CN112723672A - 一种高效生活垃圾焚烧飞灰蒸发系统预处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效生活垃圾焚烧飞灰蒸发系统预处理工艺。生活垃圾焚烧场飞灰针对逆流漂洗、废水处理后清水池出水，采用“臭氧催化氧化+MBR”预处理工艺，进一步削减清水池出水中的TOC浓度、同时分离清水池出水中的杂质颗粒，确保蒸发结晶过程中运行的稳定性，蒸发器短期内也不会因为杂质影响而堵塞、结垢，同时提升了最终产盐的品质。同时本发明方法通过“臭氧催化氧化+MBR”工艺，提升了进入蒸发器中的水质，降低了清水池出水的TOC浓度，提升了后续处理过程中蒸发结晶的稳定性，是高效、经济的生活生活垃圾焚烧飞灰蒸发结晶保障处理工艺。

Description

一种高效生活垃圾焚烧飞灰蒸发系统预处理工艺
技术领域
本发明涉及一种生活生活垃圾飞灰资源化预处理工艺，具体涉及一种高效生活生活垃圾飞灰水洗蒸发系统预处理，属于固体废弃物资源化领域。
背景技术
随着生活生活垃圾处理主流从卫生填埋逐步向生活垃圾焚烧转移，生活生活垃圾焚烧飞灰成为重要的污染物。生活生活垃圾焚烧飞灰指生活生活垃圾焚烧发电厂在烟气净化系统收集而得的残余物，含有苯系物、二噁英等有机污染物和痕量重金属Pb、Cr等。根据《生活生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014) 规定：“生活生活垃圾焚烧飞灰应按危险废物管理”。因此，飞灰必须单独收集，不得与生活生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。
传统的生活生活垃圾废水采用三级水洗工艺，也仅仅能够将生活生活垃圾飞灰中的氯含量降低至1.5％以下，从而增加了后续水泥窑的负荷，对成品水泥来说，水泥中的氯含量需要小于0.06％。
为节约水资源，传统的飞灰水洗废水通过混凝沉淀后，去除钙镁等金属离子后，进入后续清水池，通过保安过滤器或者砂滤等过滤实施进入后续蒸发结晶系统。飞灰水洗后溶液中含有高浓度的氯离子，生化系统难以运行，往往采用物化处理方法，导致进入蒸发器中的有机物和悬浮物难以控制。
中国文献介绍了某煤制气企业碎煤加压气化酚氨回收后废水采用臭氧催化+MBR组合工艺进行废水处理，对COD、氨氮、总氮、总酚都有较高的去除效率。其臭氧催化氧化也是从澄清池中提升进水，利用臭氧的强氧化性，对废水中的难降解有机物进行改性，MBR采用生化系统，MLSS保持在4500mg/L[成学礼, 乔华,纪钦洪.利用生化+臭氧催化氧化+MBR工艺处理煤制气酚氨回收后的废水[J].煤化工,2020,48(3):57-60
中国文献介绍了“MBR+臭氧技术”处理卤化丁基橡胶废水的实验研究，对 COD和AOX(有机卤化物)的处理效率分别高达95/13％和93.72％，从而体现了高效的处理性能[张翠翠,王晨光,叶涛等.水解酸化-MBR-臭氧处理卤化丁基橡胶废水[J].水处理技术,2020,46(4):125-128。
中国发明专利CN202010688831.8公开了一种催化臭氧氧化水中抗生素的方法，采用锰铈/铝镁/氧化铝/四氧化三铁等复合催化剂，其说明催化氧化在提升臭氧的处理效率。
中国发明专利202010574477.6介绍了一种生活垃圾渗滤液浓缩液高级氧化处理装置及工艺，通过臭氧与生活垃圾渗滤液之间充分接触，提高臭氧的利用率，并且防止臭氧氧化处理后产物对外界环境造成的二次污染。
中国文献同样探讨了臭氧催化氧化对污泥的减量作用，同时MBR也广泛应用于污水处理系统，然而在飞灰水洗废水应用缺乏系统的研究和类似先前报道 [顾雪锋.MBR-O3工艺在某精细化工废水处理厂提标改造中的应用研究[J].给水排水,2020,46(2):74-78；张健,A/O-MBR+O3溶胞组合工艺污泥减量及强化脱氮效能与计指研究[M],哈尔滨工业大学，2018。
