一种飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统的制作方法

1.本实用新型属于飞灰洗脱液处理领域，具体涉及一种飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，城市化进程的不断加快，各类生活垃圾的数量也以高速逐年递增，因此城市固体废弃物的焚烧处理技术得到了广泛应用。然而，垃圾焚烧过程中产生的飞灰对环境会再一次构成威胁，目前飞灰的无害化处理方式主要有水泥固化、化学中和以及资源化利用方向，其中用飞灰代替部分水泥原料于水泥窑生产水泥成为主要的资源化方向。由于飞灰中的无机氯盐会降低资源化产品的品质，因此水洗常作为飞灰资源化利用前经济、有效的预处理方式。但在有效去除飞灰中的氯盐的同时，产生高盐废水，也会洗出部分飞灰中的重金属，且洗脱液中某些重金属含量已经超出《污水综合排放标准》的排放标准，因此飞灰洗脱液的处理也成为垃圾焚烧厂内的一大难点。
3.飞灰洗脱液的水质特点为：呈高碱性，ph为13左右，含大量氯、钾、钠、钙等以及重金属离子(pb
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、cu
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、cd
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以及少量fe、al等)；目前飞灰洗脱液的处理主要是对其进行预处理去除重金属或钙离子后，利用蒸发系统回收其中的无机盐。预处理主要以添加碳酸盐、硫化物的沉淀或螯合物的化学沉淀为主，药剂成本高，沉淀污泥外运处理费用高；后续蒸发系统针对无机盐的处理以蒸发结晶为主，无机盐的处理主要是蒸发或是直接排放，直接排放前要进行大量稀释，浪费水资源，而且大多数为杂盐，未能实现将氯盐进一步进行分离回收；整体处理系统资源化程度低，系统内资源循环利用率较低。因此，发明设计一种飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统，具有重要的实际意义。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统，以解决现有工艺无法合理利用资源、实现以废治废的问题。
5.本实用新型提出了一种飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统，包括预处理系统、沉淀过滤系统和飞灰处理系统，预处理系统用于对输送来的飞灰洗脱液进行预处理，预处理系统的出水端与沉淀过滤系统的进水端连接，沉淀过滤系统的沉淀物排放端与飞灰处理系统的进料端连接，飞灰处理系统的污泥排放端与水泥窑的原料进口端连接，水泥窑的尾气排放端与预处理系统的进气端连接。该系统设置简单、合理有效，结合厂内灰处理系统的特点及水泥窑工艺特点，做到与厂内飞灰处理系统紧密联系，能够合理有效利用资源，实现以废治废、垃圾焚烧飞灰及飞灰洗脱液无害化、资源化处理，可以使洗脱液处理系统无废水废渣排放。
6.在一个优选的实施例中，该系统还包括蒸发系统和提纯系统，沉淀过滤系统的出水端与蒸发系统的进水端连接，蒸发系统与提纯系统相连接，蒸发系统的冷凝水排出端与飞灰处理系统的水洗喷淋管道的进水口端连接。将蒸发冷凝水引至飞灰处理系统作为水洗
用水，可节省厂内资源、实现厂内资源有效利用，达到系统废水零排放。
7.在一个优选的实施例中，蒸发系统包括一级mvr蒸发系统和二级mvr蒸发系统，提纯系统包括氯化钠结晶分离装置和氯化钾结晶分离装置，一级mvr蒸发系统和二级mvr蒸发系统连接，一级mvr蒸发系统的母液排出端与氯化钠结晶分离装置的进料端连接，二级mvr蒸发系统的母液排出端与氯化钾结晶分离装置的进料端连接。通过蒸发系统与提纯系统的配合，可得到水洗氯化钠和水洗氯化钾产品。
8.在一个优选的实施例中，提纯系统还包括氯化钠粗盐洗涤槽和氯化钾粗盐洗涤槽，氯化钠结晶分离装置下方的粗盐浆排出端与氯化钠粗盐洗涤槽的进料口连接，氯化钾结晶分离装置下方的粗盐浆排出端与氯化钾粗盐洗涤槽的进料口连接。通过该装置可获得纯度较高得氯化钠和氯化钾产品。
