飞灰强化水洗及高盐废水资源利用的方法与流程

1.本发明属于对垃圾焚烧产生的飞灰进行无害化处理的技术领域，具体涉及一种飞灰强化水洗及高盐废水资源利用的方法。


背景技术：

2.我国垃圾焚烧飞灰产量巨大，随着生活垃圾清运量的增加，焚烧处理比例的上升，垃圾焚烧产业将爆发式增长。到2020年底，垃圾总焚烧量达59.14万吨/日，在垃圾焚烧的过程中，会产生很多有害物质，如二噁英、酸性气体(如氯化氢、二氧化硫)、氮氧化物、重金属粉尘等，这些污染物在进行烟气净化时大部分会被除尘系统截留形成飞灰，垃圾焚烧飞灰的产生量相当于原垃圾质量2%-5%，年产生飞灰量约为1000万吨。
3.2008年《国家危险废物名录》修订时明确“生活垃圾焚烧飞灰”属于危险废物，具有毒性，危废类别为hw18，在处置前必须进行无害化处理。目前的飞灰无害化处理手段主要集中在固化稳定化方面，水泥是一种最常见的危险废物稳定剂。在飞灰中加入约飞灰质量的10%~20%的水泥，利用水泥的强碱性（ph约为12）将飞灰中所含的重金属化合成稳定的氢氧化物，故对防止重金属溶出很有效果，虽然水泥固化实现了飞灰的无害化，但是处理后飞灰需进入填埋场处置，不能实现飞灰的减容。大中型城市飞灰产生量大、土地资源紧张，以填埋为主的处置方式面临越来越大的压力，随着垃圾焚烧飞灰总容量的增大和填埋处理空间趋于饱和，垃圾焚烧飞灰的资源化、减量化及无害化处理是最终趋势，因此如何合理利用飞灰，实现废弃资源的再度利用已迫在眉睫。
4.飞灰的主要成分是cao、al2o3、sio2等，这与制作水泥或其他建筑材料所需原料基本一致，但由于飞灰中大量存在的盐酸盐会阻碍水泥的水化作用，挥发性重金属会导致水泥窑的阻塞，所以降低飞灰中盐酸盐以及部分重金属含量成为飞灰资源化的关键性问题。但传统水洗技术要达到很好的洗脱效果，需要增加水洗次数，或水洗强度，会耗费大量水资源。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种飞灰强化水洗及高盐废水资源利用的方法，其主要解决的技术问题是：现有的飞灰水洗工艺很难达到对盐酸盐、重金属进行高效洗脱的效果，需要通过不断增加水系次数或者水系强度来实现，因此会耗费大量水资源。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种飞灰强化水洗及高盐废水资源利用的方法，其包括如下步骤：步骤一、水洗飞灰，将飞灰与水按照1：3-5的固液比混合制备浆液，同时将浆液加热至50-60℃，水浴30-40分钟；固液分离，用抽滤机对经过水浴加热后的浆液进行抽滤，得到洗涤液以及无害飞灰；步骤二、沉淀重金属，先向所述洗涤液中投加无机絮凝剂，投加的所述无机絮凝剂与所述洗涤液中所含重金属物质的质量比为1：1.3-1.5，混合搅拌均匀，反应20-30分钟，再
加入有机絮凝剂，有机絮凝剂投加量为30-50 mg/l，混合搅拌均匀，反应20-30分钟，待溶液澄清后固液分离得到高盐水洗液和重金属沉淀物；步骤三、水洗液处理，将所述高盐水洗液通过mvr蒸发器蒸发结晶，降温结晶出钾盐，通过离心分离获得钾盐和混盐废液，所述水洗液中剩下发主要为钾盐和钠盐，由于氯化钠溶解度随温度变化小，且温度高时溶解度小于氯化钾，进而所述高盐水洗液通过mvr蒸发器蒸发结晶，降温结晶可将钾盐回收，而剩余的混盐废液中所含的主要为氯化钠，将所述混盐废液电解，即得到钠盐。
