CN114789187A - 一种填埋场固化飞灰水洗系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种填埋场固化飞灰水洗系统和方法，所述方法包括将填埋场中螯合后的飞灰经湿磨方法后进行水洗脱氯处理。本发明经湿磨和三级水洗后降低固化飞灰中氯元素的含量，尤其是降低固化飞灰中如Freidel’s盐等不溶性氯盐的含量，有效的避免了原飞灰中氯元素过多对后续水泥窑设备造成的腐蚀破坏，提高了水泥窑协同处置飞灰的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及固体废物处置领域，具体涉及一种填埋场固化飞灰水洗系统和方法。
背景技术
随着我国工业化的快速发展及居民生活水平的稳定提高，城镇生活垃圾产量呈现逐步上升的趋势。根据国家统计局的年鉴报告，我国2019年的城镇生活垃圾清运量为2.42亿吨，当前处理生活垃圾的主流方式为焚烧，采用焚烧法处理生活垃圾具有减量化效果好和资源利用率高等优点，但在焚烧过程中会产生相当于原垃圾质量3％～8％的焚烧飞灰，飞灰中由于含有较高含量的氯和重金属，以及高毒性、极易导致生物体致畸、致癌、致突变的二噁英，对环境及生物体存在较大的潜在风险，因此是国内外明确规定的危险废物。
飞灰中氯盐、重金属及痕量二噁英安全处置是解决飞灰的环境问题、实现飞灰资源化利用的关键前提。国内外学者已经针对飞灰的安全处置开展了大量研究与示范工作，目前飞灰资源化和无害化方法大致可分为固化/稳定化、热处理、分离萃取、水热处理、水泥窑协同处置和填埋技术。
水泥、石灰固化飞灰，虽然成本低，飞灰固化后物理力学特性好，但增重和增容较大，且随着时间增长，重金属又重新释放危险。化学药剂稳定化飞灰，虽然成本高，但固化不增容或少增容，处理效果稳定，由于水泥类固化剂添加很少，呈螯合散粒状。不同的固化剂、稳定剂所形成的固化飞灰将直接影响飞灰填埋作业方法、渗滤液水质、渗滤液处理方法，进而造成固化飞灰填埋场设计中的不确定性，使填埋场无法正常持续运行。
焚烧飞灰中主要元素包括Si、Ca、Al、Fe等，与水泥原料成分相似，可替代部分水泥原料。根据《2017年国家先进污染防治技术目录(固体废物处理处置领域)》中相关推荐技术，生活垃圾焚烧飞灰经过逆流水洗和固液分离，得到的脱氯飞灰可作为水泥原料进行协同处置，实现焚烧飞灰的无害化、减量化和资源化。《国家危险废物名录》明确指出，生活垃圾焚烧飞灰满足《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485-2013)可进入水泥窑协同处置。所以现考虑将填埋场固化飞灰挖出，经水洗去除氯后进入水泥窑协同处理。
但是，由于固化飞灰中除了NaCl、KCl等可溶性氯盐外，还有诸如AlOCl、Friedel’s盐((3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O))等非水溶性氯盐存在，不可溶性氯很难通过水洗去除。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种填埋场固化飞灰水洗系统和方法，解决了填埋场挖出固化飞灰难以高效的水洗脱氯处理的技术难题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供了一种填埋场固化飞灰水洗系统，包括：
储灰仓，用于存储经初步破碎后的固化飞灰；
湿磨系统，与储灰仓连接，用于将来自于储灰仓的经初步破碎后的固化飞灰搅拌成浆料；
一级水洗池，与湿磨系统连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
二级水洗池，与一级水洗池连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
三级水洗池，与二级水洗池连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
CO2供气系统，分别与一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池连接，用于储存和输送CO2；
药剂储存系统，分别与一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池连接，用于储存和输送醋酸溶液；
水泥窑，三级水洗池沉淀物经过脱氯和烘干后，最终进入水泥窑。
进一步地，所述系统还包括：
第一箱式压滤机，连接于一级水洗池与二级水洗池之间；
第二箱式压滤机，连接于二级水洗池与三级水洗池之间，并与一级水洗池连接；和，
