CN111018376A

CN111018376A - 一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置及尾水排海的方法

Info

Publication number: CN111018376A
Application number: CN201911141717.7A
Authority: CN
Inventors: 吴成强; 蔡沈燕
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2020-04-17

Abstract

本发明公开了一种一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置及尾水排海方法，包括以下步骤：1)制浆：飞灰储存仓通过卸料器给料到制浆罐，与下一步骤水力洗脱的出水混合，制备成浆液；2)水力洗脱：包括2级串联的洗脱分离系统，洗脱分离系统包括水洗池、隔膜板框压滤机和缓存池，第1级隔膜板框压滤机滤液进入尾水处理，第2级隔膜板框压滤机滤液进入到制浆系统；3)尾水处理：采用吹脱、中和、二级混凝沉淀、吸附、氧化和砂滤组合工艺深度处理1级洗脱分离系统产生的滤液，砂滤出水排海。本方法适合于任何含量含氯的垃圾焚烧飞灰的水洗处理，飞灰水洗废水处理后排海，具有显著的经济效益。

Description

一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置及尾水排海的方法

(一)技术领域

本发明专利涉及一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置及尾水排海方法。

(二)背景技术

随着城市化进程的不断推进，人口规模越来越大，生活垃圾产生量剧增，由于城市土地的有限，焚烧成为生活垃圾处置的一种有效方法。垃圾在焚烧过程中会产生大量的飞灰，其产生量约占到入炉垃圾量的2～5％。垃圾焚烧飞灰中含有二氧化硅、氧化铝、氯化物、重金属、二噁英等，其中重金属和二噁英是国家严格控制的危险废物，未经特定的处置方法处理不可以进入环境中，因此，垃圾焚烧飞灰及时安全处置成为一项非常重要的任务。

对于这种氯含量较高的垃圾焚烧飞灰的再处理，会存在一定的安全隐患。现有的垃圾焚烧飞灰处置技术如水泥固化法、药剂处理法等都无法对飞灰进行资源化利用，存在环境安全风险，而且需要较大占地面积。

我们国家政策鼓励满足相关标准前提下综合利用危险废物，垃圾焚烧飞灰可以按照《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485-2013)要求，利用水泥窑协同处置方式进行综合利用，因此垃圾焚烧飞灰可以作为水泥生产的一种原料。但是垃圾焚烧飞灰不能够直接作为生产水泥的原料，限制垃圾焚烧飞灰直接进入水泥窑的一个主要因素是其中的含氯量。开发一种降低垃圾焚烧飞灰中的含盐量的系统方法不仅可以使得垃圾焚烧飞灰资源化利用，同时可以回收其中有价值的组分。

投资及运行费用决定了一种技术的创新性，垃圾焚烧飞灰水洗脱氯的工艺决定了其投资成本和日常处理费用，影响的主要因素或难题有：1、水洗的水灰比例；2、投入的关键设备费用；3、运行维护的可操作性；4、设备运行过程的能耗。

目前，沿海城市具有污水处理合格排海的优点，对于垃圾焚烧飞灰的资源化带来了极大的方便和经济性。但是水洗飞灰后的废水必须去除其中的重金属、二噁英，由于飞灰中还含有氨氮，而且排海水质对于氨氮要求极为严格，因此必须采用安全稳妥的经济可行的方法处理。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种脱氯效果好、水洗废水处理后可以直接排海的低投资及低运行费用的垃圾焚烧飞灰水洗脱氯的方法。

