CN209174580U - 一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，包括飞灰水洗系统和后处理系统，所述飞灰水洗系统为三级逆流水洗系统，包括飞灰储罐（6）、湿法研磨机（12）、一级水洗池（1）、二级水洗池（2）、三级水洗池（3）和储水池（4）。本实用新型在飞灰水洗前先进行湿法研磨再水洗，能有效提高飞灰中氯离子溶出率，将多级水洗无法降低飞灰中氯离子含量下限进一步降低。

Description

一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，特别涉及一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统。

背景技术

随着城镇化的迅速发展，我国城市生活垃圾产量逐年增高，从2013年的1.89亿，上升到了2015年的2.06亿吨，由于垃圾焚烧具有减容、减量和能源回收等优点，所以我国垃圾焚烧处置量占比逐年增加。飞灰是垃圾焚烧的必然产物，大约占焚烧垃圾量的3~5%。按此计算，今后全国由于垃圾焚烧产生的飞灰在10000-20000吨/天。如此大量的飞灰产生，使得如何安全有效地处置焚烧飞灰成为急需解决的环境和社会问题。

飞灰是在烟气净化系统收集而得的细颗粒物质，包括用化学药剂处理烟气时产生的飞灰，在灰渣中约占10%～20%。飞灰一般呈灰白色或深灰色，粒径小于300μm，大部分为1.0μm～30μm，含水率10%～23%，热灼减率34%～51%，易冻胀，难压实，颗粒形态多呈棒状、多角质状、棉絮状、球状等不规则形状。同时，焚烧飞灰含有二恶英及重金属等有害物，根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）规定：“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，不得与生活垃圾、焚烧残渣等混合，也不得与其他危险废物混合。

目前，垃圾焚烧飞灰的主要处理技术有：水泥固化法、化学药剂稳定化、熔融固化法和水泥窑协同处置法等。从经济性、易操作性和场地利用等方面考虑，水泥窑协同处置法是最适合的处理方法之一。由于飞灰来自垃圾焚烧，飞灰产生过程中会形成一定比例的难以散开的集聚颗粒，飞灰直接于水进行固液混合，混合并不均匀，飞灰颗粒中的氯离子难以溶出，同时，飞灰水洗时，在搅拌的同时飞灰颗粒之间容易团聚结块，也会导致氯离子难以溶出，因此，飞灰经过几级水洗之后，往往再增加水洗级数，飞灰中的氯离子含量并不会进一步降低，这也较大影响飞灰进入水泥窑协同处置。

此外，飞灰中含有的高浓度氯盐，氯盐的存在会严重限制飞灰的无害化处置和资源化利用。为了将飞灰中的氯盐去除满足水泥窑协同处置的要求，通常采用多级逆流水洗的方式，如三级逆流水洗，常规的三级逆流水洗工艺只适合氯离子含量相对较低的飞灰除氯，若面对氯离子含量较高的飞灰，为了降低飞灰中的氯离子含量以满足水泥窑协同处置的要求，在不改变现有设备下，只能增加最后一级水洗的用水量，这样导致会有大量的水洗洗脱液进入蒸发结晶步骤，这样蒸发结晶形成清水回用的能源消耗将会大大增加。若改变现有设备，则需要增加水洗级数，设备和工艺都需要调整，操作难度较大。

发明内容

本实用新型的目的在于解决飞灰除氯过程中存在的能源消耗大及多次水洗飞灰中氯离子无法进一步降低的问题，提供一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，能有效提高飞灰中氯离子溶出率，将多级水洗无法降低飞灰中氯离子含量下限进一步降低。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，包括飞灰水洗系统和后处理系统，所述飞灰水洗系统为三级逆流水洗系统，包括飞灰储罐（6）、湿法研磨机（12）、一级水洗池（1）、二级水洗池（2）、三级水洗池（3）和储水池（4）；

所述三级水洗池的水洗液进口连接储水池（4）的出水口，所述三级水洗池的出料口连接第三压滤机组（105），第三压滤机组的液体出口连接反渗透脱盐设备（5）的原水进口，第三压滤机组的固体出口连接污泥储罐（106），反渗透脱盐设备的清水出口连接储水池的进水口，反渗透脱盐设备的浓水出口连接二级水洗池的水洗液进口；

所述二级水洗池的出料口连接第二压滤机组（103），第二压滤机组的液体出口分别连接一级水洗池的水洗液进口及湿法研磨机的进料口，第二压滤机组的固体出口连接第二粉碎机（104）入口，第二粉碎机出口连接三级水洗池的固体进口；