第三箱式压滤机，连接于三级水洗池与水泥窑之间，并与二级水洗池连接；
废水处理系统，与第一箱式滤压机连接，第一箱式滤压机中的滤液进入所述废水处理系统中进行处理；
所述第一箱式压滤机和第二箱式压滤机将沉淀物送到下一个水洗池中；
所述第三箱式压滤机用于将沉淀物送到下一个水洗池中，同时滤液回流到上一级水洗池中。
进一步地，所述系统还包括：
链式输灰系统，飞灰从储灰仓通过链式输灰系统输送进入湿磨系统；
pH计，分别设置于所述一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池池内，用于实时监测混合液pH值，并将监测结果反馈至所述药剂储存系统。
进一步地，所述系统还包括：
微孔CO2曝气系统，在一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池的底部，分别设置有微孔CO2曝气系统与连接所述CO2供气系统连接；所述CO2供气系统通过微孔CO2曝气系统向池内持续供气。
本发明的另一方面，提供了一种基于前述水洗系统的填埋场固化飞灰水洗方法，包括：
固化飞灰经初步破碎后储存在储灰仓，飞灰从储灰仓输送进入湿磨系统，飞灰在湿磨系统被搅拌成浆料，浆料依次通过一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池进行搅拌的同时进行脱氯处理，浆料在相应水洗池前端进行搅拌，搅拌后待浆料在相应水洗池后部充分沉淀，在一级水洗池后部、二级水洗池后部和三级水洗池后部的厢式压滤机分别将沉淀物送到下一个水洗池中，同时滤液回流到上一级水洗池中，即第三箱式滤压机中的滤液回流到二级水洗池中，第二箱式滤压机中的滤液回流到一级水洗池中，第一箱式滤压机中的滤液进入废水处理系统中；沉淀物经过脱氯和烘干后，最终进入水泥窑。
进一步地，飞灰从储灰仓通过链式输灰系统输送进入湿磨系统。
进一步地，所述一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池中水灰比保持在(2～3):1，池中混合液的pH值维持在3～5。
进一步地，CO2供气系统通过管道将CO2输送到均匀分布在一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池底部的微孔CO2曝气系统向池内持续供气，CO2供气流量为35-350m3/h。
进一步地，所述药剂储存系统中储存有醋酸溶液，其可通过管道分别向一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池中添加醋酸溶液；池内的pH计实时监测混合液pH值，并将实时监测结果反馈至所述药剂储存系统；所述药剂储存系统根据所述实时监测数据，自动打开或关闭输送阀门，调整添加醋酸溶液的量。
进一步地，所述湿磨系统将固化飞灰与水以1:(1～3)的固液比混合后在磨机中进行球磨，同时加入铁盐促进固化飞灰中不溶性氯化物的溶解，经湿磨方法后，固化飞灰形成浆液。
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：
本发明提供了一种填埋场固化飞灰水洗系统和方法，有效地将固化飞灰中各种形式的氯经三级水洗系统水洗后脱除，以便固化飞灰进入水泥窑进行协同处理。本系统可以缓解填埋场的工作压力，提高工作效率，挖出后的飞灰实现了资源的循环利用；水洗系统降低了飞灰中氯元素的含量，水洗方法可将固化飞灰中不溶性的AlOCl、Friedel’s盐等氯离子溶解，提高了氯离子的脱除效果，极大的降低了氯的污染。经本发明水洗系统处理后的固化飞灰，满足《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485-2013)中的要求，可直接进入水泥窑进行协同处理。
附图说明
图1是本发明实施例的系统流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。
本发明的第一个实施例提供了一种填埋场固化飞灰水洗系统，如图1所示。包括：
储灰仓，用于存储经初步破碎后的固化飞灰；
湿磨系统，与储灰仓连接，用于将来自于储灰仓的经初步破碎后的固化飞灰搅拌成浆料；
一级水洗池，与湿磨系统连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
二级水洗池，与一级水洗池连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
三级水洗池，与二级水洗池连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
