用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺的制作方法

1.本发明属于危险废物资源化利用技术领域，具体涉及用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺。


背景技术：

2.生活垃圾焚烧飞灰(简称“飞灰”)，来源于垃圾焚烧发电厂烟气收集系统得到的飞灰，包括流化床飞灰和炉排炉飞灰，飞灰中主要成分为cao、sio2、na2o、k2o、fe2o3、al2o3、mgo，其中cao质量分数最高，为20.4％-37.9％，主要危害物质为重金属(zn、pb、cu、cr、cd、ni和hg等)和二噁英类有机化合物，焚烧飞灰中氯的质量分数最高，最高可超过25％，其中可溶性氯占总氯的比例为40.6％-83.9％。其中含有强致癌物质二噁英类有机物和微量无机重金属物质，被列为“hw18”危险废物。目前飞灰处置方法主要为鳌合填埋、刚性填埋和水泥窑协同处置等。
3.然而鳌合填埋占用大量的土地资源、重金属稳定性差，对二噁英控制有限，进入柔性填埋场氯含量要求小于10％。刚性填埋方法对重金属和二噁英具有较好的控制，但造价较高以及占用大量的土地资源，成为制约该方法处置飞灰的主要因素。水泥窑协同处置飞灰必须投加到高温段，投加生料磨要求二噁英＜10ngteq/kg，对水泥生产稳定性具有一定的影响。
4.飞灰中主要成分为cao、sio2，以及含有少量的二噁英类有机化合物和重金属等，因此，为了保护环境，减少现有飞灰处置方法可能存在的二次污染，拟将飞灰中的二噁英类有机化合物、微量重金属和可溶性氯盐去除，使解毒后飞灰用于建材资源化成为可能，设计出一种用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺，使最终产品解毒后飞灰用于免烧砖或水泥掺合料等建材原料，就显得十分必要。
5.例如，申请号为cn202010231697.9的中国专利文献公布了一种垃圾焚烧飞灰稳定化处理工艺，包括以下步骤：步骤一、植物秸秆发酵液和氧化植物纤维的制备；步骤二、微生物处理；步骤三、稳定化材料制备。虽然将采用特定的秸秆发酵工艺所得产物提供给垃圾焚烧飞灰稳定化使用，通过微生物处理降解二噁英、固定化重金属，并促进飞灰胶凝化，最终制备得到各项性能符合要求的建筑材料，制得的垃圾焚烧飞灰稳定化材料不会造成二次污染，由于加入一定比例的常温固化树脂，所得稳定化材料有玉石质感，具有质轻、光洁度好、强度高、经久耐用的特点，可以进行切割、磨削等加工，广泛适用于建筑、保温、装饰、园艺等领域，但缺点在于由于处理过程中需要采用微生物处理，导致整体的处理工艺成本较高，且处理过程不可控，使得最终制备得到各项性能符合要求的建筑材料的品质参差不齐。


技术实现要素：

6.本发明是为了克服现有技术中，现有的飞灰处置工艺存在占地面积大，处置成本高，重金属及二噁英类有机化合物控制稳定性差，存在二次污染风险的问题，提供了一种能够减少现有飞灰处置方法存在的二次污染，且能够将飞灰中的二噁英类有机化合物、微量
重金属和可溶性氯盐去除，使解毒后飞灰能够用于建材资源的用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺。
7.为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
8.用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺，包括以下步骤：
9.s1，将垃圾焚烧产生的原料飞灰，经过输送进入用于储存原料飞灰的第一灰仓；
10.s2，将所述原料飞灰输送并经过固相催化低温热解处理，用于去除含有的二噁英类有机化合物，并产生解毒飞灰；
11.s3，将所述解毒飞灰经过输送进入用于储存解毒飞灰的第二灰仓；
