CN113399433A - 一种飞灰的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞灰的处理方法。该方法应用于废物焚烧厂，所述方法包括：获取对废物焚烧产生的飞灰进行水洗后的混合溶液；基于所述混合溶液，分离出含氯溶液和含钙残灰；利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液；将所述含钙残灰进行活化，得到活化残灰；将所述碱性溶液和所述活化残灰进行混合，并喷射到所述废物焚烧厂的脱酸塔中。本发明提供的方案能够对固体废弃物焚烧产生的飞灰进行资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及飞灰处理技术领域，尤其涉及一种飞灰的处理方法。
背景技术
废物焚烧产生的飞灰含有大量重金属和二噁英类污染物。
现有技术中，飞灰的主要处理方式是螯合-固化-填埋，但填埋会占用大量土地资源，且难以根除飞灰中氯盐和重金属长期浸出带来的潜在环境危害。利用热处理技术可将飞灰进行资源化利用，例如制备玻璃、水泥和陶粒等建材产品。然而，飞灰中含有较高的氯元素含量会影响建材产品质量，这不利于飞灰的资源化利用。
因此，目前亟待需要一种飞灰的处理方法来解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种飞灰的处理方法，以对固体废弃物焚烧产生的飞灰进行资源化利用。
本发明实施例提供了一种飞灰的处理方法，应用于废物焚烧厂，所述方法包括：
获取对废物焚烧产生的飞灰进行水洗后的混合溶液；
基于所述混合溶液，分离出含氯溶液和含钙残灰；
利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液；
将所述含钙残灰进行活化，得到活化残灰；
将所述碱性溶液和所述活化残灰进行混合，并喷射到所述废物焚烧厂的脱酸塔中。
在一种可能的设计中，基于所述混合溶液，分离出含氯溶液和含钙残灰，包括：
将所述混合溶液进行搅拌，待自然沉淀后，得到位于上层的含氯溶液和位于下层的含钙残灰。
在一种可能的设计中，利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液，包括：
将所述含氯溶液进行浓缩；
利用电解装置对浓缩后的含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
在一种可能的设计中，在利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液之后，还包括：
将所述碱性溶液通入到所述含氯溶液中，以利用所述碱性溶液中的氢氧根离子与所述含氯溶液中的钙镁离子反应生成碱性沉淀来进行除杂；
利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液，包括：
利用电解装置对将除杂后的含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
在一种可能的设计中，在将所述碱性溶液通入到所述含氯溶液中之后，还包括：
将所述废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到所述含氯溶液中，以利用所述烟气中的二氧化碳气体与所述含氯溶液中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀。
在一种可能的设计中，在将所述废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到所述含氯溶液中之后，还包括：
将无机沉淀剂和/或有机沉淀剂通入到所述含氯溶液中，以对所述含氯溶液中的重金属离子进行除杂。
在一种可能的设计中，在将无机沉淀剂和/或有机沉淀剂通入到所述含氯溶液中之后，还包括：
将所述含氯溶液通过阳离子交换树脂，以对所述含氯溶液中的钙镁离子和重金属离子进行二次除杂。
在一种可能的设计中，在利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液之后和在将所述碱性溶液和所述活化残灰进行混合之前，还包括：
将所述碱性溶液通入到一缓冲池内，并将所述废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到所述缓冲池中，得到碳酸氢盐溶液；将得到的碳酸氢盐溶液回流至所述电解装置的阴极侧；