9.在一个优选的实施例中，氯化钾粗盐洗涤槽和氯化钠粗盐洗涤槽的洗涤液排出端均与一级mvr蒸发系统的进水端连接，一级mvr蒸发系统的冷凝水排出端和二级mvr蒸发系统的冷凝水排出端均与飞灰处理系统水洗喷淋管道的进水口端连接。洗涤液回流至一级mvr蒸发系统进行循环蒸发，实现资源的有效利用。
10.在一个优选的实施例中，预处理系统包括搅拌罐，飞灰洗脱液通过收集池泵入搅拌罐，水泥窑的尾气通入搅拌罐中，搅拌罐底部的出水端与沉淀过滤系统的进水端连接。以水泥窑尾气曝气代替药剂法进行反应，装置简便易控制，一方面可以节省外来药剂的费用，可以降低飞灰洗脱液ph，能够减少后续进蒸发系统前的中和耗酸量，另一方面可以解决水泥窑尾气的排放问题，达到以废治废的效果。
11.在一个优选的实施例中，水泥窑的尾气经收集罐的输出端通入搅拌罐中进行曝气，收集罐的输出端设有调压阀和在线流量计，搅拌罐设有在线ph探头和温度探头。设置调压阀、在线流量计、ph探头和温度探头，以便控制ph值、温度等参数。
12.在一个优选的实施例中，曝气的速率为15ml/min，曝气温度为25℃，控制ph为7-9.5，总曝气时间为60-90min。
13.在一个优选的实施例中，沉淀过滤系统包括沉淀槽和缓冲罐，预处理系统的排出水进入沉淀槽进行沉淀过滤，沉淀时间为30min-40min，沉淀槽的上清液泵入缓冲罐中，缓冲罐的出水端与蒸发系统的进水端连接，沉淀槽的上清液出水端还分别与氯化钠粗盐洗涤槽的进水端和氯化钾粗盐洗涤槽的进水端连接。通入氯化钠粗盐洗涤槽和氯化钾粗盐洗涤槽的上清液充当洗涤液，用于对氯化钠结晶和氯化钾结晶进行洗涤。
14.在一个优选的实施例中，飞灰处理系统还包括板框压滤单元，沉淀槽的底部设有沉淀物排放端，沉淀物排放端与飞灰处理系统中的板框压滤单元的进料端连接，板框压滤单元的污泥排放端与水泥窑的原料进口端连接。处理后的污泥可以进入水泥窑代替部分水泥原材料，以节省水泥窑原材料。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益成果在于：
16.(1)沉淀污泥回流至飞灰处理系统进行固液分离，混合水洗后的飞灰进入水泥窑代替部分水泥原材料，达到资源有效利用，节省水泥窑原材料。
17.(2)以水泥窑尾气曝气代替药剂法进行反应，可以节省外来药剂的费用，同时降低洗脱液ph，减少后续进蒸发系统前的中和耗酸量；通过控制洗脱液ph，利用co2通入量的不断增加，促进生成co
32-，与飞灰洗脱液中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀，既对飞灰洗脱液中
的重金属离子产生吸附作用以及共沉淀作用，又有效去除洗脱液中的钙离子，降低后续蒸发系统运行时的结垢风险；同时水洗液中的fe
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形成氢氧化物胶体对洗脱液中的重金属离子产生吸附作用，碳酸钙与氢氧化物胶体同时作用有效去除洗脱液中的重金属离子；另外也解决水泥窑尾气的排放问题，达到以废治废的效果。
18.(3)通过二段蒸发结晶、洗涤提纯后，得到纯化氯化钠及氯化钾可外运进行外售；蒸发冷凝水引至飞灰处理系统作为水洗用水，节省厂内资源，同时实现厂内资源有效利用，达到系统无废渣及废水排放。
19.(4)整体处理系统设置合理有效、简便易控制，结合厂内飞灰处理系统的特点及水泥窑工艺特点，做到与厂内飞灰处理系统紧密联系，合理有效利用资源，实现以废治废，垃圾焚烧飞灰及飞灰洗脱液无害化、资源化处理，洗脱液处理系统无废水废渣排放。
附图说明
20.包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
21.图1是本实用新型的一个具体实施例的飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统的示意图；
