CN115093066A - 一种飞灰水洗液资源化回收处理系统及其工艺 - Google Patents

一种飞灰水洗液资源化回收处理系统及其工艺 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种飞灰水洗资源化回收处理系统，包括水质净化单元、离子分离膜、双极性离子交换膜、酸处理装置、碱处理装置，离子分离膜连接水质净化单元，双极性离子交换膜的一端连接离子分离膜，双极性离子交换膜的另一端并联连接酸处理装置以及碱处理装置，双极性离子交换膜适于对离子分离膜输出液体以得到酸液和碱液，得到的所述酸液适于进入酸处理装置内，得到的所述碱液适于进入碱处理装置内，本申请能够将飞灰水洗液中的盐制成相应的酸和碱，并将其回用于水质净化单元，降低其运行过程中药剂的消耗，减少整个系统的运行费用，同时产生的碱液也能吸收水泥窑尾气中的CO2，实现以废治废，在降低碳排放的同时也能实现飞灰水洗液的资源化利用。

Description

一种飞灰水洗液资源化回收处理系统及其工艺
技术领域
本申请涉及环保技术领域，尤其涉及一种飞灰水洗液资源化回收处理系统及其工艺。
背景技术
垃圾焚烧飞灰含有大量有毒有害物质，同时含有大量盐分，目前最有效的处置方式是采用水洗脱盐+水泥窑协同处置技术对飞灰进行资源化处置。由于飞灰水洗液中主要盐分为氯化钠和氯化钾，常规技术对飞灰水洗液进行净化处理后采用蒸发结晶分盐技术，通过不同物料在不同温度下溶解度的差异实现物料分离，产生工业副产物氯化钠和氯化钾结晶盐。其中，氯化钠副产品由于市场价值低，产量大，通常会遇到无法处置的问题，而且花费巨额费用提取出来的副产物积压在仓库，易造成资源的浪费，同时也会造成二次环境污染的隐患。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本申请的一个目的在于提供一种飞灰水洗资源化回收处理系统，能够将飞灰水洗液中的盐转化为酸和碱，并对酸碱进行利用，能够减少外界引入的酸碱药剂，降低系统运行费用，同时减少系统外加的盐分，实现资源充分利用。
为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种飞灰水洗液资源化回收处理系统，包括水质净化单元、离子分离膜、双极性离子交换膜、酸处理装置、碱处理装置，所述离子分离膜连接所述水质净化单元，所述离子分离膜连接所述水质净化单元，所述离子分离膜用于截留所述水质净化单元输入的液体中的杂质离子，所述双极性离子交换膜的一端连接所述离子分离膜，所述双极性离子交换膜的另一端并联连接所述酸处理装置以及所述碱处理装置，所述双极性离子交换膜用于处理所述离子分离膜输出液体以得到酸液和碱液，得到的所述酸液适于进入所述酸处理装置内，得到的所述碱液得以进入所述碱处理装置内。
作为一种优选，所述酸处理装置包括产酸箱以及膜浓缩装置，所述产酸箱的一端连接所述双极性离子交换膜，所述产酸箱的另一端并联连接所述水质净化单元以及所述膜浓缩装置。
作为另一种优选，所述碱处理装置包括产碱箱、固碳装置以及碱浓缩装置，所述产碱箱的一端连接所述双极性离子交换膜，所述产碱箱的另一端分别并联连接所述固碳装置、所述碱浓缩装置以及所述水质净化单元。
进一步优选，所述离子分离膜为NF膜，所述离子分离膜适于将飞灰水洗液中的硫酸根离子和二价离子截留并输送回所述水质净化单元。
进一步地，所述NF膜的过滤精度为0.001μm。
进一步地，所述固碳装置设有回流管，所述回流管的一端连接所述固碳装置，所述回流管的另一端连接所述水质净化单元，所述固碳装置适于吸收水泥窑尾气中的CO2并生产碳酸钠，产生的碳酸钠适于用作所述水质净化单元中的除硬剂。
进一步地，所述双极性离子交换膜适于生产4％～8％的盐酸，且所述双极性离子交换膜生产的盐酸全部进入所述产酸箱内，所述产酸箱内的一部分盐酸回流至所述水质净化单元，并用于对所述水质净化单元的pH进行调节，所述产酸箱内的另一部分盐酸流至所述膜浓缩装置，所述膜浓缩装置用于将盐酸浓度浓缩至12％～15％。