将所述碱性溶液和所述活化残灰进行混合，包括：
将所述碱性溶液、所述碳酸氢盐溶液和所述活化残灰进行混合。
由上述方案可知，本发明提供的处理方法通过先将废物焚烧产生的飞灰进行水洗，然后分离得到含氯溶液和含钙残灰，接着分别对含氯溶液和含钙残灰进行电解和活化处理，得到碱性溶液和活化残灰，最后将碱性溶液和活化残灰进行混合，并喷射到废物焚烧厂的脱酸塔中，如此实现了对废物焚烧产生的飞灰进行资源化利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以基于这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一个实施例提供的飞灰的处理方法的流程示意图；
图2为本发明另一个实施例提供的飞灰的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一个实施例提供的飞灰的处理方法的流程示意图。请参阅图1，该处理方法应用于废物焚烧厂，废物焚烧厂包括垃圾焚烧厂和危废焚烧厂。其中，废物焚烧厂包括沿烟气的流动方向依次设置的焚烧炉、余热锅炉、脱酸塔和除尘器。
该处理方法包括：
步骤101、获取对废物焚烧产生的飞灰进行水洗后的混合溶液。
在本步骤中，由于废物焚烧产生的飞灰中含有较多的可溶性氯盐，因此可以通过水洗的方式将这部分可溶性氯盐从飞灰中分离。其中，废物焚烧产生的飞灰可以是从除尘器中获取到的飞灰，也可以是从脱酸塔和除尘器中共同获取到的飞灰。水洗过程中固液比取1:1.5～4为宜。
步骤102、基于混合溶液，分离出含氯溶液和含钙残灰。
在本步骤中，由于混合溶液当中含有含氯的液相和含钙的固相，为了更好地对二者进行处理，有必要将二者从混合溶液中分离出来。
在一些实施方式中，步骤102可以包括如下步骤：
将混合溶液进行搅拌，待自然沉淀后，得到位于上层的含氯溶液和位于下层的含钙残灰。
在该实施例中，通过搅拌可以使飞灰和水更加充分地混合，这样飞灰中的可溶性氯盐会更易溶于水中，进而可以进一步降低了飞灰中的氯含量。
步骤103、利用电解装置对含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
在本步骤中，由于含氯溶液含有较多的氯元素，这部分氯元素可以通过电解的方式进行回收利用，以在电解装置的阳极侧产生氯气，同时在阴极侧产生氢气和碱性溶液，其中该碱性溶液含有大量的氢氧根离子和金属阳离子。如果这些金属阳离子中，存在钙镁离子和重金属离子，则会与氢氧根离子反应产生碱性沉淀，产生的碱性沉淀可能会吸附在电解装置的隔膜(或离子膜)上，从而会影响电解效率。下文会详细说明对这部分会产生沉淀的金属阳离子进行除杂的过程。
在一些实施方式中，步骤103可以包括如下步骤：
将含氯溶液进行浓缩；
利用电解装置对浓缩后的含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
在该实施例中，由于含氯溶液的氯离子浓度可能不会很高，这不利于对其进行电解，为此可以通过浓缩的方式将氯离子浓度升高，从而有利于后续的电解。
在一些实施方式中，浓缩的方式可以采用浓缩膜，由于浓缩过程需要热量，因此可以利用余热锅炉产生的热量。
此外，浓缩的过程会产生高纯水，为了对产生的高纯水进行循环利用个，可以考虑将产生的高纯水与飞灰混合，以对飞灰进行水洗。
当然，为了提高含氯溶液的氯离子浓度，还可以选择在含氯溶液中配置熔盐，在此不进行赘述。
步骤104、将含钙残灰进行活化，得到活化残灰。
在本步骤中，为了使含钙残灰能够得到有效利用，可以对其进行活化，从而使得含钙残灰中被惰性物质包裹的活性组分重新暴露，激发含钙残灰中潜在的活性组分，提高含钙残灰的吸附性能。
在一些实施方式中，活化的方式包括但不限于：热处理、机械力和化学法。其中，热处理活化是指将含钙残灰加热至300-500℃的高温；机械力活化是指通过研磨、球磨等方法将含钙残灰进行机械力处理；化学法活化是指向含钙残灰中添加碱性物质，以将残灰中的部分物质转化为含氢氧根的碱性物质。
步骤105、将碱性溶液和活化残灰进行混合，并喷射到废物焚烧厂的脱酸塔中。
在本实施例中，为了实现物质的循环利用，可以将碱性溶液和活化残灰进行混合，并喷射到废物焚烧厂的脱酸塔中，如此一方面可以降低脱酸成本，另一方面可以促进飞灰的资源化利用。
可见，在图1所示的流程图中，上述处理方法通过先将废物焚烧产生的飞灰进行水洗，然后分离得到含氯溶液和含钙残灰，接着分别对含氯溶液和含钙残灰进行电解和活化处理，得到碱性溶液和活化残灰，最后将碱性溶液和活化残灰进行混合，并喷射到废物焚烧厂的脱酸塔中，如此实现了对废物焚烧产生的飞灰进行资源化利用。