7.优选于：所述步骤一、水洗飞灰，采用多级水浴加热水洗，1）将飞灰与水按照1：4的固液比混合制备浆液，同时将浆液加热至50-60℃，水浴30-40分钟；2）用抽滤机对1）中经过水浴加热后的浆液进行抽滤，得到一次清洗水以及洗后飞灰；其中，所述一次清洗水回用到1）中用于与飞灰混合制备浆液；3）将2）得到的洗后飞灰与水按照1：4的固液比混合制备浆液，同时将浆液加热至50-60℃，水浴30-40分钟；4）用抽滤机对3）中经过水浴加热后的浆液进行抽滤，得到洗涤液以及无害飞灰。
8.本发明与现有技术相比，具有以下优点：1、本发明在对飞灰进行水洗的阶段，采用水浴加热的水洗工艺，能够在减少水洗次数前提的下，强化脱盐效果，使飞灰中氯离子质量百分比浓度降到1%以下，并洗涤出大部分重金属，可以减少水洗次数，降低水处理成本；而且经过水洗后的飞灰属于无害化飞灰，可以直接作为水泥原材料或其它建筑原材料使用，达到飞灰无害化、资源化目的；2、在对飞灰的洗涤液进行重金属的沉淀阶段，采用无机-有机絮凝剂联用的方式，使飞灰洗涤液中总重金属去除率达到99%，得到纯化后的高盐水洗液，有效的强化了重金属的去除效果，并减少了絮凝剂使用量；3、在对飞灰洗涤液进一步资源化利用的阶段，采用mvr蒸发工艺对沉淀重金属后的纯化高盐水洗液进行处理，有效回收水洗液中的钠盐和钾盐。
附图说明
9.图1为飞灰强化水洗的整体工艺流程图。
10.图2为飞灰的多级水浴加热水洗工艺流程图。
具体实施方式
11.以下结合较佳实施例以及说明书附图1-2对本发明提供一种飞灰强化水洗及高盐废水资源利用的方法作进一步的描述。
12.如图1所示，本发明采用的是一种飞灰强化水洗及高盐废水资源利用的方法，先对飞灰进行水浴加热水洗，加热温度在50-60℃，水浴加热水洗的方式能够高效去除飞灰中的大量可溶出阴离子和重金属离子，使飞灰中氯离子质量百分比浓度降到1%以下，并洗涤出大部分重金属，得到洗涤液与无害化飞灰，洗涤后飞灰稳定无害，为飞灰的后续资源化如作为水泥原材料或其它建筑原材料提供可能性；而所述洗涤液则采用无机-有机絮凝剂联用的方式，将所述洗涤液中的重金属沉淀去除，得到纯化的高盐水洗液和重金属沉淀物，其
中，洗涤液中总重金属去除率可达到99%；纯化后的所述高盐水洗液中含有6wt%-15wt%左右的钾、钠盐，而我国钾盐资源相对稀缺，所述高盐水洗液通过mvr蒸发器蒸发结晶，降温结晶出钾盐，通过离心分离获得钾盐和混盐废液，将所述混盐废液电解即可得到钠盐，通过所述高盐水洗液进行蒸发处理，实现了回收钾盐、钠盐，可缓解我国的钾盐空缺。
13.如上所述的，本发明通过水浴加热水洗飞灰的方式强化了脱盐效果，并洗涤出了大部分重金属，再采用无机-有机絮凝沉淀剂联用的技术，弥补了单独的有机或者无机絮凝沉淀剂在使用时对重金属去除的不彻底的缺陷，大大减少了絮凝沉淀剂的使用量，使得飞灰洗涤液进一步得到了除重金属的纯化；对纯化后的高盐水洗液采用mvr蒸发工艺，通过二次蒸汽压缩的方式产生高压蒸汽，转化热力能源，大大提高了能量利用率。并且在先前的水浴加热水洗阶段产生的洗涤液的水温为50℃左右，不仅能提高后续絮凝沉淀的反应速率，强化沉淀去除重金属的效果，还有利于高盐水洗液进入mvr蒸发系统，减少了高盐水洗液进入mvr蒸发系统前需要提升的温度，降低了能耗，缩减了运行成本，而通过飞灰的高盐水洗液蒸发制取钾盐、钠盐，实现了高盐水洗液的资源化利用，有一定的经济效益。