进一步地，所述双极性离子交换膜适于生产4％～8％的碱液，且所述双极性离子交换膜生产的碱液全部进入所述产碱箱内，所述产碱箱内一部分碱液回流至所述水质净化单元，并用于对所述水质净化单元的pH进行调节，所产碱箱内另一部分碱液进入所述固碳装置，进入所述固碳装置中的碱液适于吸收水泥窑尾气中的CO2，所述产碱箱内还有一部分碱液进入所述碱浓缩装置，所述碱浓缩装置适于将碱液的浓度浓缩至15％～30％。
一种飞灰水洗资源化回收处理工艺，包括以下步骤：
S100，对飞灰水洗液进行水洗净化；
S200，将水洗净化后的飞灰水洗液输送至离子分离膜内，所述离子分离膜适于对飞灰水洗液中的杂质离子进行去除；
S300，将所述步骤S200中处理后的飞灰水洗液输送至所述双极性离子交换膜内，所述双极性离子交换膜适于将飞灰水洗液中的盐转化为相应的酸和碱；
S400，将所述步骤S300中生产的酸输送至产酸箱内，将所述步骤S300中生产的碱输送至产碱箱内；
S500，产酸箱内一部分酸夜以及产碱箱内的一部分碱液分别回流至步骤S100中水质净化单元并用于调节其pH；产酸箱内另一部分酸液进入膜浓缩装置进行浓缩，并用于外售，产碱箱内一部分碱液进入碱浓缩装置进行浓缩，并用于外售；产碱箱还有一部分碱液输送至固碳装置内，用于吸收水泥窑尾气中的CO2；
S600，所述步骤S500中固碳装置中的碱液吸收CO2后生产碳酸钠/碳酸氢钠，其中生产的碳酸钠输送至步骤S100中的水质净化单元内。
与现有技术相比，本申请的有益效果在于：
(1)其采用双极性离子交换膜制酸碱，应用于飞灰水洗液水质净化单元，减少外界引入的酸碱药剂，降低系统运行费用，同时减少系统外加的盐分，实现资源充分利用；
(2)设置双极性离子交换膜，将飞灰水洗液中的盐转化为对应的酸和碱，能够减少或取消后续蒸发分盐结晶系统，降低系统投资和运行能耗；
(3)双极性离子交换膜产生的碱液可用于吸收水泥窑尾气中的CO2，降低CO2排放量，在降碳的同时实现资源化利用，产生的碳酸钠或碳酸氢钠可以用于水质净化单元的药剂，降低系统运行药剂费用，减少外界引入的盐份。
附图说明
图1为本申请中飞灰水洗资源化回收处理系统的结构示意图。
图2为本申请中飞灰水洗资源化回收处理系统的结构流程图。
图中：1、飞灰水洗资源化回收处理系统；10、水质净化单元；20、离子分离膜；30、双极性离子交换膜；40、酸处理装置；41、产酸箱；42、膜浓缩装置；50、碱处理装置；51、产碱箱；52、固碳装置；521、回流管；53、碱浓缩装置。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1-2所示的一种飞灰水洗资源化回收处理系统1，包括水质净化单元10、离子分离膜20、双极性离子交换膜30、酸处理装置40、碱处理装置50，离子分离膜20连接水质净化单元10，水质净化单元10适于对飞灰水洗液进行水洗净化，离子分离膜20适于对水质净化单元10中的飞灰水洗液中的杂质离子进行截留，具体的，离子分离膜20适于对飞灰水洗液进行预处理，去除飞灰水洗液中的硫酸根和其他杂质离子，使得其不会干扰双极性离子交换膜30生产酸液和碱液，双极性离子交换膜30的一端连接离子分离膜20，双极性离子交换膜30的另一端并联连接酸处理装置40以及碱处理装置50，双极性离子交换膜30适于对离子分离膜20处理后的水洗液中的盐转化为对应的酸液和碱液。在实际操作过程中，双极性离子交换膜30的工作原理如下：双极性离子交换膜30是一种新型的离子交换复合膜，它通常由阳离子交换层(N型膜)、界面亲水层(催化层)和阴离子交换层(P型膜)复合围成，是真正意义上的反应膜，其在直流电场的作用下，双极性离子交换膜30可将水离解，在膜两侧分别得到氢离子和氢氧根离子，利用这一特点，将双极性离子交换膜30与其他阴阳双极性离子交换膜组合成双极性离子交换膜30电渗析系统，能够在不引入新组分的情况下将水溶液中的盐转化为对应的酸和碱，得到的酸液适于进入酸处理装置40内，得到的碱液适于进入碱处理装置50内，本申请中通过设置双极性离子交换膜30将飞灰水洗液中的盐转化为酸液和碱液，能够将其应用于水质净化单元10，大大减少外界引入的酸碱药剂，降低整个系统的运行费用，同时减少系统外加的盐分，实现资源的充分利用。