CN113941580A - 多级逆向制浆的飞灰水洗工艺 - Google Patents
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Abstract
一种多级逆向制浆的飞灰水洗工艺，其包括如下步骤：步骤一、将飞灰与水按照1：3~5的固液比混合制浆；步骤二、对步骤一中的制浆产物进行抽滤，得到水洗液以及固渣；步骤三、将前一步骤得到的固渣与水按照1：3~5的固液比混合制浆；步骤四、对步骤三中的制浆产物进行抽滤，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合；步骤五、依次重复步骤三、四若干次，重复结束后得到混合水洗液以及固渣；步骤六、将步骤五得到固渣与水按照1：5~8的固液比混合制浆；步骤七、对步骤六中的制浆产物进行抽滤，得到水洗液以及固渣，并将水洗液用DTRO膜浓缩，得到浓水与淡水，浓水回用到步骤一中与飞灰混合制浆，淡水回用到步骤六中与固渣混合制浆。
Description
技术领域
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，具体涉及一种多级逆向制浆的飞灰水洗工艺。
背景技术
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，年产生飞灰量约为1000万吨。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，垃圾焚烧飞灰资源化、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。
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。垃圾焚烧飞灰的主要成分包括水溶性盐、钙质成分、重金属和二噁英等，飞灰一旦排放到环境中，将会对水，空气、土壤造成严重的污染和破坏，同时重金属和二噁英都会环境和对生物体产生极大危害，而水溶性钠盐、钾盐、钙盐，其本身虽然没有毒性，但是水溶性盐的存在，会对飞灰的无害化、资源化处理造成极大的危害。
水泥窑协同处置是目前最受推崇的飞灰处置技术，我国垃圾焚烧飞灰中可溶性氯盐含量高，熔融烧结很难控制氯化氢气体逸出造成的二次污染，直喷入水泥窑协同处置仅适用氯离子含量3%以下飞灰，且入窑速度控制不好会造成窑内结皮、腐蚀设备、管道，同时旁路放风旁路放出的高含氯料也是处置难点。因此，我国垃圾焚烧飞灰在高温煅烧前需要进行脱氯预处理。飞灰水洗是飞灰脱氯最常用的工艺，以往使用的飞灰多级水洗往往是滤饼多级水洗，达到脱氯的效果，但水洗液内的盐水没有得到有效利用。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种多级逆向制浆的飞灰水洗工艺，其主要解决的技术问题是传统水洗工艺只能达到脱氯的目的，而水洗液里还有大量的可溶性盐不能得到全面的有效利用。
为解决上述技术问题，本发明提供一种多级逆向制浆的飞灰水洗工艺，其包括如下步骤：
步骤一、将飞灰与水按照1：3-5的固液比混合搅拌制浆；
步骤二、用抽滤机对步骤一中的制浆产物进行抽滤，在液体即将抽干时，加入与飞灰等量的水置换抽滤，此时固体内的氯盐被置换到水中，可提高水洗液中盐分含量，固液分离后，得到水洗液以及固渣；
步骤三、将前一步骤得到的固渣与水按照1：3~5的固液比混合搅拌制浆；
步骤四、用抽滤机对步骤三中的制浆产物进行抽滤，在液体即将抽干时，加入与飞灰等量的水置换抽滤，固液分离后，得到水洗液以及固渣；
步骤五、依次重复步骤三、四1-2次，重复结束后得到混合水洗液以及固渣；
步骤六、将步骤五得到固渣与水按照1：5-8的固液比混合搅拌制浆；
步骤七、用抽滤机对步骤六中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液用DTRO膜浓缩，得到浓水与淡水，其中，浓水回用到步骤一中用于与飞灰混合搅拌制浆，淡水回用到步骤六中与步骤五得到固渣混合搅拌制浆。
优选于：所述步骤五还包括将得到的所述混合水洗液资源化，先除去所述混合水洗液中的重金属元素，再除去所述混合水洗液中的钙、镁元素，以降低所述混合水洗液的硬度，最后对所述混合水洗液进行蒸发结晶，可得到钾盐与钠盐。