下面描述对含氯溶液中的能够在电解装置的阴极侧产生沉淀的金属阳离子进行除杂的过程。其中，这部分金属阳离子包括钙镁离子和重金属离子，而重金属离子包括但不限于铅离子、铬离子、锌离子、锰离子和铜离子。
在本发明一个实施例中，在步骤103之后，还包括：
步骤1031、将碱性溶液通入到含氯溶液中，以利用碱性溶液中的氢氧根离子与含氯溶液中的钙镁离子反应生成碱性沉淀来进行除杂。
需要说明的是，此处的除杂并不意味着完全将含氯溶液中的钙镁离子除去(因为这涉及到较多的耦合工艺，工艺复杂且成本高)。碱性溶液主要是为氢氧化钠溶液，碱性沉淀主要是氢氧化镁和氢氧化钙沉淀。
在该实施例中，步骤103包括：
利用电解装置对除杂后的含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
通过将含氯溶液中的部分会与氢氧根离子产生沉淀的金属阳离子进行除杂，可以有效提高电解效率。
进一步地，在本发明一个实施例中，在步骤1031之后，还包括：
步骤1032、将废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到含氯溶液中，以利用烟气中的二氧化碳气体与含氯溶液中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀。
在该实施例中，为了进一步降低钙离子的含量，可以利用烟气中的二氧化碳气体。不过，生成碳酸钙沉淀的前提是二氧化碳气体相对于钙离子的量是不足的。
进一步地，在本发明一个实施例中，在步骤1032之后，还包括：
步骤1033、将无机沉淀剂和/或有机沉淀剂通入到含氯溶液中，以对含氯溶液中的重金属离子进行除杂。
在该实施例中，由于重金属离子不仅会与氢氧根离子产生沉淀，还会影响环境，因此有必要对重金属离子进行除杂。在一些实施方式中，无机沉淀剂可以是碳酸钠和硫化钠，有机沉淀剂可以是TMT-102、MT-103和RS-2658。实验结果表明，同时向含氯溶液中通入无机沉淀剂和有机沉淀剂的重金属离子的除杂效果最好，可以高达98％左右。
进一步地，在本发明一个实施例中，在步骤1033之后，还包括：
步骤1034、将含氯溶液通过阳离子交换树脂，以对含氯溶液中的钙镁离子和重金属离子进行二次除杂。
在该实施例中，由于步骤1031-1033中的除杂，并非完全除杂，为了提高钙镁离子和重金属离子的除杂效果，可以进一步地将含氯溶液通过阳离子交换树脂，从而将钙镁离子和重金属离子过滤掉。
进一步地，在本发明一个实施例中，为了进一步解决钙镁等离子影响电解效率的技术问题，可以在电解装置的隔膜朝向阴极侧的端面设置半透膜，其中，该半透膜能够使离子通过且能够吸附碱性沉淀。如此，生成的碱性沉淀也不会被吸附到隔膜上，从而可以保证阴阳离子正常的交换。
进一步地，在本发明一个实施例中，在步骤103之后和在步骤105之前，还包括：
将碱性溶液通入到一缓冲池内，并将废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到缓冲池中，得到碳酸氢盐溶液；
将得到的碳酸氢盐溶液回流至电解装置的阴极侧。
在该实施例中，得到的碳酸氢盐溶液可以再次通入到电解装置的阴极侧，这样即便电解装置的阴极侧会产生氢氧根离子，那么也会随着溶液的流向循环流入缓冲池内，因此在电解装置的阴极侧不会产生碱性沉淀，从而可以防止电解装置的电解效率下降。
在该实施例中，步骤105具体包括：
将碱性溶液、碳酸氢盐溶液和活化残灰进行混合。
为了提高脱酸效果，可以将碱性溶液、碳酸氢盐溶液和活化残灰进行混合，然后喷射到脱酸塔中。
需要说明的是，本发明实施例中的碱性溶液是指含有氢氧根离子的溶液，例如氢氧化钠溶液，实际上碳酸氢盐溶液也是呈碱性的溶液，但是为了描述方便，故将碳酸氢盐溶液和碱性溶液分开定义。
图2为本发明一个实施例提供的飞灰的处理方法的流程示意图。请参阅图2，下面对本发明实施例提供的飞灰的处理方法的完整流程进行描述。其中，该完整流程并非指的是最开始的流程，而是指的是处理稳定时的完整流程，例如下面的步骤204中的碱性溶液不可能在最开始从步骤208获得。
步骤201、获取对废物焚烧产生的飞灰进行水洗后的混合溶液。
步骤202、基于混合溶液，分离出含氯溶液和含钙残灰。
步骤203、将含氯溶液进行浓缩。
步骤204、将碱性溶液通入到含氯溶液中，以利用碱性溶液中的氢氧根离子与含氯溶液中的钙镁离子反应生成碱性沉淀来进行除杂。其中，碱性溶液是由步骤208获得。
