罐3的水洗用水，分离后固性进入湿飞灰吨袋19。

本实施例中，步骤S2中，所述一级水洗罐3水洗后的泥水混合物与反冲洗单元13冲洗后的泥水混合物汇合后一并送入所述重力沉降分离单元5内进行固液分离。

本实施例中，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺中，步骤S4中，还包括：通过工业用水单元10和水回用单元11为所述二级水洗罐4补充水洗用水。

本实施例中，在所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺中，所述一级水洗罐3和二级水洗罐4中飞灰和水的用量比为(2-12)：1g/ml，水洗温度为室温；搅拌时间为5-20min；在所述重力沉降分离单元(5)内的沉淀时间为5-20min。具体地，各工艺参数参采用以下方法试验验证得到：

实施例3

本实施提供一种基于实施例1所述灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统的飞灰水洗工艺试验验证方法，试验用飞灰取自山东淄博附近某生活垃圾焚烧厂。

试验水洗方法：室温下，称取100g飞灰于烧杯中按照不同的水洗比例灰的重量g：水的体积ml为(2-12)：1加入自来水，搅拌一定时间，沉淀一定时间后将上清液倒出，测定水洗液中氯的含量；然后用同样体积的自来水进行多次水洗，步骤同前。

1)水洗次数

测试条件：采用水洗比例4:1，水洗温度为20℃，搅拌时间10min，沉淀时间为10min，结果见图2所示，可见，尽管水洗次数越多对氯的脱除效果越好，但飞灰中氯离子在第一次水洗过程中脱除量最大。飞灰中氯离子的水洗浸出过程中前两次水洗对飞灰中氯的浸出量已经达到90％以上。综合考虑节能环保和水洗效果，常温下水洗操作推荐选用2次。

2)水洗比例

测试条件：常温25℃下选取不同水洗比例对飞灰水洗两次，搅拌时间10min，沉淀时间为30min后飞灰的残余氯含量如图3所示。由于使用的水洗水量对工业化生产中容器大小，用水量，水处理成本等因素影响较大，尽管通过小试实验得出8:1的水洗比例效果较好(残余氯含量0.9％)。但结合前人研究结果、去除效率、经济考虑，依然推荐3:1液体固体比例进行水洗。

3)搅拌时间

测试条件:水洗比例8:1，水洗次数2，沉淀时间30min，结果如图4所示。从图中可以看出，搅拌时间对水洗预处理效果影响不大，10min后再增加搅拌对整个氯含量的脱除不明显。综合考虑能耗和效率。10min的搅拌时间为较优的选择。

4)沉淀时间

测试条件：水洗比例8:1，水洗次数2，搅拌时间10min，结果见下图5。从图中趋势可得，沉淀时间最佳选择应该是10min，此时飞灰中氯含量最低。

综上，飞灰水洗的最佳工艺组合为：3:1水洗比例，采用两级水洗，水洗搅拌10min，沉淀10min。该工艺参数可提供工业放大参考，实际操作参数可针对工程设备进行调整。

实施例4

采用实施例1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，采用按照飞灰水洗的工艺组合为：3:1水洗比例，采用两级水洗，水洗搅拌10min，沉淀10min。分别对三种不同浓度的原料进行脱氯与水洗液脱钙软化处理，飞灰原料中总氯(Cl^-1)分别为2490mg/kg，其水洗脱氯效果如下表1所示。

实施例5

采用实施例1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，采用按照飞灰水洗的工艺组合为：3:1水洗比例，采用两级水洗，水洗搅拌10min，沉淀10min。分别对三种不同浓度的原料进行脱氯与水洗液脱钙软化处理，飞灰原料中总氯(Cl^-1)分别为30621mg/kg，其水洗脱氯效果如下表1所示，处理前后的飞灰电镜扫描如图6所示。

实施例6

采用实施例1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，采用按照飞灰水洗的工艺组合为：3:1水洗比例，采用两级水洗，水洗搅拌10min，沉淀10min。分别对三种不同浓度的原料进行脱氯与水洗液脱钙软化处理，飞灰原料中总氯(Cl^-1)分别为43814mg/kg，其水洗脱氯效果如下表1所示。

表1不同氯含量飞灰样品的水洗脱氯效果

由上述表1可知，采用该本发明飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统和工艺，可有效提高飞灰中氯元素的脱除效率，使飞灰能够达到水泥窑协同处置进行资源化利用的要求；采用二次水洗，水洗后含水飞灰中含盐水的脱除效果好，处理后的飞灰中氯盐脱除率≥90％。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，其特征在于，包括飞灰料仓(1)、飞灰水洗单元、泥水分离单元和水质软化单元，其中：

所述飞灰水洗单元采用依次设置的一级水洗罐(3)和二级水洗罐(4)对所述飞灰料仓(1)内的飞灰原料进行两级逆流水洗，所述一级水洗罐(3)用水来自所述二级水洗罐(4)水洗后分离的液相；

所述泥水分离单元包括与所述一级水洗罐(3)连接的重力沉降分离单元(5)和与所述二级水洗罐(4)连接的第一机械分离单元(6)；所述重力沉降分离单元(5)用于对所述一级水洗罐(3)水洗后的泥水混合物进行固液分离，并将固液分离后的固相泵入所述二级水洗罐(4)中进行二次水洗；所述第一机械分离单元(6)用于对所述二级水洗罐(4)中水洗后的泥水混合物进行固液分离；以及