为达到上述目的，本发明经过大量实验摸索出了一套全新的垃圾焚烧飞灰水洗脱氯预处理方案，实现了垃圾焚烧飞灰连续水洗操作，减少了离心脱水设备，降低水灰比。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置，所述装置包括飞灰储存仓、制浆罐、第一水洗池、第一脱水机、第一缓存池、第二水洗池、自来水罐、第二脱水机、第二缓存池、吹脱塔、吸收塔、风机、硫酸溶液罐、中和池、第一沉淀池、第二沉淀池、吸附池、氧化池和砂滤池；所述飞灰储存仓底部设有卸料器；所述制浆罐设有进水口、搅拌器和浆液出口，所述第一水洗池顶部设有进水口，侧面设有出水口，底部设有污泥入口，内部设有搅拌装置；所述第一脱水机和第二脱水机分别设有进水口、出水口和滤饼出口；所述第一缓存池和第二缓存池分别设有进水口和出水口；所述第二水洗池设有滤饼入口、进水口和出水口，内部设有搅拌装置；所述吹脱塔上端设有进水口，顶部设有出气口，底端设有出水口和风机连接口；所述吸收塔顶部设有排气口，底端设有进气口，侧面设有硫酸溶液循环入口和硫酸溶液循环出口；所述砂滤池上部设有排水口；

所述飞灰储存仓卸料器与制浆罐连通，所述制浆罐的浆液出口与第一水洗池的进水口连接，所述第一水洗池的出水口通过设有泵的管路与第一脱水机的进水口连接；所述第一脱水机的出水口与第一缓存池的进水口连通，所述第一缓存池的出水口通过设有泵的管路与吹脱塔的进水口连通；所述吹脱塔的出水口与中和池连通，所述中和池、第一沉淀池、第二沉淀池、吸附池、氧化池和砂滤池依次并排连接形成逐级溢流，所述第二沉淀池和吸附池通过管路分别与第一水洗池的污泥入口连通；所述吹脱塔底部的风机连接口连接风机，所述吹脱塔顶部的出气口与吸收塔的进气口连接，所述吸收塔的硫酸溶液循环入口通过设有泵的管路与硫酸溶液罐连通，同时硫酸溶液罐与硫酸溶液循环出口连通；所述第一脱水机的滤饼出口与第二水洗池的滤饼入口连接，第二水洗池的进水口与自来水罐连接，第二水洗池的出水口通过设有泵的管路与第二脱水机的进水口连接，所述第二脱水机的出水口与第二缓存池的进水口连接，所述第二缓存池的出水口通过设有泵的管路与制浆罐的进水口连接。

进一步，所述制浆罐中浆液通过重力自流进入第一水洗池，吹脱塔出水通过重力自流进入中和池，所述吹脱塔为填料塔，采用鲍尔环或多面空心球为填料，装填量为塔容积的10-20％，利用空气吹脱将进入的水中氨氮吹脱成气体排出。

进一步，所述吸收塔为填料塔，采用鲍尔环或多面空心球为填料，装填量为塔容积的10-20％，以硫酸水溶液为吸收剂，将吹脱塔产生的氨氮气体进行吸收。

进一步，所述第一脱水机和第二脱水机均为隔膜板框压滤机或真空脱水机，优选为隔膜板框压滤机，过滤面积均为10m²。

本发明还提供一种利用所述生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置处理生活垃圾焚烧飞灰尾水排海的方法，所述方法利用生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置对垃圾焚烧飞灰进行两级水洗脱氯后达标排放，具体为：

将生活垃圾焚烧飞灰送入到飞灰储存仓，飞灰储存仓中的飞灰通过卸料器进入到制浆罐中并与第二缓存池进入的水搅拌混合制成浆液，浆液通过重力自流进入第一水洗池，并与第二沉淀池和吸附池中进入的污泥搅拌混合后通过泵进入第一脱水机，脱水后的滤饼进入第二水洗池与自来水混合后，由泵送入第二脱水机，脱水后的滤饼为脱氯后飞灰，外运到水泥窑资源化协同处置；第二脱水机的出水进入第二缓存池并通过泵回收到制浆罐；第一脱水机的出水进入第一缓存池并通过泵进入吹脱塔，通过风机鼓风进行吹脱，吹脱产生的气体进入吸收塔，通过泵将硫酸溶液罐中的硫酸水溶液循环加入吸收塔对吹脱产生的气体进行吸收后，从排气口达标排放；吹脱塔吹脱后的水经重力自流入中和池，调节溶液pH至6-9后，中和池的水依次溢流进入第一沉淀池、第二沉淀池、吸附池、氧化池，最后进入砂滤池，砂滤出水合格达标排海。