步骤205、将废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到含氯溶液中，以利用烟气中的二氧化碳气体与含氯溶液中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀。
步骤206、将无机沉淀剂和/或有机沉淀剂通入到含氯溶液中，以对含氯溶液中的重金属离子进行除杂。
步骤207、将含氯溶液通过阳离子交换树脂，以对含氯溶液中的钙镁离子和重金属离子进行二次除杂。
步骤208、利用电解装置对除杂后的含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
步骤209、将碱性溶液通入到一缓冲池内，并将废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到缓冲池中，得到碳酸氢盐溶液。
步骤210、将得到的碳酸氢盐溶液回流至电解装置的阴极侧。
步骤211、将碱性溶液、碳酸氢盐溶液和活化残灰进行混合，并喷射到废物焚烧厂的脱酸塔中。
可以理解的是，图2所示的处理方法与图1所示的处理方法具有相同的有益效果，在此不进行赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种飞灰的处理方法，其特征在于，应用于废物焚烧厂，所述方法包括：
获取对废物焚烧产生的飞灰进行水洗后的混合溶液；
基于所述混合溶液，分离出含氯溶液和含钙残灰；
利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液；
将所述含钙残灰进行活化，得到活化残灰；
将所述碱性溶液和所述活化残灰进行混合，并喷射到所述废物焚烧厂的脱酸塔中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述混合溶液，分离出含氯溶液和含钙残灰，包括：
将所述混合溶液进行搅拌，待自然沉淀后，得到位于上层的含氯溶液和位于下层的含钙残灰。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液，包括：
将所述含氯溶液进行浓缩；
利用电解装置对浓缩后的含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液之后，还包括：
将所述碱性溶液通入到所述含氯溶液中，以利用所述碱性溶液中的氢氧根离子与所述含氯溶液中的钙镁离子反应生成碱性沉淀来进行除杂；
利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液，包括：
利用电解装置对除杂后的含氯溶液进行电解，得到碱性溶液。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在将所述碱性溶液通入到所述含氯溶液中之后，还包括：
将所述废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到所述含氯溶液中，以利用所述烟气中的二氧化碳气体与所述含氯溶液中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在将所述废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到所述含氯溶液中之后，还包括：
将无机沉淀剂和/或有机沉淀剂通入到所述含氯溶液中，以对所述含氯溶液中的重金属离子进行除杂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在将无机沉淀剂和/或有机沉淀剂通入到所述含氯溶液中之后，还包括：
将所述含氯溶液通过阳离子交换树脂，以对所述含氯溶液中的钙镁离子和重金属离子进行二次除杂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用电解装置对所述含氯溶液进行电解，得到碱性溶液之后和在将所述碱性溶液和所述活化残灰进行混合之前，还包括：
将所述碱性溶液通入到一缓冲池内，并将所述废物焚烧厂的除尘器后的烟气通入到所述缓冲池中，得到碳酸氢盐溶液；
将得到的碳酸氢盐溶液回流至所述电解装置的阴极侧；
将所述碱性溶液和所述活化残灰进行混合，包括：
将所述碱性溶液、所述碳酸氢盐溶液和所述活化残灰进行混合。
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