此外，本申请中通过设置双极性离子交换膜30，能够有效地将飞灰水洗液中的盐转化为对应的酸液和碱液，能够减小或取消后续的蒸发分盐结晶系统，降低整个系统的投资和运行能耗。通过设置本申请中的回收处理系统，能够实现对飞灰水洗液完全资源化处置，将飞灰水洗液中的盐制成相应的酸和碱，并将制成的酸和碱回用于飞灰水洗液的水质净化单元10，降低水质净化单元10在运行过程中药剂的消耗，减少飞灰资源化系统的运行费用，同时产生的碱液也能够吸收水泥窑尾气中的CO2，实现以废治废，在实现降低碳排放的同时也能实现飞灰水洗液的资源化利用。
其中，酸处理装置40包括产酸箱41以及膜浓缩装置42，产酸箱41的一端连接双极性离子交换膜30，产酸箱41的另一端并联连接水质净化单元10以及膜浓缩装置42，双极性离子交换膜30产生的酸液得以全部进入产酸箱41内，产酸箱41适于对双极性离子交换膜30产生的酸液进行储存，其中一部分产酸箱41内的酸液得以进入水质净化单元10，进入水质净化单元10的酸液可用于调节其pH，通过将产酸箱41内的酸液输送至水质净化单元10，能够有效地减少外界酸药剂的引入，降低回收成本的同时实现对资源进行最大化利用，另一部分酸液得以进入膜浓缩装置42内，膜浓缩装置42得以对产酸箱41剩余的酸液进行进一步浓缩，提高酸液的浓度，浓缩后的酸液可用于外售。
其中，碱处理装置50包括产碱箱51、固碳装置52以及碱浓缩装置53，产碱箱51的一端连接双极性离子交换膜30，产碱箱51的另一端分别并联连接固碳装置52、碱浓缩装置53以及水质净化单元10，双极性离子交换膜30产生的碱液得以全部进入产碱箱51内，产碱箱51适于对进入的碱液进行储存，其中一部分产碱箱51内的碱液得以进入水质净化单元10，进入水质净化单元10内的碱液可用于其pH，实现对水质净化单元10实现去硬度操作，通过将产碱箱51与水质净化单元10进行连接，能够对碱液进行利用，有效地减少因需要调节水质净化单元10的pH需要从外界引入碱性药剂，从而降低整个系统的运行成本，同时也能实现对飞灰水洗液中的资源进行最大化利用，产碱箱51内的另一部分碱液得以进入固碳装置52内，同时将水泥窑尾气中的CO2也输送至固碳装置52内，在固碳装置52内的碱液得以对进入的CO2进行吸收，得以产生碳酸钠/碳酸氢钠副产品，通过设置固碳装置52，能够有效地对水泥窑尾气中的CO2进行吸收，实现降低碳排放，同时产生的碳酸钠产品可作为除硬药剂输送至水质净化单元10，得以减少外购药剂的使用，降低生回收成本，还有一部分产碱箱51内的碱液得以输送至碱浓缩装置53内，碱浓缩装置53得以对碱液进行蒸发结晶浓缩，进一步提高碱液的浓度，浓缩后的碱液可用于外售。
其中，离子分离膜20为NF膜，离子分离膜20适于将飞灰水洗液中的硫酸根离子和二价离子截留并输送回水质净化单元10。NF膜即为纳滤膜，其一个很大的特性就是膜本体带有电荷，主要能够去除直径为1nm左右的溶质离子，因此，通过选用NF膜，能够将大分子和糕点盒的物质截留在浓水侧，从而实现分离的目的。
其中，NF膜的过滤精度为0.001μm。NF膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，由于亲戚表面分理处有聚电解质构成，因而会对无机盐具有一定的截留率，从而实现对飞灰水洗液中的硫酸根离子和二价离子进行截留，并将其输送回水洗净化单元内。