进一步，所述垃圾焚烧飞灰氯质量含量为3～22％，所述卸料器转速15rpm、功率0.15kW、卸料量10～50kg/h。

进一步，制浆罐搅拌功率0.55kW，搅拌器转速不低于30rpm，优选45～60rpm，搅拌反应时间为5～60min，通过电磁流量计和卸料器转速控制制浆罐中进水与飞灰的质量比为3-6：1，优选4.5:1。

进一步，第一水洗池搅拌转速30-50rpm，混合时间0.5-1h；第二水洗池搅拌转速30-50rpm，混合时间0.5-1h，第二水洗池中自来水与制浆罐中加入的飞灰质量比为3～6：1。

进一步，所述中和池中用质量浓度31％盐酸水溶液调节pH，优选pH为6-7。

进一步，所述吹脱塔为填料塔，其中填料为鲍尔环或多面空心球，填料装填量以吹脱塔容积计为10％-20％；吹脱塔中空气流量与进水流量比为1000:2。所述吸收塔为为填料塔，其中填料为鲍尔环或多面空心球，填料装填量以吹脱塔容积计为10％-20％，所述吸收塔中硫酸溶液流量与进气流量比为1000:2。

所述脱水机为隔膜板框压滤机或真空脱水机，优选为隔膜板框压滤机，过滤面积10m²，压滤条件0.6Mpa，时间为5-60min。

进一步，所述吸附池中添加活性炭，所述活性炭为粉末活性炭，粒度小于200目，加入量以吸附池容积计为0.2～0.5g/L。

进一步，所述第一沉淀池加有0.2～1g/L聚合氯化铝水溶液，聚合氯化铝加入量以第一沉淀池容积计为0.2～2g/L；所述第二沉淀池加有10～50mg/L聚丙烯酰胺水溶液，聚丙烯酰胺添加量以第二沉淀池容积计为0.2～2g/L；所述氧化池中添加质量浓度10％次氯酸钠水溶液，采用次氯酸钠氧化水中的有机物和氨，次氯酸钠用量以氧化池容积计为0.2～2g/L。

进一步，吸附池和氧化池的反应时间不少于30分钟，优选40～60min；砂滤的滤速不大于10m/h，优选8～10m/h。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：通过水力洗脱和尾水处理实现垃圾飞灰脱氯和尾水处理排海，本发明具有工艺简单，设备通用，用水省，能耗低等优点，利用本发明水洗处理垃圾焚烧飞灰后的滤饼含水率小于36％，氯含量小于0.9％，灰水比1:3～6(已有技术水洗后的飞灰氯含量自1～2％，见参考文献：(李忠锋，左磊，安君，周月红，程章，焦明明，杨月.一种垃圾焚烧飞灰或窑灰的水洗脱盐系统及方法.发明专利,申请号CN201810110244.)和(李忠锋，左磊，安君，周月红，程章，焦明明，杨月.一种垃圾焚烧飞灰或窑灰的水洗脱盐系统.发明专利,申请号CN201820202511.)。

(四)附图说明

图1为生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置示意图，其中1飞灰储存仓，2卸料器，3制浆罐，31进水口，33搅拌器，32浆液出口，4第一水洗池，41第一水洗池进水口，42第一水洗池出水口，43第一水洗池污泥入口，5第一脱水机，51第一脱水机进水口，52第一脱水机出水口，53第一脱水机滤饼出口，6第一缓存池，61第一缓存池进水口，62第一缓存池出水口，7第二水洗池，71第二水洗池滤饼入口，72第二水洗池进水口，73第二水洗池出水口，8自来水罐，9第二脱水机，91第二脱水机进水口，92第二脱水机出水口，93第二脱水机滤饼出口，10第二缓存池，101第二缓存池进水口，102第二缓存池出水口，11吹脱塔，111吹脱塔进水口，112吹脱塔出气口，113吹脱塔出水口，114吹脱塔风机连接口，12吸收塔，121吸收塔排气口，122吸收塔进气口，123硫酸溶液循环出口，124硫酸溶液循环入口，13硫酸溶液罐，14风机，15中和池，16第一沉淀池，17第二沉淀池，18吸附池，19氧化池，20砂滤池。