所述一级水洗池的固体进口连接湿法研磨机的出料口，一级水洗池的出料口连接第一压滤机组（101），第一压滤机组的液体出口连接后处理系统，第一压滤机组的固体出口连接第一粉碎机（102）入口，第一粉碎机出口连接二级水洗池的固体进口；

所述飞灰储罐连接湿法研磨机的进料口。

飞灰经过几级水洗之后，往往再增加水洗级数，飞灰中的氯离子含量并不会进一步降低，这也较大影响飞灰进入水泥窑协同处置。如何解决这一问题成为难点，发明人经过研究，开发了解决方案，本发明通过在第一级水洗前引入湿法研磨，先将飞灰研磨形成匀浆，湿法研磨过程中可以将飞灰中难以散开的集聚颗粒充分散开，便于氯离子溶出，湿法研磨形成的匀浆在进入水洗，混合更均匀，水洗过程不易结块，这样能有效提高氯离子溶出率，将多级水洗无法降低飞灰中氯离子含量下限进一步降低。

对于飞灰经过多级水洗，如三级逆流水洗后，氯离子含量无法满足水泥窑协同处置的要求，因此，必须增加水洗用水的用量以降低飞灰中的氯离子含量，这样导致会有大量的水洗洗脱液进入蒸发结晶步骤，这样蒸发结晶形成清水回用的能源消耗将会大大增加，在不改变现有设备的前提下，本领域没有有效的解决方案。虽然可以通过增加水洗级数降低飞灰中的氯离子含量，但是，设备和工艺都需要调整增加，操作难度较大。发明人经过长期的研究，探索了一条有效的解决途径，在不增加水洗级数的前提下，加大用水量，在最后一级水洗时增加反渗透膜脱盐方案，通过反渗透膜脱盐，大部分清水都能回用，且回用成本低能耗低，实现了在降低飞灰中的氯离子含量满足水泥窑协同处置要求的同时并不会增加进入蒸发结晶步骤的洗脱液，从而降低能耗的效果。在最后一级水洗时增加反渗透膜脱盐方案，主要是因为最后一级水洗时飞灰中的盐含量已经较低，加大用水量下，洗脱液中的含盐量低，反渗透膜可以较好地承受，并使用。本领域技术人员常规的思考方式只会简单地想到将反渗透膜用到蒸发结晶操作前，然而，蒸发结晶操作前的液体因为盐含量过高，根本无法使用反渗透膜，因此，反渗透膜脱盐方案在垃圾飞灰处理时从未被考虑使用。

对于常规的三级逆流水洗就可使得氯离子含量满足水泥窑协同处置要求的方案，采用本实用新型的解决方案，达到相同要求则只需要1-2级水洗即可解决，也能有效缩短工艺，减少设备维护成本。

所述一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池内均设有曝气管路和搅拌器。

所述一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池的上方均设有氨气收集口，氨气收集口连接至氨气吸收塔（7）。三级逆流水洗过程中均进行曝气搅拌对飞灰除氨，每一级水洗的水洗池上方均设有氨气回收口，从而将氨气送至氨气吸收塔吸收，形成的氨水回用至电厂脱硝。

所述后处理系统包括依次设置的脱重金属池（8）、脱色池（9）、除钙池（10）及蒸发结晶器（11），或所述后处理系统包括依次设置的脱重金属池、脱色池及蒸发结晶器；所述蒸发结晶器的蒸馏水出口连接储水池的进水口，蒸发结晶器的晶体出口连接结晶储罐（112）。

脱重金属池、脱色池、除钙池均连接有加药罐（107）。

脱色池连接第四压滤机组（108），第四压滤机组的液体出口连接除钙池，第四压滤机组的固体出口连接危废储罐（109）。

脱色池连接第四压滤机组（108），第四压滤机组的液体出口连接蒸发结晶器，第四压滤机组的固体出口连接危废储罐（109）。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型在不增加水洗级数的前提下，能大大降低蒸发结晶时的能源消耗，降低生产成本；

2、达到与现有技术相同的水洗效果，可以缩减水洗级数，有效缩短工艺，减少设备维护成本；3、能有效提高飞灰中氯离子溶出率，将多级水洗无法降低飞灰中氯离子含量下限进一步降低。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型的另一种结构示意图。

图中：1一级水洗池，2二级水洗池，3三级水洗池，4储水池，5反渗透脱盐设备，6飞灰储罐，7氨气吸收塔，8脱重金属池，9脱色池，10除钙池，11蒸发结晶器，12湿法研磨机，第一压滤机组101，第一粉碎机102，第二压滤机组103，第二粉碎机104，第三压滤机组105，污泥储罐106，加药罐107，第四压滤机组108，危废储罐109，第五压滤机组110，钙盐储罐111，结晶储罐112。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