优选于：所述步骤五、依次重复步骤三、四一次，具体为：（一）将前一步骤四得到的固渣与水按照1：3~5的固液比混合搅拌制浆；（二）用抽滤机对步骤（一）中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合。
优选于：所述步骤七还包括将得到的所述固渣资源化，先对所述固渣进行脱钙，脱钙后得到钙渣煅烧转化为石灰回用于焚烧发电厂，再对脱钙后的所述固渣进行去二噁英，之后通过选矿、浸出的方式回收重金属，最终剩余的固渣为减量化、无害化的固渣。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明的水洗工艺经过对飞灰进行多级水洗，可提高水洗效率，使飞灰中所含的95%以上的可溶盐能够被洗脱；
2、在多级水洗后增设一级增大固液比的水洗，能够洗脱收集飞灰渣中剩余的少量可溶盐，最后的水洗液经过DTRO膜浓缩，排出的浓水和淡水能够分别回用到多级水洗以及等大固液比的水洗中去，有效的节约了飞灰水洗过程中的用水量；
3、本发明的多级水洗工艺既可实现飞灰高效脱盐，达到盐水资源化利用，又可实现飞灰水洗渣除氯以及钙渣资源化利用；
4、且本发明的多级水洗工艺运行条件温和，成本较低，回收率高。
附图说明
图1为飞灰处理整体工艺流程图。
图2为飞灰的水洗工艺流程图。
具体实施方式
以下结合较佳实施例以及说明书附图1-2对本发明提供一种多级逆向制浆的飞灰水洗工艺作进一步的描述。
如图1所示，本发明采用的多级逆向制浆的飞灰水洗工艺是一种将飞灰进行多次水洗，将每次水洗得到的高浓度水洗液进行混合，并依次进行除重金属，除钙、镁，并蒸发结晶提取钾盐及钠盐，实现水洗液全资源化；而在对飞灰进行多次水洗后，增加一次大固液比的水洗，获得的低浓度水洗液，将低浓度水洗液采用DTRO膜浓缩，得到浓水与淡水，其中的浓水回用到第一次水洗，通过逆向的浓水回用进而提升制浆浓度，进一步回收浓水中的可溶盐资源，而淡水则回用到大固液比的水洗步骤中，以节约水资源；同时对飞灰多级逆向水洗后产生的滤饼即固渣依次进行脱钙、去二噁英、回收重金属，实现固渣资源化，达到将飞灰减量化、无害化处理。
本发明可实现水洗的全资源化，飞灰水洗的水洗液脱盐率可达到95%以上，脱盐得到的水洗液为碱性的氯化钠及氯化钾水溶液可进行盐水资源化利用。飞灰水洗另一部分为滤饼，滤饼能够得到充分脱氯，后续可直接进窑焚烧也可考虑其他利用。
实施例1，如图2所示，其包括如下步骤：
步骤一、将飞灰与水按照1：3的固液比混合搅拌制浆；
步骤二、用抽滤机对步骤一中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣；
步骤三、将前一步骤二得到的固渣与水按照1：3的固液比混合搅拌制浆；
步骤四、用抽滤机对步骤三中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合；
步骤五、将前一步骤四得到的固渣与水按照1：3的固液比混合搅拌制浆；
步骤六、用抽滤机对步骤五中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合，将得到的混合水洗液资源化，先除去所述混合水洗液中的重金属元素，再除去所述混合水洗液中的钙、镁元素，以降低所述混合水洗液的硬度，最后对所述混合水洗液进行蒸发结晶，可得到钾盐与钠盐，具体为：向所述混合水洗液中加入螯合剂除去其中所含的重金属元素，得到重金属渣以及初级净化液；向得到的所述初级净化液中加入NaOH调节pH值至12，然后通入CO2，氢氧化钠与水洗液中的钙镁反应，生成氢氧化钙和氢氧化镁，氢氧化镁难溶于水，氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀分离出来，得到碳酸钙与氢氧化镁的混合渣，剩余二次净化液；将所述二次净化液通过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，所述二次净化液中剩下主要为钾盐和钠盐，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，进而二次净化液通过MVR蒸发器蒸发结晶，降温结晶可将钾盐回收，而剩余的混废溶液中所含的主要为氯化钠；将所述混盐废液电解，得到NaOH和氯气；水洗三次后的脱盐率可达95%左右；
步骤七、将步骤六得到固渣与水按照1：5的大固液比混合搅拌制浆；