22.图2是本实用新型的另一个具体实施例的飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统的示意图。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.下面将结合附图1对本实用新型作详细的介绍，本实用新型的一种飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统，包括预处理系统1、沉淀过滤系统2、飞灰处理系统3和水泥窑4。预处理系统1用于对输送来的飞灰洗脱液进行预处理，预处理系统1的出水端与沉淀过滤系统2的进水端连接，沉淀过滤系统2的沉淀物排放端与飞灰处理系统3的进料端连接，飞灰处理系统3的污泥排放端与水泥窑4的原料进口端连接，水泥窑4的尾气排放端与预处理系统1的进气端连接。该系统设置简单、合理有效，结合厂内灰处理系统的特点及水泥窑工艺特点，做到与厂内飞灰处理系统紧密联系，能够合理有效利用资源，实现以废治废、垃圾焚烧飞灰及飞灰洗脱液无害化、资源化处理。
25.在具体的实施例中，预处理系统1包括搅拌罐，搅拌罐设有在线ph探头和温度探头。飞灰洗脱液通过收集池泵入搅拌罐中，水泥窑4的尾气通过收集罐输出管路从搅拌罐侧边通入搅拌罐，收集罐输出管路上设置有调压阀、在线流量计；搅拌罐底部设有排空出水管路，预处理系统1的排出水通过排空出水管路与沉淀过滤系统2的进水管路连接。向搅拌罐中的飞灰洗脱液中通入水泥窑4的尾气进行曝气，其中co2占比10％左右。优选的，曝气的速
率为15ml/min，曝气温度为25℃，控制ph为7-9.5，总曝气时间为60-90min。
26.该部分系统设计原理为：通入co2，刚开始时飞灰洗脱液的ph逐渐降低，溶液中的金属可通过自身反应形成氢氧化物沉淀；同时fe
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、al
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形成氢氧化物胶体，对溶液中的其他金属具有吸附作用；随着co2通入量的增大，促进与飞灰洗脱液中的钙离子反应形成碳酸钙沉淀，碳酸钙可与其他金属形成共沉淀或其他金属被碳酸钙沉淀吸附而沉淀，由于洗脱液中钙离子的浓度远高于fe
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的浓度，因此碳酸钙的吸附作用明显大于氢氧化物胶体的吸附作用。最终达到该ph值时，pb
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的去除率能够达到99％、95.08％、90％、94.34％，重金属总去除率能够达到98％左右；钙离子去除率达到99％。具体发生的反应如下：
27.co2 h2o
→
h2co3[0028][0029][0030]h
oh-→
h2o
[0031][0032][0033][0034]
以水泥窑4的尾气曝气代替药剂法进行反应，节省外来药剂费用，装置简便易控制；同时降低飞灰洗脱液ph，减少后续进蒸发系统5(图2中示出)前的中和耗酸量；通过控制飞灰洗脱液ph，利用co2通入量的不断增加，促进生成co
32-，与洗脱液中的钙离子反应生成碳酸钙沉淀，既对飞灰洗脱液中的重金属离子产生吸附作用以及共沉淀作用，又有效去除洗脱液中的钙离子，降低后续蒸发系统5(图2中示出)运行时的结垢风险；同时水洗液中的fe
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形成氢氧化物胶体对洗脱液中的重金属离子产生吸附作用，碳酸钙与氢氧化物胶体同时作用有效去除洗脱液中的重金属离子；另外，也解决水泥窑尾气的排放问题，达到以废治废的效果。
[0035]
图2示出了本实用新型的另一个具体实施例的飞灰洗脱液处理及资源化综合利用系统的示意图。如图2所示，该系统还包括蒸发系统5和提纯系统6。其中，沉淀过滤系统2包括沉淀槽21和缓冲罐22，飞灰处理系统3包括板框压滤单元，蒸发系统5包括一级mvr蒸发系统51和二级mvr蒸发系统52，提纯系统6包括氯化钠结晶分离装置61、氯化钠粗盐洗涤槽62、氯化钾结晶分离装置63以及氯化钾粗盐洗涤槽64。