CO2供气系统，分别与一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池连接，用于储存和输送CO2；
药剂储存系统，分别与一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池连接，用于储存和输送醋酸溶液；和，
水泥窑，三级水洗池沉淀物经过脱氯和烘干后，最终进入水泥窑。
优选地，所述系统还包括：
第一箱式压滤机，连接于一级水洗池与二级水洗池之间；
第二箱式压滤机，连接于二级水洗池与三级水洗池之间，并与一级水洗池连接；和，
第三箱式压滤机，连接于三级水洗池与水泥窑之间，并与二级水洗池连接；
废水处理系统，与第一箱式滤压机连接，第一箱式滤压机中的滤液进入所述废水处理系统中进行处理；
所述第一箱式压滤机和第二箱式压滤机将沉淀物送到下一个水洗池中；
所述第三箱式压滤机用于将沉淀物送到下一个水洗池中，同时滤液回流到上一级水洗池中。
优选地，所述系统还包括：
链式输灰系统，飞灰从储灰仓通过链式输灰系统输送进入湿磨系统；和，
pH计，分别设置于所述一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池池内，用于实时监测混合液pH值，并将监测结果反馈至所述药剂储存系统。
优选地，所述系统还包括：
微孔CO2曝气系统，在一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池的底部，分别设置有微孔CO2曝气系统与连接所述CO2供气系统连接；所述CO2供气系统通过微孔CO2曝气系统向池内持续供气。
本发明的另一实施例，提供了一种基于前述水洗系统的填埋场固化飞灰水洗方法，所述方法是将填埋场固化飞灰挖出后初步破碎至细粒，经三级水洗系统水洗脱氯后，进入水泥窑处理。
一种基于前述水洗系统的填埋场固化飞灰水洗方法包括：
固化飞灰经初步破碎后储存在储灰仓，飞灰从储灰仓输送进入湿磨系统，飞灰在湿磨系统被搅拌成浆料，浆料依次通过一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池进行搅拌的同时进行脱氯处理，浆料在相应水洗池前端进行搅拌，搅拌后待浆料在相应水洗池后部充分沉淀，在一级水洗池后部、二级水洗池后部和三级水洗池后部的厢式压滤机分别将沉淀物送到下一个水洗池中，同时滤液回流到上一级水洗池中，即第三箱式滤压机中的滤液回流到二级水洗池中，第二箱式滤压机中的滤液回流到一级水洗池中，第一箱式滤压机中的滤液进入废水处理系统中；沉淀物经过脱氯和烘干后，最终进入水泥窑。
优选地，飞灰从储灰仓通过链式输灰系统输送进入湿磨系统。
优选地，所述一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池中水灰比保持在(2～3):1，池中混合液的pH值维持在3～5。
优选地，CO2供气系统通过管道将CO2输送到均匀分布在一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池底部的微孔CO2曝气系统向池内持续供气，以溶解Friedel’s盐等不可溶性氯盐。CO2供气流量为35-350m3/h。
优选地，所述药剂储存系统中储存有醋酸溶液，其可通过管道分别向一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池中添加醋酸溶液；池内的pH计实时监测混合液pH值，并将实时监测结果反馈至所述药剂储存系统；所述药剂储存系统根据所述实时监测数据，自动打开或关闭输送阀门，调整添加醋酸溶液的量，使混合液的pH值始终维持在3～5，以溶解AlOCl等不可溶性氯。
优选地，所述湿磨系统将固化飞灰与水以1:(1～3)的固液比混合后在磨机中进行球磨，同时加入铁盐促进固化飞灰中不溶性氯化物的溶解，经湿磨方法后，固化飞灰形成浆液。
优选地，三级水洗池中加入自来水。
经本发明中三级水洗系统处理后的固化飞灰，满足《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》(GB30485-2013)中的要求，可进入水泥窑进行协同处理。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在实际应用中，可以根据需要而将上述步骤进行再分解或者组合，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的步骤的名称，仅仅是为了区分各个步骤，不视为对本发明的不当限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种填埋场固化飞灰水洗系统，其特征在于，包括：