其中，固碳装置52设有回流管521，回流管521的一端连接固碳装置52，回流管521的另一端连接水质净化单元10，固碳装置52适于吸收水泥窑尾气中的CO2并生产碳酸钠以及碳酸氢钠，产生的碳酸钠适于用作水质净化单元10中的除硬剂，当产碱箱51内一部分碱液进入固碳装置52，并对固碳装置52中的CO2进行吸收并产生碳酸钠以及碳酸氢钠副产品，其中产生的碳酸钠可通过回流管521进入水质净化单元10，并用于水质净化单元10的除硬剂，通过设置固碳装置52，能够有效地对水泥窑尾气中的CO2进行吸收，降低CO2的排放量，实现以废治废，在降低碳排放的同时实现对飞灰水洗液的资源化利用，同时产生的碳酸钠或碳酸氢钠也可以用于水质净化单元10的药剂，降低回收成本，同时也可以用于外售。
其中，双极性离子交换膜30适于生产4％～8％的盐酸，且双极性离子交换膜30生产的盐酸得以全部进入产酸箱41内，产酸箱41适于对双极性离子交换膜30产生的稀盐酸进行储存，其中，产酸箱41中的一部分稀盐酸回流至水质净化单元10，并用于对水质净化单元10的pH进行调节，能够有效地减少外购药剂，降低回收成本；产酸箱41中的另一部分盐酸流至膜浓缩装置42，膜浓缩装置42得以将4％～8％的盐酸浓缩至12％～15％的盐酸，通过膜浓缩装置42能够进一步地提高盐酸的浓度，便于其外售。
其中，双极性离子交换膜30适于生产4％～8％的碱液，双极性离子交换膜30生产的碱液得以全部进入产碱箱51内，产碱箱51能够对双极性离子交换膜30产出的碱液进行储存，其中，产碱箱51中的一部分稀碱液回流至水质净化单元10，并用于对水质净化单元10的pH进行调节，通过将产碱箱51内的碱液输送回水质净化单元10，能够有效的减少水质净化单元10运行过程中调节pH时所需要的药剂，以达到降低回收处理成本的目的；产碱箱51中的另一部分碱液进入固碳装置52，进入固碳装置52中的碱液适于吸收水泥窑尾气中的CO2，通过设置固碳装置52，能够有效的对CO2进行吸收，实现以废治废，同时也能降低CO2的排放量，且固碳装置52吸收CO2后能够产生碳酸钠/碳酸氢钠副产物，可将其回流至水质净化单元10，用作水质净化单元10运行过程的药剂，能够有效地减少回收处理过程中药剂的购入，降低回收成本，同时多余的碳酸钠/碳酸氢钠还可以外售。产碱箱51内还有一部分稀碱液得以进入碱浓缩装置53，碱浓缩装置53适于将4％～8％的碱液通过蒸发结晶浓缩为15％～30％的碱液，通过设置碱浓缩装置53能够进一步提高碱液的浓度，且浓缩后的碱液可外售。
一种飞灰水洗资源化回收处理工艺，包括以下步骤：
S100，对飞灰水洗液进行水洗净化；
S200，将水洗净化后的飞灰水洗液输送至离子分离膜内，离子分离膜适于对飞灰水洗液中的杂质离子进行去除；
S300，将步骤S200中处理后的飞灰水洗液输送至双极性离子交换膜内，双极性离子交换膜适于将飞灰水洗液中的盐转化为相应的酸和碱；
S400，将步骤S300中生产的酸输送至产酸箱内，将步骤S300中生产的碱输送至产碱箱内；
S500，产酸箱内一部分酸夜以及产碱箱内的一部分碱液分别回流至步骤S100中水质净化单元并用于调节其pH；产酸箱内另一部分酸液进入膜浓缩装置进行浓缩，并用于外售，产碱箱内一部分碱液进入碱浓缩装置进行浓缩，并用于外售；产碱箱还有一部分碱液输送至固碳装置内，用于吸收水泥窑尾气中的CO2；
S600，步骤S500中固碳装置中的碱液吸收CO2后生产碳酸钠/碳酸氢钠，其中生产的碳酸钠输送至步骤S100中的水质净化单元内。
以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：包括水质净化单元、离子分离膜、双极性离子交换膜、酸处理装置、碱处理装置，所述离子分离膜连接所述水质净化单元，所述离子分离膜用于截留所述水质净化单元输入的液体中的杂质离子，所述双极性离子交换膜的一端连接所述离子分离膜，所述双极性离子交换膜的另一端并联连接所述酸处理装置以及所述碱处理装置，所述双极性离子交换膜用于处理所述离子分离膜输出液体以得到酸液和碱液，得到的所述酸液适于进入所述酸处理装置内，得到的所述碱液得以进入所述碱处理装置内。