12.s4，对所述解毒飞灰输送并进行多级逆流漂洗，用于去除解毒飞灰中的可溶性氯盐和微量重金属，并产生泥水混合物；
13.s5，对所述泥水混合物输送并进行固液分离处理，产生液相滤液和固相解毒后飞灰；
14.s6，对所述液相滤液输送并进行水处理，产生中水；
15.s7，对所述中水输送并用作多级逆流漂洗过程中的漂洗水；
16.s8，将所述固相解毒后飞灰经过输送进入用于储存固相解毒后飞灰的第三灰仓。
17.作为优选，步骤s1过程中，所述原料飞灰通过气力输送系统进入第一灰仓；所述第一灰仓采用钢制料仓、卷板料仓和混凝土料仓中的一种；其中，所述钢制料仓和卷板料仓的钢材质采用q235或q245。
18.作为优选，步骤s2过程中，所述原料飞灰输送过程采用第二输送系统，所述第二输送系统为管链输送系统、气力输送系统和刮板输送系统中的一种；所述第二输送系统的钢材质采用q235或sus316l。
19.作为优选，步骤s2过程中，所述固相催化低温热解过程的热解温度为250℃-400℃；所述固相催化低温热解过程为绝氧气氛且热解时间为1h-3h。
20.作为优选，步骤s3过程中，所述解毒飞灰输送过程采用第三输送系统，所述第三输送系统为管链输送系统、气力输送系统和刮板输送系统中的一种；所述第三输送系统的钢材质采用q235或sus316l；所述第二灰仓采用钢制料仓、卷板料仓和混凝土料仓中的一种；其中，所述钢制料仓和卷板料仓的钢材质采用q235或q245。
21.作为优选，步骤s4过程中，所述解毒飞灰输送过程采用第四输送系统，所述第四输送系统为螺旋输送机或刮板输送机；所述第四输送系统的钢材质采用q235或sus316l；所述多级逆流漂洗为三级漂洗，所述多级逆流漂洗过程中采用漂洗桶，所述漂洗桶的材质为内衬防腐q235或2205双相不锈钢。
22.作为优选，步骤s5过程中，所述泥水混合物输送过程采用第五输送系统，所述第五输送系统为螺杆污泥泵或污泥隔膜泵；所述固液分离处理过程采用固液分离系统，所述固液分离系统为卧式离心机或板框压滤机；所述第五输送系统和固液分离系统通过管道进行连接，所述管道材质为内衬防腐q235或2205双相不锈钢。
23.作为优选，步骤s6过程中，所述液相滤液输送过程采用第六输送系统，所述第六输送系统采用滤液自流管道或输送泵连接管道；所述第六输送系统的管道材质为pvc、防腐衬层q235和sus316l中的一种；所述水处理包括硫化钠化学沉淀法去除重金属、碳酸钠化学沉淀法去除钙镁离子、高氯盐废水采用蒸发结晶法处理，最终获得的蒸发结晶冷凝水为所述
中水。
24.作为优选，步骤s7过程中，所述中水输送过程采用第七输送系统，所述第七输送系统采用输送泵连接管道；所述第七输送系统采用的材质为防腐衬层q235或sus316l。
25.作为优选，步骤s8过程中，所述固相解毒后飞灰输送过程采用第八输送系统，所述第八输送系统采用刮板输送机和螺旋输送机中的一种或两种；所述螺旋输送机的叶片材质为锰钢，所述刮板输送机的材质为sus316l；所述第三灰仓采用钢制料仓、卷板料仓和混凝土料仓中的一种；其中，所述钢制料仓和卷板料仓的钢材质采用q235或q245。
26.本发明与现有技术相比，有益效果是：(1)本发明能够对原料飞灰进行固相催化低温热解，综合能耗较低，节约能源；(2)本发明能够使二噁英脱除效率最高可达99％以上，参照国内同类工程运行中检测飞灰中二噁英含量稳定＜30ngteq/kg，低于标准限值40％以上，处置后飞灰可溶性氯、重金属浸出均低于标准限值，安全可靠；(3)本发明能够使项目生产工程中废水零外排、废气超净排放，解毒后飞灰建材化利用，实现固废近零填埋，项目环保风险低、资源回收效率高。
附图说明
27.图1为本发明用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺的一种流程图。