储灰仓，用于存储经初步破碎后的固化飞灰；
湿磨系统，与储灰仓连接，用于将来自于储灰仓的经初步破碎后的固化飞灰搅拌成浆料；
一级水洗池，与湿磨系统连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
二级水洗池，与一级水洗池连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
三级水洗池，与二级水洗池连接，用于对所述浆料进行搅拌的同时进行脱氯处理；
CO2供气系统，分别与一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池连接，用于储存和输送CO2；
药剂储存系统，分别与一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池连接，用于储存和输送醋酸溶液；
水泥窑，三级水洗池沉淀物经过脱氯和烘干后，最终进入水泥窑。
2.根据权利要求1所述的水洗系统，其特征在于，还包括：
第一箱式压滤机，连接于一级水洗池与二级水洗池之间；
第二箱式压滤机，连接于二级水洗池与三级水洗池之间，并与一级水洗池连接；
第三箱式压滤机，连接于三级水洗池与水泥窑之间，并与二级水洗池连接；
废水处理系统，与第一箱式滤压机连接，第一箱式滤压机中的滤液进入所述废水处理系统中进行处理；
所述第一箱式压滤机和第二箱式压滤机将沉淀物送到下一个水洗池中；
所述第三箱式压滤机用于将沉淀物经过脱氯和烘干后进入水泥窑，同时滤液回流到上一级水洗池中。
3.根据权利要求2所述的水洗系统，其特征在于，还包括：
链式输灰系统，飞灰从储灰仓通过链式输灰系统输送进入湿磨系统；
pH计，分别设置于所述一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池池内，用于实时监测混合液pH值，并将监测结果反馈至所述药剂储存系统。
4.根据权利要求3所述的水洗系统，其特征在于，还包括：
微孔CO2曝气系统，在一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池的底部，分别设置有微孔CO2曝气系统与连接所述CO2供气系统连接；所述CO2供气系统通过微孔CO2曝气系统向池内持续供气。
5.一种基于权利要求1至4任一项水洗系统的填埋场固化飞灰水洗方法，其特征在于：
固化飞灰经初步破碎后储存在储灰仓，飞灰从储灰仓输送进入湿磨系统，飞灰在湿磨系统被搅拌成浆料，浆料依次通过一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池进行搅拌的同时进行脱氯处理，浆料在相应水洗池前端进行搅拌，搅拌后待浆料在相应水洗池后部充分沉淀，搅拌后待浆料充分沉淀，在一级水洗池后部、二级水洗池后部和三级水洗池后部的厢式压滤机分别将沉淀物送到下一个水洗池中，同时滤液回流到上一级水洗池中，即第三箱式滤压机中的滤液回流到二级水洗池中，第二箱式滤压机中的滤液回流到一级水洗池中，第一箱式滤压机中的滤液进入废水处理系统中；沉淀物经过脱氯和烘干后，最终进入水泥窑。
6.根据权利要求5所述的水洗方法，其特征在于：
飞灰从储灰仓通过链式输灰系统输送进入湿磨系统。
7.根据权利要求5所述的水洗方法，其特征在于：所述一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池中水灰比保持在2～3:1，池中混合液的pH值维持在3～5。
8.根据权利要求5所述的一种填埋场固化飞灰水洗方法，其特征在于：CO2供气系统通过管道将CO2输送到均匀分布在一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池底部的微孔CO2曝气系统向池内持续供气，CO2供气流量为35-350m3/h。
9.根据权利要求5所述的水洗方法，其特征在于：所述药剂储存系统中储存有醋酸溶液，其可通过管道分别向一级水洗池、二级水洗池、三级水洗池中添加醋酸溶液；池内的pH计实时监测混合液pH值，并将实时监测结果反馈至所述药剂储存系统；所述药剂储存系统根据所述实时监测数据，自动打开或关闭输送阀门，调整添加醋酸溶液的量。
10.根据权利要求5所述的水洗方法，其特征在于：所述湿磨系统将固化飞灰与水以1:1～3的固液比混合后在磨机中进行球磨，同时加入铁盐促进固化飞灰中不溶性氯化物的溶解，经湿磨方法后，固化飞灰形成浆液。
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