[0036]
在具体的实施例中，预处理系统1的排出水通过管路进入沉淀过滤系统2的沉淀槽21进行沉淀过滤，优选的沉淀时间为30min-40min。沉淀槽21底部设有沉淀物排放管，沉淀物排放管与飞灰处理系统1的板框压滤单元的进料管相连接，飞灰处理系统1压滤后的污泥则输送至水泥窑4的原料仓。沉淀槽21的上清液通过输料泵泵入缓冲罐22中，沉淀槽21的上清液还分管路分别与提纯系统6的氯化钠粗盐洗涤槽62和氯化钾粗盐洗涤槽64相连接，该部分的上清液作为洗涤液，用以洗涤氯化钠结晶和洗涤氯化钾结晶。其中，缓冲罐22设有在线ph检测探头。
[0037]
下表为预处理进水与过滤上清液中各元素浓度、浊度及ph的对比。
[0038][0039][0040]
在具体的实施例中，缓冲罐22的出水管路与一级mvr蒸发系统51的进水管路连接，一级mvr蒸发系统51的冷凝水排出管路与飞灰处理系统3的水洗喷淋管路相连接；一级mvr蒸发系统51的母液排出管路与氯化钠结晶分离装置61的进料管路相连接；氯化钠结晶分离装置61下方为粗盐浆排出管，该粗盐浆排出管与计量装置的进口端连接，该计量装置的排出口端与氯化钠粗盐洗涤槽62的进料口连接；氯化钠粗盐洗涤槽62连接沉淀槽21上清液出水的洗涤液管路，且设有在线温度检测探头、加热装置；氯化钠粗盐洗涤槽62底部的洗涤液排出管与一级mvr蒸发系统51的进水管路相连接。
[0041]
一级mvr蒸发系统51的剩余母液排出管与二级mvr蒸发系统52的进水管路连接；二级mvr蒸发系统52的冷凝水排出管路与飞灰处理系统3的水洗喷淋管路相连接；二级mvr蒸发系统52的母液排出管路与氯化钾结晶分离装置63的进料管路相连接；氯化钾结晶分离装置63下方为粗盐浆排出管，该粗盐浆排出管与计量装置的进口端相连接，该计量装置的排出口端与氯化钾粗盐洗涤槽64的进料口连接；氯化钾粗盐洗涤槽64连接沉淀槽21上清液出水的洗涤液管路；氯化钾粗盐洗涤槽64底部的洗涤液排出管与一级mvr蒸发系统51的进水管路相连接。
[0042]
将沉淀过滤系统2的上清液使用硫酸调节ph至6左右，泵入一级mvr蒸发系统51和二级mvr蒸发系统52进行二次蒸发结晶；优选的，控制第一段蒸发终止沸点为112-114℃，冷却结晶后，通过离心机分离出的粗盐浆(氯化钾质量分数75％-80％)在75℃-80℃条件下按液固质量比1:1加入沉淀过滤系统2的上清液进行洗涤提纯，获得的氯化钠纯度可达到95％以上；剩余母液继续进行第二段蒸发，优选的，控制蒸发终止沸点为119-121℃，冷却结晶后，通过离心机分离出粗盐浆(氯化钠质量分数15％-20％)在常温条件下按液固质量比1.2:1加入沉淀过滤系统2的上清液进行洗涤提纯，获得的氯化钾纯度可达96％以上；其中，氯化钠粗盐洗涤槽62的洗涤液和氯化钾粗盐洗涤槽64的洗涤液回流至一级mvr蒸发系统51进行循环蒸发；而一级mvr蒸发系统51和二级mvr蒸发系统52的蒸发冷凝水均可引至飞灰处理系统3作为水洗用水，可节省厂内资源、实现厂内资源有效利用，可以使洗脱液处理系统实现废水废渣零排放。
[0043]
该部分系统的设计原理为：由于随着蒸发温度上升，出盐量增多，蒸发终止沸点高于114℃时，氯化钾含量开始上升，氯化钠纯度下降，因此为保证氯化钠的纯度，选择一段蒸发终止沸点为112℃-114℃；蒸发沸点达到121℃左右时，氯化钾析出的含量基本稳定，为减少氯化钠含量，保证氯化钾纯度，因此选择二段蒸发终止沸点为119-121℃。另外，随着洗涤温度的升高，盐中氯化钾含量下降明显，在80℃左右呈现稳定趋势，因此在一段氯化钠盐浆洗涤提纯过程中需控制温度为80℃左右，可进一步提高氯化钠和氯化钾的纯度，获得的纯化氯化钠和纯化氯化钾可外运进行外售。
[0044]
虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，
本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。