(五)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

参照图1，所述生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置，包括飞灰储存仓1、制浆罐3、第一水洗池4、第一脱水机5、第一缓存池6、第二水洗池7、自来水罐8、第二脱水机9、第二缓存池10、吹脱塔11、吸收塔12、风机14、硫酸溶液罐13、中和池15、第一沉淀池16、第二沉淀池17、吸附池18、氧化池19和砂滤池20；所述飞灰储存仓1底部设有卸料器2；所述制浆罐3设有进水口31、浆液出口32和搅拌器33，所述第一水洗池4顶部设有进水口41，侧面设有出水口42，底部设有污泥入口43，内部设有搅拌装置；所述第一脱水机5设有进水口51、出水口52和滤饼出口53，第二脱水机9设有进水口91、出水口92和滤饼出口93；所述第一缓存池6设有进水口61和出水口62，第二缓存池10设有进水口101和出水口102；所述第二水洗池7设有滤饼入口71、进水口72和出水口73，内部设有搅拌装置；所述吹脱塔11上端设有进水口111，顶部设有出气口112，底端设有出水口113和风机连接口114；所述吸收塔12顶部设有排气口121，底端设有进气口122，侧面设有硫酸溶液循环出口123和循环入口124；所述砂滤池20上部设有排水口；

所述飞灰储存仓的卸料器2与制浆罐3连通，所述制浆罐3的浆液出口32与第一水洗池4的进水口41连接，所述第一水洗池4的出水口42通过设有泵的管路与第一脱水机5的进水口51连接；所述第一脱水机5的出水口52与第一缓存池6的进水口61连通，所述第一缓存池6的出水口62通过设有泵的管路与吹脱塔11的进水口111连通；所述吹脱塔11的出水口113与中和池15连通，所述中和池15、第一沉淀池16、第二沉淀池17、吸附池18、氧化池19和砂滤池20依次并排连接形成逐级溢流，所述第二沉淀池17和吸附池18通过管路分别与第一水洗池4的污泥入口43连通；所述吹脱塔11底部的风机连接口114连接风机14，所述吹脱塔11顶部的出气口112与吸收塔12的进气口122连接，所述吸收塔12的硫酸溶液循环入口124通过设有泵的管路与硫酸溶液罐13连通，所述硫酸溶液罐13与硫酸溶液循环出口123连通，所述吸收塔12顶部设有排气口121；所述第一脱水机5的滤饼出口53与第二水洗池7的滤饼入口71连接，第二水洗池7的进水口72与自来水罐8连接，第二水洗池7的出水口73通过设有泵的管路与第二脱水机9的进水口91连接，所述第二脱水机9的出水口92与第二缓存池10的进水口101连接，所述第二缓存池10的出水口102通过设有泵的管路与制浆罐3的进水口31连接。