2.如权利要求1所述的飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：所述酸处理装置包括产酸箱以及膜浓缩装置，所述产酸箱的一端连接所述双极性离子交换膜，所述产酸箱的另一端并联连接所述水质净化单元以及所述膜浓缩装置。
3.如权利要求2所述的飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：所述碱处理装置包括产碱箱、固碳装置以及碱浓缩装置，所述产碱箱的一端连接所述双极性离子交换膜，所述产碱箱的另一端分别并联连接所述固碳装置、所述碱浓缩装置以及所述水质净化单元。
4.如权利要求3所述的飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：所述离子分离膜为NF膜，所述离子分离膜适于将飞灰水洗液中的硫酸根离子和二价离子截留并输送回所述水质净化单元。
5.如权利要求4所述的飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：所述NF膜的过滤精度为0.001μm。
6.如权利要求3-5中任一项所述的飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：所述固碳装置设有回流管，所述回流管的一端连接所述固碳装置，所述回流管的另一端连接所述水质净化单元，所述固碳装置适于吸收水泥窑尾气中的CO2并生产碳酸钠，产生的碳酸钠适于用作所述水质净化单元中的除硬剂。
7.如权利要求2所述的飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：所述双极性离子交换膜适于生产4％～8％的盐酸，且所述双极性离子交换膜生产的盐酸全部进入所述产酸箱内，所述产酸箱内的一部分盐酸回流至所述水质净化单元，并用于对所述水质净化单元的pH进行调节，所述产酸箱内的另一部分盐酸流至所述膜浓缩装置，所述膜浓缩装置用于将盐酸浓度浓缩至12％～15％。
8.如权利要求3所述的飞灰水洗液资源化回收处理系统，其特征在于：所述双极性离子交换膜适于生产4％～8％的碱液，且所述双极性离子交换膜生产的碱液全部进入所述产碱箱内，所述产碱箱内的一部分碱液回流至所述水质净化单元，并用于对所述水质净化单元的pH进行调节，所产碱箱内的另一部分碱液进入所述固碳装置，进入所述固碳装置中的碱液适于吸收水泥窑尾气中的CO2，所述产碱箱内还有一部分碱液进入所述碱浓缩装置，所述碱浓缩装置适于将碱液的浓度浓缩至15％～30％。
9.一种飞灰水洗资源化回收处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S100，对飞灰水洗液进行水洗净化；
S200，将水洗净化后的飞灰水洗液输送至离子分离膜内，所述离子分离膜适于对飞灰水洗液中的杂质离子进行去除；
S300，将所述步骤S200中处理后的飞灰水洗液输送至所述双极性离子交换膜内，所述双极性离子交换膜适于将飞灰水洗液中的盐转化为相应的酸和碱；
S400，将所述步骤S300中生产的酸输送至产酸箱内，将所述步骤S300中生产的碱输送至产碱箱内；
S500，产酸箱内一部分酸夜以及产碱箱内的一部分碱液分别回流至所述步骤S100中水质净化单元并用于调节其pH；产酸箱内另一部分酸液进入膜浓缩装置进行浓缩，并用于外售，产碱箱内一部分碱液进入碱浓缩装置进行浓缩，并用于外售；产碱箱还有一部分碱液输送至固碳装置内，用于吸收水泥窑尾气中的CO2；
S600，所述步骤S500中固碳装置中的碱液吸收CO2后生产碳酸钠和碳酸氢钠，其中生产的碳酸钠输送至所述步骤S100中的水质净化单元内。
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