本实用新型中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统（如图1所示），包括飞灰水洗系统和后处理系统，所述飞灰水洗系统为三级逆流水洗系统，包括飞灰储罐6、湿法研磨机12、一级水洗池1、二级水洗池2、三级水洗池3和储水池4；一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池内均设有曝气管路和搅拌器，一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池的上方均设有氨气收集口，氨气收集口连接至氨气吸收塔7；

所述后处理系统包括依次设置的脱重金属池8、脱色池9、除钙池10及蒸发结晶器11；蒸发结晶器的蒸馏水出口连接储水池的进水口，蒸发结晶器的晶体出口连接结晶储罐112；脱重金属池、脱色池、除钙池均连接有加药罐107，脱色池连接第四压滤机组108，第四压滤机组的液体出口连接除钙池，第四压滤机组的固体出口连接危废储罐109，除钙池连接第五压滤机组110，第五压滤机组的液体出口连接蒸发结晶器，第五压滤机组的固体出口连接钙盐储罐111；

所述三级水洗池的水洗液进口连接储水池4的出水口，所述三级水洗池的出料口连接第三压滤机组105，第三压滤机组的液体出口连接反渗透脱盐设备5（现有设备）的原水进口，第三压滤机组的固体出口连接污泥储罐106，反渗透脱盐设备的清水出口连接储水池的进水口，反渗透脱盐设备的浓水出口连接二级水洗池的水洗液进口；

所述二级水洗池的出料口连接第二压滤机组103，第二压滤机组的液体出口分别连接一级水洗池的水洗液进口及湿法研磨机的进料口，第二压滤机组的固体出口连接第二粉碎机104入口，第二粉碎机出口连接三级水洗池的固体进口；

所述一级水洗池的固体进口连接湿法研磨机的出料口，一级水洗池的出料口连接第一压滤机组101，第一压滤机组的液体出口连接脱重金属池8，第一压滤机组的固体出口连接第一粉碎机102入口，第一粉碎机出口连接二级水洗池的固体进口；

所述飞灰储罐连接湿法研磨机的进料口；

第一至第五压滤机组均由2-3台压滤机并联设置组成，第一至第三压滤机组的液体出口前或液体出口后的管道上均设置液体暂存罐，用于液体暂存收集，第一至第二压滤机组的固体出口前或固体出口后的管道上均设置固体暂存罐，用于固体暂存收集。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于后处理系统没有除钙池10（图2），其它同实施例1，不同之处如下：所述后处理系统包括依次设置的脱重金属池8、脱色池9、除钙池10及蒸发结晶器11，所述蒸发结晶器的蒸馏水出口连接储水池的进水口，蒸发结晶器的晶体出口连接结晶储罐112；脱色池连接第四压滤机组108，第四压滤机组的液体出口连接蒸发结晶器，第四压滤机组的固体出口连接危废储罐109。

以实施例1为例，本实用新型的工艺流程如下：

工艺流程包括飞灰水洗、脱重金属、脱色、除钙及蒸发结晶步骤，蒸发结晶步骤产生的蒸馏水作为第三级水洗的水源回用；

在飞灰水洗前，先对飞灰进行湿法研磨，湿法研磨后形成的浆料再水洗；

所述飞灰水洗为三级逆流水洗，包括第一级水洗、第二级水洗和第三级水洗；

第一级水洗后进行固液分离，固体粉碎后进入第二级水洗，液体进入脱重金属步骤，第一级水洗的水用量+飞灰湿法研磨的水用量之和与飞灰质量比=1:1，即飞灰与第一级水洗的水用量的质量比=1:0.7；

第二级水洗后进行固液分离，固体粉碎后进入第三级水洗，液体一部分作为飞灰湿法研磨的水源，液体剩余部分作为第一级水洗的水源，其中飞灰进行湿法研磨时飞灰与水的质量比=1: 0.3；

第三级水洗后进行固液分离，固体（氯离子含量约0.8%左右，以干重计）送至水泥窑协同处置，液体采用反渗透膜脱盐处理，反渗透膜脱盐处理产生的浓水作为第二级水洗的水源，反渗透膜脱盐处理产生的清水作为第三级水洗的水源回用，第三级水洗飞灰与水的质量比=1:3；

三级逆流水洗过程中均进行曝气搅拌对飞灰除氨，每一级水洗的水洗池上方均设有氨气回收口，从而将氨气送至氨气吸收塔吸收，形成的氨水回用至电厂脱硝。

本实用新型的脱重金属步骤为：搅拌条件下，向飞灰水洗所得滤液中缓慢加入硫化钠溶液，直至体系的氧化还原电位达到0~-50mV为止，接着投加氯化亚铁溶液，直至体系的氧化还原电位达到-100~-150mV为止。硫化钠溶液的质量浓度为2-5%。氯化亚铁溶液的质量浓度为3-10%。