飞灰储存仓规格：φ1m×1.5m。制浆罐规格：φ0.4m×0.5m，搅拌功率0.55kW。第一水洗池4规格：φ0.5m×1.0m，空气搅拌功率1.1kW。第一脱水机5为隔膜板框压滤机，过滤面积10m²，压滤条件0.6Mpa。第一缓存池6规格：φ0.5m×1.0m。第二水洗池7规格：φ0.5m×1.0m，空气搅拌功率1.1kW。自来水罐8规格：φ0.5m×1.0m。第二脱水机9为隔膜板框压滤机，过滤面积10m²，压滤条件0.6Mpa。第二缓存池10规格：φ0.5m×1.0m。吹脱塔11规格：φ0.5m×2.5m，内充填料为φ50多面空心球，填料装填量以吹脱塔容积计为10％。吸收塔12规格：φ0.5m×2.5m，内充填料为φ50多面空心球，填料装填量以吹脱塔容积计为10％。风机14风量15m³/h、功率0.37kW。硫酸溶液罐13规格：φ0.5m×1.0m。中和池15规格：φ0.5m×1.0m，加入质量浓度31％盐酸水溶液调节pH为6-7。第一沉淀池16规格：φ0.5m×1.0m，加入0.1g/L聚合氯化铝水溶液，聚合氯化铝加入量以第一沉淀池容积计为0.4g/L。第二沉淀池17规格：φ0.5m×1.0m，加入5mg/L聚丙烯酰胺水溶液，聚丙烯酰胺用量以第二沉淀池容积计为0.4g/L。吸附池18规格：φ0.4m×0.5m，加入活性炭粉末，粒度小于200目，活性炭粉末加入量以吸附池容积计为0.4g/L。氧化池19规格：φ0.4m×0.5m，加入质量浓度10％次氯酸钠水溶液，次氯酸钠用量以氧化池容积计为1g/L。砂滤池20规格：φ0.4m×0.5m；卸料器2规格：转速15rpm、功率0.15kW、卸料量10～50kg/h。

本发明所述生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯的处理方法是利用生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置对垃圾焚烧飞灰进行水洗脱氯后达标排放，具体为：

垃圾焚烧飞灰(氯质量含量18.2％)送入到飞灰储存仓1，飞灰储存仓1中的飞灰通过卸料器2以10kg/h的卸料量进入到制浆罐3中，与第二缓存池进入的滤液混合，通过流量计控制制浆罐中水灰质量比为4.5：1，在转速45rpm条件下经搅拌制浆后的浆液重力自流进入第一水洗池4并与来自第二沉淀池和吸附池的污泥混合1h，然后通过泵进入第一脱水机5，在0.6Mpa条件下压滤脱水20分钟后的滤饼进入第二水洗池7与自来水在空气搅拌功率1.1kW条件下混合后，由泵送入第二脱水机9，在0.6Mpa条件下压滤脱水20分钟后的滤饼为脱氯后的飞灰，即为脱水滤饼(氯含量见表1)，外运到水泥窑资源化协同处置；第二脱水机9的出水进入第二缓存池10并通过泵回收到制浆罐3，通过流量计控制制浆罐3中水与飞灰重量比为4.5：1；第一脱水机5的出水进入第一缓存池6并通过泵进入吹脱塔11，通过风机14在风量15m³/h、功率0.37kW条件下鼓风进行吹脱使空气流量与出水流量比为1000:2，吹脱产生的气体进入吸收塔12，通过泵将硫酸溶液罐13中的质量浓度为50％的硫酸水溶液以硫酸水溶液流量与气体流量比为2:1000的条件使用流量循环泵从硫酸溶液入口泵入吸收塔对吹脱产生的气体进行吸收后从排气口达标排放，硫酸溶液从循环出口回到硫酸溶液罐13形成循环；吹脱塔11吹脱后的水经重力自流入中和池15，同时通过计量泵将质量浓度为31％的盐酸水溶液加入到中和池15中调节溶液pH至6-7后，依次溢流进入加有0.1g/L聚合氯化铝(PAC)水溶液的第一沉淀池16、加有5mg/L聚丙烯酰胺(PAM)水溶液的第二沉淀池17、加有粉末活性炭的吸附池18、加有质量浓度10％次氯酸钠水溶液的氧化池19，最后进入砂滤池20，砂滤出水合格达标(满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准)排海，不合格的则返回继续处理，结果见表1。