由于生活生活垃圾焚烧场的管理能力、生活垃圾分类等因素，生活生活垃圾焚烧飞灰由于焚烧炉炉型、运输过程、管理能力，导致生活生活垃圾焚烧飞灰中的组分，除了氯离子含量差异化很大外，其组分复杂、杂质含量很多，特别是有机物含量，会导致蒸发器结垢、结晶盐品质下降。
对进入蒸发器的废水进行预处理，将有助于提升结晶盐的品质和降低蒸发器的结垢概率，增加长期稳定的运营时间。
“臭氧催化氧化+浸没式MBR”处理工艺虽然在水处理领域进行了广泛实践，然而在飞灰水洗废水处理领域鲜有报道，特别是在飞灰水洗蒸发器预处理工段缺乏实践应用探讨。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种高效生活垃圾焚烧飞灰蒸发系统预处理工艺，该方法根据生活生活垃圾焚烧飞灰特性，通过“臭氧催化氧化+浸没式MBR工艺”，对水洗飞灰蒸发系统进行预处理，从而最大程度上维系蒸发工艺的稳定性，是经济可行、高效的生活生活垃圾焚烧飞灰水洗蒸发系统预处理工艺。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种高效生活垃圾焚烧飞灰蒸发系统预处理工艺生活垃圾，包括以下步骤：
(1)臭氧催化氧化：清水池出水通过提升泵提升至臭氧催化氧化装置，臭氧氧化装置采用逆流气液相接触，确保高效催化氧化效率。
(2)MBR过滤系统采用浸没式MBR装置。
作为优选方案，臭氧催化氧化采用空气源臭氧发生器，臭氧投加浓度为 0.5～1.8g O3/g COD，同时配置尾气破坏装置，保证臭氧尾气浓度满足职业健康卫生要求。
作为优选方案，臭氧催化氧化采用氧化塔的形式，逆流接触，接触时间大于20min，同时氧化塔截面流速小于8m/h。
作为优选方案，催化剂采用比表面积大于250m2/g的活性氧化铝作为载体，负载氧化锰，确保产生臭氧氧化过程产生足够的羟基自由基。
作为优选方案，臭氧氧化塔选择奥氏体不锈钢材质或者玻璃钢材质进行制备。
作为优选方案，臭氧催化氧化产生的羟基自由基寿命需要大于10-9s，从而保证氧化效率的高效。
MBR采用PVDF材质，抽吸时间为8min，停机时间为1min，循环反复。
MBR采用浸没式MBR形式，结合离线清洗和在线清洗，其中离线清洗时间为1次/月。
作为优选方案，MBR离线清洗采用酸/碱/柠檬酸/APG混合溶液清洗方式。
作为优选方案，MBR通量选择小于8L/(m2·h)。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明方法创造性得将废水处理中的“臭氧催化氧化+MBR”处理工艺应用至飞灰水洗蒸发系统预处理系统，提升了结晶盐品质、增加了蒸发器的使用效率，具有宽泛和广阔的使用场景。
2.本发明方法工艺臭氧催化氧化中的催化剂材料制备简单、不产生二次污染。
3.本发明采用浸没式MBR，通过增加切向流搅拌，降低了MBR结垢概率。
4.“臭氧催化氧化+MBR”工艺对有机物，包括二噁英都有稳定的去除率，提升了飞灰水洗的资源化路径。
5.本发明全程未采用投加化学药剂，确保全流程系统的稳定运行。
6.本发明方法操作简便，适应性强，可适于不同规模、不同氯含量的飞灰水洗蒸发系统预处理工艺。
附图说明
图1是本发明一种高效生活垃圾焚烧飞灰蒸发系统预处理工艺的过程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例子，进一步阐述本发明的特点，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1：