步骤八、用抽滤机对步骤七中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液用DTRO膜浓缩，得到浓水与淡水，其中，浓水回用到步骤一中用于与飞灰混合搅拌制浆，通过逆向的浓水回用进而提升制浆浓度，最大化的提升水洗液中的含盐量，进一步回收浓水中的可溶盐资源，淡水回用到步骤七中与步骤五得到固渣混合搅拌制浆；将所述固渣资源化，先对所述固渣进行脱钙，通入过量二氧化碳，固渣中的钙与过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钙，固液分离后达到脱钙的效果，脱钙后得到钙渣煅烧转化为石灰回用于焚烧发电厂，再采用水热氧化法除去脱钙后的固渣中的二噁英，之后通过重选或者酸浸的方式回收重金属，最终剩余的固渣实现减量化、无害化。
实施例2，如图2所示，其包括如下步骤：
步骤一、将飞灰与水按照1：4的固液比混合搅拌制浆；
步骤二、用抽滤机对步骤一中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣；
步骤三、将前一步骤二得到的固渣与水按照1：4的固液比混合搅拌制浆；
步骤四、用抽滤机对步骤三中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合；
步骤五、将前一步骤四得到的固渣与水按照1：4的固液比混合搅拌制浆；
步骤六、用抽滤机对步骤五中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合，将得到的混合水洗液资源化，先除去所述混合水洗液中的重金属元素，再除去所述混合水洗液中的钙、镁元素，以降低所述混合水洗液的硬度，最后对所述混合水洗液进行蒸发结晶，可得到钾盐与钠盐；
步骤七、将步骤六得到固渣与水按照1：6.5的大固液比混合搅拌制浆；
步骤八、用抽滤机对步骤七中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液用DTRO膜浓缩，得到浓水与淡水，其中，浓水回用到步骤一中用于与飞灰混合搅拌制浆，淡水回用到步骤七中与步骤五得到固渣混合搅拌制浆；将所述固渣资源化，先对所述固渣进行脱钙，脱钙后得到钙渣煅烧转化为石灰回用于焚烧发电厂，再对脱钙后的固渣进行去二噁英，之后通过选矿、浸出的方式回收重金属，最终剩余的固渣实现减量化、无害化。
实施例3，其包括如下步骤：
步骤一、将飞灰与水按照1：5的固液比混合搅拌制浆；
步骤二、用抽滤机对步骤一中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣；
步骤三、将前一步骤二得到的固渣与水按照1：5的固液比混合搅拌制浆；
步骤四、用抽滤机对步骤三中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合；
步骤五、将前一步骤四得到的固渣与水按照1：5的固液比混合搅拌制浆；
步骤六、用抽滤机对步骤五中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合，将得到的混合水洗液资源化，先除去所述混合水洗液中的重金属元素，再除去所述混合水洗液中的钙、镁元素，以降低所述混合水洗液的硬度，最后对所述混合水洗液进行蒸发结晶，可得到钾盐与钠盐；
步骤七、将前一步骤六得到的固渣与水按照1：5的固液比混合搅拌制浆；
步骤八、用抽滤机对步骤七中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合，将得到的混合水洗液资源化，先除去所述混合水洗液中的重金属元素，再除去所述混合水洗液中的钙、镁元素，以降低所述混合水洗液的硬度，最后对所述混合水洗液进行蒸发结晶，可得到钾盐与钠盐；
步骤九、将步骤八得到固渣与水按照1：8的大固液比混合搅拌制浆；
步骤十、用抽滤机对步骤九中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液用DTRO膜浓缩，得到浓水与淡水，其中，浓水回用到步骤一中用于与飞灰混合搅拌制浆，淡水回用到步骤九中与步骤五得到固渣混合搅拌制浆；将所述固渣资源化，先对所述固渣进行脱钙，脱钙后得到钙渣煅烧转化为石灰回用于焚烧发电厂，再对脱钙后的固渣进行去二噁英，之后通过选矿、浸出的方式回收重金属，最终剩余的固渣实现减量化、无害化。