本实用新型的脱色为向脱重金属后的滤液中投加活性炭，活性炭用量为滤液重量的千分之一至千分之五，搅拌3-10min，过滤，收集滤渣作为危废存放，滤液进入下一步处理。

本实用新型的除钙为向脱色后所得滤液中添加碳酸钠或硫酸钠，搅拌10-20min，过滤，收集固体部分的碳酸钙或硫酸钙，滤液进入下一步处理。

脱重金属、脱色、除钙、蒸发结晶步骤具体内容也可以参考发明人在先申请CN108607870 A的详细记载。

要达到相同的脱氯效果，第三级水洗使用飞灰与水的质量比=1:3，采用现有的处理系统（第三级水洗未使用反渗透脱盐，因此第一级水洗飞灰与水的质量比也在1:3左右），与本实用新型（第三级水洗使用反渗透脱盐，第一级水洗飞灰与水的质量比在1:1左右）相比，本实用新型进入蒸发结晶的水量大约为现有处理系统的三分之一，因此，为实现中水回用目的，现有处理系统在蒸发结晶步骤的蒸发量是本实用新型蒸发量的三倍左右，因此，本实用新型的能耗仅为现有处理系统的三分之一左右。

对于不同的飞灰原料，本实用新型（加入湿法研磨）和现有的处理系统（未加入湿法研磨）相比，能显著提高飞灰中氯离子的溶出率，将多级水洗无法降低飞灰中氯离子含量下限进一步降低，水洗后的飞灰中的氯离子含量可以降低0.2~0.5个百分点。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，包括飞灰水洗系统和后处理系统，其特征在于，所述飞灰水洗系统为三级逆流水洗系统，包括飞灰储罐（6）、湿法研磨机（12）、一级水洗池（1）、二级水洗池（2）、三级水洗池（3）和储水池（4）；

所述三级水洗池的水洗液进口连接储水池（4）的出水口，所述三级水洗池的出料口连接第三压滤机组（105），第三压滤机组的液体出口连接反渗透脱盐设备（5）的原水进口，第三压滤机组的固体出口连接污泥储罐（106），反渗透脱盐设备的清水出口连接储水池的进水口，反渗透脱盐设备的浓水出口连接二级水洗池的水洗液进口；

所述二级水洗池的出料口连接第二压滤机组（103），第二压滤机组的液体出口分别连接一级水洗池的水洗液进口及湿法研磨机的进料口，第二压滤机组的固体出口连接第二粉碎机（104）入口，第二粉碎机出口连接三级水洗池的固体进口；

所述一级水洗池的固体进口连接湿法研磨机的出料口，一级水洗池的出料口连接第一压滤机组（101），第一压滤机组的液体出口连接后处理系统，第一压滤机组的固体出口连接第一粉碎机（102）入口，第一粉碎机出口连接二级水洗池的固体进口；

所述飞灰储罐连接湿法研磨机的进料口。

2.根据权利要求1所述的一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，其特征在于：所述一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池内均设有曝气管路和搅拌器。

3.根据权利要求1所述的一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，其特征在于：所述一级水洗池、二级水洗池和三级水洗池的上方均设有氨气收集口，氨气收集口连接至氨气吸收塔（7）。

4.根据权利要求1所述的一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，其特征在于：所述后处理系统包括依次设置的脱重金属池（8）、脱色池（9）、除钙池（10）及蒸发结晶器（11），或所述后处理系统包括依次设置的脱重金属池、脱色池及蒸发结晶器；所述蒸发结晶器的蒸馏水出口连接储水池的进水口，蒸发结晶器的晶体出口连接结晶储罐（112）。

5.根据权利要求4所述的一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，其特征在于：脱重金属池、脱色池、除钙池均连接有加药罐（107）。

6.根据权利要求4所述的一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，其特征在于：脱色池连接第四压滤机组（108），第四压滤机组的液体出口连接除钙池，第四压滤机组的固体出口连接危废储罐（109）。

7.根据权利要求4所述的一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，其特征在于：脱色池连接第四压滤机组（108），第四压滤机组的液体出口连接蒸发结晶器，第四压滤机组的固体出口连接危废储罐（109）。

8.根据权利要求4所述的一种提高氯离子溶出率的垃圾飞灰处理系统，其特征在于：除钙池连接第五压滤机组（110），第五压滤机组的液体出口连接蒸发结晶器，第五压滤机组的固体出口连接钙盐储罐（111）。