具体实施方式
28.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
29.实施例1：
30.如图1所示的用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺，包括以下步骤：
31.s1，将垃圾焚烧产生的原料飞灰，经过输送进入用于储存原料飞灰的第一灰仓；
32.s2，将所述原料飞灰输送并经过固相催化低温热解处理，用于去除含有的二噁英类有机化合物，并产生解毒飞灰；
33.s3，将所述解毒飞灰经过输送进入用于储存解毒飞灰的第二灰仓；
34.s4，对所述解毒飞灰输送并进行多级逆流漂洗，用于去除解毒飞灰中的可溶性氯盐和微量重金属，并产生泥水混合物；
35.s5，对所述泥水混合物输送并进行固液分离处理，产生液相滤液和固相解毒后飞灰；
36.s6，对所述液相滤液输送并进行水处理，产生中水；
37.s7，对所述中水输送并用作多级逆流漂洗过程中的漂洗水；
38.s8，将所述固相解毒后飞灰经过输送进入用于储存固相解毒后飞灰的第三灰仓。
39.本发明用于垃圾焚烧飞灰资源化利用的处置工艺，通过一种垃圾焚烧飞灰资源化利用处理系统来实现。垃圾焚烧飞灰资源化利用处理系统包括按顺序连接的第一灰仓、固相催化低温热解系统、第二灰仓、多级逆流漂洗系统、固液分离系统、水处理系统和第三灰仓；第一灰仓用于收集罐车运输过来的原料飞灰；固相催化低温热解系统用于去除飞灰中
二噁英类有机化合物；第二灰仓用于储存低温热解后的解毒飞灰；多级逆流漂洗系统用于去除解毒飞灰中的可溶性氯盐和重金属；固液分离系统用于对多级逆流漂洗系统泥水混合物进行固液分离，得到固相解毒后飞灰和液相滤液；水处理系统用于去除液相滤液中的重金属和钙镁离子；第三灰仓用于储存固相解毒后飞灰。
40.进一步的，步骤s1过程中，所述原料飞灰通过气力输送系统进入第一灰仓；所述第一灰仓采用钢制料仓、卷板料仓和混凝土料仓中的一种；其中，所述钢制料仓和卷板料仓的钢材质采用q235或q245。
41.罐车中原料飞灰通过管道气力输送进入到第一灰仓，管道与原料飞灰直接接触部分材质须具备耐腐蚀性。其中，原料飞灰的含水率为1％-5％、可溶性氯含量为10％-30％。第一灰仓的容积能够满足垃圾焚烧飞灰资源化利用处理系统稳定连续运行15天的储灰量。第一灰仓的外形为平底料仓或锥形底料仓。
42.进一步的，步骤s2过程中，所述原料飞灰输送过程采用第二输送系统，所述第二输送系统为管链输送系统、气力输送系统和刮板输送系统中的一种；所述第二输送系统的钢材质采用q235或sus316l。
43.第一灰仓出口与固相催化低温热解系统入口通过管链输送到固相催化低温热解系统进料口，管道及泵与原料飞灰直接接触部分材质须具备耐腐蚀性。另外，固相催化低温热解过程的为热解温度350℃、绝氧气氛、热解时间1h。最终，通过步骤s2获得的解毒飞灰的含水率＜1％，二噁英类残留的总量小于30ng-teq/kg(以飞灰干重计)。
44.进一步的，步骤s3过程中，所述解毒飞灰输送过程采用第三输送系统，所述第三输送系统为管链输送系统、气力输送系统和刮板输送系统中的一种；所述第三输送系统的钢材质采用q235或sus316l；所述第二灰仓采用钢制料仓、卷板料仓和混凝土料仓中的一种；其中，所述钢制料仓和卷板料仓的钢材质采用q235或q245。
45.第二灰仓的容积能够满足垃圾焚烧飞灰资源化利用处理系统稳定连续运行7天的储灰量。第二灰仓的外形同样为平底料仓或锥形底料仓。
46.进一步的，步骤s4过程中，所述解毒飞灰输送过程采用第四输送系统，所述第四输送系统为螺旋输送机或刮板输送机；所述第四输送系统的钢材质采用q235或sus316l；所述多级逆流漂洗为三级漂洗，多级逆流漂洗系统中采用漂洗桶，所述漂洗桶的材质为内衬防腐q235或2205双相不锈钢。第二灰仓出料口产生的解毒飞灰与多级逆流漂洗系统的进料口相连。当第四输送系统采用螺旋输送机时，螺旋输送机的叶片材质采用锰钢。