对比例1：专利公告号CN102126837A提出一种通过水洗处置飞灰的方法，该发明将飞灰称量后加入到搅拌罐中，同时将水与飞灰按照1：2~6的比例加入搅拌混合后；通过带式真空过滤机进行固液分离；飞灰固体投入到水泥回转窑内进行焚烧，液体加入硫酸调节pH值为6 ~ 8后加入药剂，将溶液中的重金属沉淀出来；然后进入带式真空过滤机进行固液分离，滤出的盐进行填埋，液体通入到多效蒸发器中进行蒸发；待洗液浓缩成饱和溶液后，用带式真空过滤机将盐滤出，而液体则返回到多效蒸发器中进行再次蒸发，重复上述循环。
该发明是通过水洗与水泥窑结合的方法，实现了飞灰的无害化处置。与该发明的工艺对比，本发明具有以下优点：
①对氯的去除率高，有利于后续资源化利用；
②水洗后浓水中盐浓度高，后续蒸发量较小，节约能耗，更易得到钾盐和钠盐；
③在水洗阶段通过置换加水，可节约用水量，且置换效率高，可达85%以上。
设计实验：研究固液比、水洗次数、搅拌速率及搅拌时间对水洗效果的影响。
将飞灰与水分别按照1:3~5的固液比混合搅拌制浆，搅拌速率设置300~500r/min，搅拌时间设置10~40min，用抽滤机对步骤一中的制浆产物进行置换抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，水洗次数试验1~3次，最后抽滤后检测固体样中的氯离子浓度，最后固液为1:4，水洗两次脱氯效率即可达到95%以上。
统计学差异：表1为统计的实施例1-3以及对比例1。
| 除氯率（%） | 每吨飞灰用水量 | |
| 实施例1 | 94.85 | 3吨 |
| 实施例2 | 95.58 | 4吨 |
| 实施例3 | 96.68 | 5吨 |
| 对比例1 | / | 2~6吨 |
从表1可以看出，本发明所提供的一种多级逆向制浆的飞灰水洗工艺与传统的飞灰水洗工艺相比，脱盐率更高，水洗液近乎全资源化，并且水资源能够逆向回用，大大的节约了飞灰水洗过程中的用水量。
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。
Claims (4)
1.一种多级逆向制浆的飞灰水洗工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、将飞灰与水按照1：3~5的固液比混合搅拌制浆；
步骤二、用抽滤机对步骤一中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣；
步骤三、将前一步骤得到的固渣与水按照1：3~5的固液比混合搅拌制浆；
步骤四、用抽滤机对步骤三中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合；
步骤五、依次重复步骤三、四若干次，重复结束后得到混合水洗液以及固渣；
步骤六、将步骤五得到固渣与水按照1：5~8的固液比混合搅拌制浆；
步骤七、用抽滤机对步骤六中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液用DTRO膜浓缩，得到浓水与淡水，其中，浓水回用到步骤一中用于与飞灰混合搅拌制浆，淡水回用到步骤六中与步骤五得到固渣混合搅拌制浆。
2.根据权利要求1所述的多级逆向制浆的飞灰水洗工艺，其特征在于：所述步骤五还包括将得到的所述混合水洗液资源化，先除去所述混合水洗液中的重金属元素，再除去所述混合水洗液中的钙、镁元素，以降低所述混合水洗液的硬度，最后对所述混合水洗液进行蒸发结晶，可得到钾盐与钠盐。
3.根据权利要求1所述的多级逆向制浆的飞灰水洗工艺，其特征在于，所述步骤五、依次重复步骤三、四一次，具体为：（一）将前一步骤四得到的固渣与水按照1：3~5的固液比混合搅拌制浆；（二）用抽滤机对步骤（一）中的制浆产物进行抽滤，实现固液分离，得到水洗液以及固渣，并将水洗液与步骤二得到的水洗液混合。
4.根据权利要求1、2、3中任意一项所述的多级逆向制浆的飞灰水洗工艺，其特征在于：所述步骤七还包括将得到的所述固渣资源化，先对所述固渣进行脱钙，脱钙后得到钙渣煅烧转化为石灰回用于焚烧发电厂，再对脱钙后的所述固渣进行去二噁英，之后通过选矿、浸出的方式回收重金属，最终剩余的固渣为减量化、无害化的固渣。
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