14.实施例1，如图1所示，其包括如下步骤：步骤一、水洗飞灰，将飞灰与水按照1：4的固液比混合制备浆液，同时将浆液加热至50-60℃，水浴30-40分钟，用抽滤机对经过水浴加热后的浆液进行抽滤，得到洗涤液以及无害飞灰；步骤二、沉淀重金属，先向所述洗涤液中投加无机絮凝剂，投加的所述无机絮凝剂与所述洗涤液中所含重金属物质的质量比为1：1.3-1.5，混合搅拌均匀，反应20-30分钟，再加入有机絮凝剂，有机絮凝剂投加量为30-50 mg/l，混合搅拌均匀，反应20-30分钟，采用无机-有机絮凝剂联用的方式对所述洗涤液中所含的重金属进行絮凝沉淀，待溶液澄清后固液分离得到高盐水洗液和重金属沉淀物；步骤三、水洗液处理，将所述高盐水洗液通过mvr蒸发器蒸发结晶，降温结晶出钾盐，通过离心分离获得钾盐和混盐废液，所述水洗液中剩下发主要为钾盐和钠盐，由于氯化钠溶解度随温度变化小，且温度高时溶解度小于氯化钾，进而所述高盐水洗液通过mvr蒸发器蒸发结晶，降温结晶可将钾盐回收，而剩余的混盐废液中所含的主要为氯化钠，将所述混盐废液电解，即得到钠盐。
15.实施例2，如图1、2所示，其包括如下步骤：步骤一、水洗飞灰，采用多级水浴加热水洗，1）将飞灰与水按照1：4的固液比混合制备浆液，同时将浆液加热至50-60℃，水浴30-40分钟；2）用抽滤机对1）中经过水浴加热后的浆液进行抽滤，得到一次清洗水以及洗后飞灰；其中，所述一次清洗水回用到1）中用于与飞灰混合制备浆液；3）将2）得到的洗后飞灰与水按照1：4的固液比混合制备浆液，同时将浆液加热至50-60℃，水浴30-40分钟；4）用抽滤机对3）中经过水浴加热后的浆液进行抽滤，得到洗涤液以及无害飞灰；步骤二、沉淀重金属，先向所述洗涤液中投加无机絮凝剂，投加的所述无机絮凝剂与所述洗涤液中所含重金属物质的质量比为1：1.3-1.5，混合搅拌均匀，反应20-30分钟，再加入有机絮凝剂，有机絮凝剂投加量为30-50 mg/l，混合搅拌均匀，反应20-30分钟，采用无
机-有机絮凝剂联用的方式对所述洗涤液中所含的重金属进行絮凝沉淀，待溶液澄清后固液分离得到高盐水洗液和重金属沉淀物；步骤三、水洗液处理，将所述高盐水洗液通过mvr蒸发器蒸发结晶，降温结晶出钾盐，通过离心分离获得钾盐和混盐废液，所述水洗液中剩下发主要为钾盐和钠盐，由于氯化钠溶解度随温度变化小，且温度高时溶解度小于氯化钾，进而所述高盐水洗液通过mvr蒸发器蒸发结晶，降温结晶可将钾盐回收，而剩余的混盐废液中所含的主要为氯化钠，将所述混盐废液电解，即得到钠盐。
16.统计学差异：表1为统计的实施例1-2的运行数据以及其工艺性能。项目氯离子去除率（%）总重金属去除率（%）实施例199.299.1实施例299.299.4
17.从表1可以看出，本发明所提供的一种飞灰强化水洗及高盐废水资源利用的方法，脱盐效率更高，水浴加热水洗的方式能够高效去除飞灰中的大量可溶出阴离子和重金属离子，使飞灰中氯离子质量百分比浓度降到1%以下，并洗涤出大部分重金属，而所述洗涤液则采用无机-有机絮凝剂联用的方式，将所述洗涤液中的重金属沉淀去除，洗涤液中总重金属去除率可达到99%，高盐水洗液中含有6wt%-15wt%左右的钾、钠盐也能通过mvr蒸发的方式进行回收提取，达到了飞灰洗涤液的近乎全资源化。
18.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效工艺变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。