表1实施应用测试数据1

实施例2

将实施例1中垃圾焚烧飞灰(氯质量含量18.2％)改为垃圾焚烧飞灰(氯质量含量8.6％)，其他同实施例1，结果见表2。

表2实施应用测试数据2

Claims

1.一种生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置，其特征在于所述装置包括飞灰储存仓、制浆罐、第一水洗池、第一脱水机、第一缓存池、第二水洗池、自来水罐、第二脱水机、第二缓存池、吹脱塔、吸收塔、风机、硫酸溶液罐、中和池、第一沉淀池、第二沉淀池、吸附池、氧化池和砂滤池；所述飞灰储存仓底部设有卸料器；所述制浆罐设有进水口、搅拌器和浆液出口，所述第一水洗池顶部设有进水口，侧面设有出水口，底部设有污泥入口，内部设有搅拌装置；所述第一脱水机和第二脱水机分别设有进水口、出水口和滤饼出口；所述第一缓存池和第二缓存池分别设有进水口和出水口；所述第二水洗池设有滤饼入口、进水口和出水口，内部设有搅拌装置；所述吹脱塔上端设有进水口，顶部设有出气口，底端设有出水口和风机连接口；所述吸收塔顶部设有排气口，底端设有进气口，侧面设有硫酸溶液循环入口和硫酸溶液循环出口；所述砂滤池上部设有排水口；

2.如权利要求1所述生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置，其特征在于所述吹脱塔和吸收塔均为填料塔，均采用鲍尔环或多面空心球为填料，装填量均为塔容积的10-20％。

3.如权利要求1所述生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置，其特征在于所述第一脱水机和第二脱水机均为隔膜板框压滤机或真空脱水机。

4.一种利用权利要求1所述生活垃圾焚烧飞灰水洗脱氯装置处理生活垃圾焚烧飞灰尾水排海的方法，其特征在于所述方法为：

将生活垃圾焚烧飞灰送入飞灰储存仓，通过卸料器进入制浆罐中并与第二缓存池进入的水搅拌混合制成浆液；浆液通过重力自流进入第一水洗池，与第二沉淀池和吸附池中进入的污泥搅拌混合，然后通过泵进入第一脱水机，脱水后的滤饼进入第二水洗池与自来水混合后由泵送入第二脱水机，经第二脱水机脱水后的滤饼即为脱氯后飞灰，外运到水泥窑资源化协同处置；第二脱水机的出水进入第二缓存池并通过泵回收到制浆罐；第一脱水机的出水进入第一缓存池并通过泵进入吹脱塔，开启风机鼓风吹脱，吹脱产生的气体进入吸收塔，通过泵将硫酸溶液罐中的硫酸水溶液循环加入吸收塔中，吸收塔产生的气体从排气口达标排放；吹脱塔吹脱后的水经重力自流入中和池，在中和池中调节溶液pH至6-9后，中和池的水依次溢流进入第一沉淀池、第二沉淀池、吸附池、氧化池，最后进入砂滤池，砂滤出水合格达标排海。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述垃圾焚烧飞灰氯质量含量为3～22％，所述卸料器转速15rpm、功率0.15kW、卸料量10～50kg/h。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于制浆罐搅拌功率0.55kW，搅拌转速不低于30rpm，搅拌反应时间为5～60min，制浆罐中进水与飞灰的质量比为3-6：1。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于第一水洗池搅拌转速30-50rpm，混合时间0.5-1h；第二水洗池搅拌转速30-50rpm，混合时间0.5-1h，第二水洗池中自来水与制浆罐中加入的飞灰质量比为3～6：1。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述吹脱塔为填料塔，其中填料为鲍尔环或多面空心球，填料装填量以吹脱塔容积计为10％-20％；吹脱塔中空气流量与进水流量比为1000:2。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述吸收塔为为填料塔，其中填料为鲍尔环或多面空心球，填料装填量以吹脱塔容积计为10％-20％，所述吸收塔中硫酸溶液流量与进气流量比为1000:2。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述第一沉淀池加有0.2～1g/L聚合氯化铝水溶液，聚合氯化铝加入量以第一沉淀池容积计为0.2～2g/L；所述第二沉淀池加有10～50mg/L聚丙烯酰胺水溶液，聚丙烯酰胺添加量以第二沉淀池容积计为0.2～2g/L；所述氧化池中添加质量浓度10％次氯酸钠水溶液，次氯酸钠用量以氧化池容积计为0.2～2g/L。