核心臭氧净化材料(催化材料)采用原材料来源高温焙烧的活性氧化铝颗粒，主要制备工艺如下:
1购买粒径为10mm的商品活性氧化铝，活性氧化铝的主要参数包括：吸附容量大于20％，比表面积大于260m2/g，活性氧化铝采用10mm的筛子进行筛分，充分筛分两次后，去除小粒径的活性氧化铝颗粒，形成均匀活性氧化铝颗粒，采用清水浸洗，去除工业产品的杂质。
2将筛分后的均匀活性氧化铝颗粒浸入容积为2m3的不锈钢容器中，采用2 mol/L的硫酸锰(MnSO4)进行浸泡搅拌，让硫酸锰均匀分布于活性氧化铝的孔径中，浸泡搅拌时间为48h。
3浸泡搅拌后的活性氧化铝颗粒采用高温流化床焙烧，焙烧温度为 1000～1200℃，保证硫酸锰转化为二氧化锰和四氧化三锰。
4焙烧后的材料继续浸泡搅拌48小时，重复步骤3的工作，此工作重复2遍。通过SEM可以观察焙烧后的活性氧化铝颗粒二氧化锰附着情况，从而形成具有二氧化锰附着层的新型净化催化材料，促进了飞灰水洗清水池中有机物的降解速率和去除效率。
实施例2：
针对浙江某飞灰水洗废水处理清水池出水，处理规模是250吨/日，TOC＝26.4 mg/L，直接投加臭氧浓度为36mg/L(未催化情况下)，出水TOC＝21.2mg/L，臭氧催化氧化出水COD＝13.8mg/L，大大提升了臭氧氧化处理效率。
实施例3：
针对浙江某飞灰水洗废水处理清水池出水，处理规模是250吨/日，废水水洗清水池出水浊度＝46NTU，经过“臭氧催化氧化+MBR”系统处理，浸没式超滤设计流量为6.8L/(m2h)，出水浊度＝0.1NTU，结晶盐杂质由0.95％降低至0.45％，大大提升了结晶盐的品质。
实施例4：
针对江苏某飞灰水洗废水处理清水池出水，处理规模是50吨/日，TOC＝22.4 mg/L，直接投加臭氧浓度为30mg/L(未催化情况下)，出水TOC＝19.2mg/L，臭氧催化氧化出水COD＝14.8mg/L，大大提升了臭氧氧化处理效率。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效生活垃圾焚烧飞灰蒸发系统预处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)臭氧催化氧化：清水池出水通过提升泵提升至臭氧催化氧化装置，臭氧氧化装置采用逆流气液相接触，确保高效催化氧化效率；
(2)MBR过滤系统采用浸没式MBR装置。
2.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，臭氧催化氧化采用催化剂为活性氧化铝负载氧化锰，活性氧化铝的粒径为5～8mm，比表面积大于280m2/g。
3.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，臭氧采用空气源臭氧氧化器，投加浓度为0.5～1.8g O3/g COD。
4.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，臭氧氧化塔的接触时间大于25min，截面流速小于8m/s。
5.如权利要求1所述的处理工艺，臭氧催化氧化的催化剂制备采用硫酸锰浸泡烧结方法，烧结温度为600℃。
6.如权利要求1所述的处理工艺，浸没式MBR膜采用抽8min，停1min的运行模式，膜通量位于8～10L/m2·h。
7.如权利要求6所述的处理工艺，其特征在于，MBR膜材质采用中空纤维膜。
8.如权利要求6所述的处理工艺，其特征在于，MBR膜采用离线清洗与在线清洗相结合的方式。
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