所述水质软化单元包括与重力沉降分离单元(5)依次连接的所述脱钙反应器(7)和第一絮凝分离装置(8)、以及与所述第一机械分离单元(6)连接的第二絮凝分离装置(9)，所述第一絮凝分离装置(8)与所述二级水洗罐(4)连接，以将经所述第一絮凝分离装置(8)絮凝、分离后的固相送入所述二级水洗罐(4)；所述第二絮凝分离装置(9)与所述一级水洗罐(3)连接，以将所述二级水洗罐(4)水洗后的液相经絮凝、分离后送入所述一级水洗罐(3)。

2.根据权利要求1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，其特征在于，所述飞灰水洗单元包括：

水洗预混罐(2)，其分别连接所述飞灰料仓(1)和所述第二絮凝分离装置(9)连接，以将所述飞灰料仓(1)内的飞灰原料和所述第二絮凝分离装置(9)分离后的液相混合成泥水混合物；

一级水洗罐(3)，其分别与所述水洗预混罐(2)和所述重力沉降分离单元(5)连接，以对所述水洗预混罐(2)中的泥水混合物进行一次水洗，一次水洗后的泥水混合物进入所述重力沉降分离单元(5)；

二级水洗罐(4)，其分别与所述重力沉降分离单元(5)和所述第一机械分离单元(6)连接，用于对所述重力沉降分离单元(5)沉淀后的固相进行二次水洗，二次水洗后的泥水混合物进入所述第一机械分离单元(6)；以及

与所述二级水洗罐(4)连接用于为所述二级水洗罐(4)补充用水的缓冲液罐(12)，所述缓冲液罐(12)分别连接工业用水系统(10)和水回用系统(11)。

3.根据权利要求1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，其特征在于，还包括：

与所述重力沉降分离单元(5)泵连接的反冲洗单元(13)；以将所述反冲洗单元(13)冲洗后的泥水混合物与所述一级水洗罐(3)水洗后的泥水混合物汇合后送入所述重力沉降分离单元(5)内进行固液分离。

4.根据权利要求1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，其特征在于，所述水质软化单元包括：

与所述重力沉降分离单元(5)连接的脱钙反应器(7)，其用于接收所述重力沉降分离单元(5)分离后的上清液并进行水质软化处理；

与所述脱钙反应器(7)连接的第一絮凝分离装置(8)，其用于接收所述脱钙反应器(7)处理后的固液混合物，并对该固液混合物进行絮凝、分离处理，分离后的固相与所述重力沉降分离单元(5)分离后的固相汇合后送入所述二级水洗罐(4)内进行二次水洗；以及

与所述第一机械分离单元(6)连接的第二絮凝分离装置(9)，其用于接收所述第一机械分离单元(6)分离后的液相混合物，并对该液相混合物进行絮凝、分离处理，分离后的液相作为水洗用水送入所述所述一级水洗罐(3)内；

其中，所述第一絮凝分离装置(8)和所述第二絮凝分离装置(9)分别由依次连接的PAM加药仓(15)、絮凝池(16)和第二机械分离单元(17)组成，且所述絮凝池(16)连接所述脱钙反应器(7)。

5.根据权利要求4所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，其特征在于，所述水质软化单元还包括：

碳酸钠溶液罐(14)，其与所述脱钙反应器(7)连接，用于为所述脱钙反应器(7)提供水质软化处理用的碳酸钠溶液；和

飞灰水洗液罐(18)，其与所述第一絮凝分离装置(8)中的第二机械分离单元(17)连接，用于接收所述第二机械分离单元(17)分离后的液相。

6.根据权利要求1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，其特征在于，所述重力沉降分离单元(5)为斜板沉淀池，所述第一机械分离单元(6)和第二机械分离单元(17)为卧螺式离心机。

7.根据权利要求1所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，其特征在于，还包括：

分别与所述第一机械分离单元(6)和所述第二絮凝分离装置(9)连接的湿飞灰吨袋(19)，其用于接收所述第一机械分离单元(6)和所述第二絮凝分离装置(9)分离后的固相混合物。

8.一种飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化系统，包括如下步骤：

S1、将飞灰料仓(1)内的飞灰原料送入水洗预混罐(2)中，与二级水洗罐(4)水洗后分离的液相混合，制成泥水混合物；

S2、将步骤S1中的泥水混合物通过泥浆泵送入一级水洗罐(3)内进行水洗；

S3、将步骤S2水洗后的泥水混合物送入重力沉降分离单元(5)进行固液分离，分离后的上清液通入脱钙反应器(7)进行软化处理；

S4、将步骤S3软化处理后的固液混合物送入第一絮凝分离装置(8)进行絮凝、分离处理，分离后的固相与所述重力沉降分离单元(5)分离后的固相汇合后送入所述二级水洗罐(4)内进行二次水洗；

S5、将步骤S4二次水洗后的泥水混合物送入第一机械分离单元(6)进行固液分离，分离后的固定进入湿飞灰吨袋(19)，分离后的液相进入第二絮凝分离装置(9)进行絮凝、分离处理；

S6、将步骤S5中第二絮凝分离装置(9)分离后的液相送入水洗预混罐(2)中作为一级水洗罐(3)的水洗用水，分离后固性进入湿飞灰吨袋(19)。

9.根据权利要求8所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺，其特征在于，步骤S2中，所述一级水洗罐(3)水洗后的泥水混合物与反冲洗单元(13)冲洗后的泥水混合物汇合后一并送入所述重力沉降分离单元(5)内进行固液分离。

10.根据权利要求8所述的飞灰多级脱氯与水洗液脱钙软化工艺，其特征在于，所述一级水洗罐(3)和二级水洗罐(4)中飞灰和水的用量比为(2-12)：1g/ml，水洗温度为室温；搅拌时间为5-20min；在所述重力沉降分离单元(5)内的沉淀时间为5-20min。