47.进一步的，步骤s5过程中，所述泥水混合物输送过程采用第五输送系统，所述第五输送系统为螺杆污泥泵；所述固液分离处理过程采用固液分离系统，所述固液分离系统为板框压滤机；所述第五输送系统和固液分离系统通过管道进行连接，所述管道材质为内衬防腐q235或2205双相不锈钢。多级逆流漂洗系统出料口通过螺杆污泥泵连接管道与板框压滤机系统进料口相连，板框压滤机系统为通过plc系统实现自动化。螺杆污泥泵可采用污泥隔膜泵代替，板框压滤机可采用卧式离心机。
48.其中，步骤s5过程获得的液相滤液与原料飞灰质量比为2:1-3:1。步骤s5过程获得的固相解毒后飞灰的含水率为28％-35％。固相解毒后飞灰的可溶性氯含量小于1％。固相解毒后飞灰的重金属的浸出浓度不超过gb 8978中规定的最高允许排放浓度限值，第二类污染物最高排放浓度不超过一级标准。显然通过本发明处置工艺处置后的飞灰可溶性氯、
重金属浸出均低于标准限值，安全可靠。
49.进一步的，步骤s6过程中，所述液相滤液输送过程采用第六输送系统，所述第六输送系统采用滤液自流管道；所述第六输送系统的管道材质为pvc；所述水处理包括硫化钠化学沉淀法去除重金属、碳酸钠化学沉淀法去除钙镁离子、高氯盐废水采用蒸发结晶法处理，最终获得的蒸发结晶冷凝水为所述中水。
50.其中，板框压滤机滤液出料口通过pvc管道自流到水处理系统，水处理系统可通过液位、ph、碱度、硬度在线监测实现自动化控制。滤液自流管道可采用输送泵连接管道代替，pvc管道可采用防腐衬层q235或sus316l代替。
51.进一步的，步骤s7过程中，所述中水输送过程采用第七输送系统，所述第七输送系统采用输送泵连接管道；所述第七输送系统采用的材质为防腐衬层q235或sus316l。水处理后的得到的中水循环使用，用作多级逆流漂洗过程中的漂洗水，节约环保。
52.进一步的，步骤s8过程中，所述固相解毒后飞灰输送过程采用第八输送系统，所述第八输送系统采用刮板输送机和螺旋输送机中的一种或两种；所述螺旋输送机的叶片材质为锰钢，所述刮板输送机的材质为sus316l；所述第三灰仓采用钢制料仓、卷板料仓和混凝土料仓中的一种；其中，所述钢制料仓和卷板料仓的钢材质采用q235或q245。
53.具体的，板框压滤机出料口通过无轴螺旋输送机与第三灰仓进料口相连，螺旋输送机叶片材质为锰钢，第三灰仓中固相解毒后飞灰输可用于制作免烧砖和水泥掺合料原料。第三灰仓的容积能够满足垃圾焚烧飞灰资源化利用处理系统稳定连续运行15天的储灰量。第三灰仓的外形同样为平底料仓或锥形底料仓。
54.本发明通过原料飞灰收集、固相催化低温热解、多级逆流漂洗、固液分离、水处理的步骤，形成的固相解毒后飞灰可溶性氯含量小于1％，重金属的浸出浓度不超过gb 8978中规定的最高允许排放浓度限值，第二类污染物最高排放浓度不超过一级标准，二噁英类残留的总量小于30ng-teq/kg(以飞灰干重计)。固相解毒后飞灰满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范(试行)》(hj1134—2020)飞灰水洗产物用于水泥熟料生产外其他用途的相关要求。
55.本发明能够对原料飞灰进行固相催化低温热解，综合能耗较低，节约能源；本发明能够使二噁英脱除效率最高可达99％以上，参照国内同类工程运行中检测飞灰中二噁英含量稳定＜30ngteq/kg，低于标准限值40％以上，处置后飞灰可溶性氯、重金属浸出均低于标准限值，安全可靠；本发明能够使项目生产工程中废水零外排、废气超净排放，解毒后飞灰建材化利用，实现固废近零填埋，项目环保风险低、资源回收效率高。
56.以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。