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协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液处理系统

作者:发布时间:2019-10-07 14:39

  本发明公开了一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,包括与烟气净化设备相连的飞灰收集仓、位于垃圾堆放处底部的渗沥液收集池、与飞灰收集仓依次连接的水洗池、干燥箱、反应釜、微波处理时、固液分离器和熔融炉、冷却池;其中渗沥液收集池上连接有热交换器,热交换器与干燥箱通过管道连接;渗沥液收集池的底部连接有滤料塔,反应釜上连接有压缩机;熔融炉与干燥箱通过管道连接,熔融产生的烟气能够对干燥箱进行干燥,熔融炉上连接有辅助剂仓。本发明中的处理系统具有协同处理焚烧飞灰和垃圾渗沥液、处理效果好、成本低的优点。

  



权利要求书

  1.一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,包括与烟气净化设备相连的飞灰收集仓、位于垃圾堆放处底部的渗沥液收集池、与飞灰收集仓依次连接的水洗池、干燥箱、反应釜、微波处理时、固液分离器和熔融炉、冷却池;

  其中渗沥液收集池上连接有热交换器,热交换器与干燥箱通过管道连接;渗沥液收集池的底部连接有滤料塔,反应釜上连接有压缩机;

  滤料塔的底部与反应釜通过管道连接,反应釜上连接有添加剂仓,由干燥箱干燥的飞灰和滤料塔过滤的渗沥液与添加剂仓中的添加剂以质量比为1:5-10:0.6-1.0的比例在反应釜内混合,反应釜加热至260-300℃,压力设置为10.5-20MPa,保温2.5-3小时,通过压缩机向反应釜内通入氧气,之后通过固液分离器对飞灰和渗沥液进行分离;

  熔融炉与干燥箱通过管道连接,熔融产生的烟气能够对干燥箱进行干燥,熔融炉上连接有辅助剂仓;

  通过熔融炉对飞灰和辅助剂仓内的辅助剂按照质量比为1:1-1.5的比例进行混合熔融,得到无害熔渣,熔融炉产生的熔融飞灰进入冷却池冷却得到无害玻璃熔渣;对渗沥液进行调节pH和除重金属离子后排放。

  2.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述添加剂包含以下重量份的组分:1.4-1.8份磷酸亚铁、0.2-0.6份三氯化铁、0.4-0.8份亚氨基二琥珀酸四钠、1.2-1.7份活性炭。

  3.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,所述辅助剂包含以下重量份的组分:0.8-1.6份硫酸、0.2-0.6份氧化钙、2.1-3.1份硅酸钠、0.2-0.5份有机硫TMT-15、1.3-1.6份硅藻土、1.4-1.6份水泥。

  4.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述滤料塔内设有粗格栅和位于粗格栅下方的细格栅,粗格栅的栅距为10-15mm,细格栅的栅距为1-3mm,所述粗格栅和细格栅上均放置有滤料。

  5.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述滤料包含以下重量份的组分:1.5-2.4份活性炭、0.8-1.3份硅藻土、0.4-0.8份高岭土、1.2-1.5份离子交换树脂、0.3-0.6份香菜粉3.5-4.1份水、0.6-0.9份粘接剂。

  6.根据权利要求1述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述微波处理室的处理温度为1500-2200℃,处理时间为40-60min。

  7.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述水洗池中飞灰与水的比例为1Kg:(5-10)L,水洗时间为15-20min,搅拌速率为200-300r/min。

  8.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述水洗池内投入有与水质量比为1:2.7-3.1的重金属离子捕捉剂。

  9.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述水洗池内设有二氧化碳鼓泡机,二氧化碳与垃圾焚烧飞灰比例为1L/min:(1-10Kg)。

  10.根据权利要求1所述的协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其特征在于,所述熔融炉采用等离子体熔融炉、回转窑或熔融块。

  说明书

  协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统

  技术领域

  本发明涉及废气处理技术领域,更具体地说,它涉及一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统。

  背景技术

  我国城市垃圾无害化处置主要由三种方式:填埋、焚烧和堆肥。我国生活垃圾处理主要是以填埋为主,焚烧和堆肥的比例较少,但是焚烧的比例每年都在增长。焚烧相比填埋具有减容、减量等,以及能源再次利用等优点。

  垃圾在焚烧前将进行一定量的堆放储存和干化过程,因此会产生一定量垃圾渗滤液。垃圾渗滤液的典型特点为BOD和COD浓度高、重金属浓度高、水质水量变化大、氨氮的含量高、微生物营养比例失调,不仅极为恶臭难闻,且相关指标为一般城市污水的10-100倍。

  现有技术中,申请公布号为CN107840550A的中国发明专利公开了一种垃圾渗沥液的处理方法,现有的这种垃圾渗沥液的处理工艺,对渗沥液采用依次进行电解处理、缺氧反硝化处理、短程硝化处理和厌氧氨氧化反应,得到符合国家污水排放的标准三级处理液,但是其综合性能较差,只能单独处理渗沥液。

  垃圾焚烧过程中在尾气净化设备中会沉降高含量二噁英和重金属的飞灰。根据《生活垃圾填埋污染控制标准GB16889-2008》中明确规定生活垃圾焚烧飞灰属于危险废弃物,同时填埋要求为生活垃圾焚烧飞灰含水率效率小于30%,二噁英含量低于3ugTEQ/Kg和重金属的浸出毒性低于相应的标准值。一旦进入在生物体内,在生物体脂肪层和脏器堆积而几乎不能排出或降解,产生积累性中毒,严重影响周围的生态环境。

  现有技术中,申请公布号为CN102173721A的中国发明专利文件公开了一种垃圾焚烧飞灰固结剂及垃圾焚烧飞灰的固结方法,该发明具有降低飞灰中的重金属浸出毒性的优点。但是在实际使用时会降低沥青的性能,另一方面还是会有少量的重金属发生渗漏,造成二次污染。

  目前对渗沥液和飞灰的处理方法明显还存在着一些缺陷,主要表现在一下几个方面:1、协同性差:现有的垃圾焚烧厂中渗滤液的处理工程和飞灰的处理工程均是单独完成;2、处理成本高:垃圾渗沥液要经过生物降解等处理,处理成本高,飞灰主要通过固化填埋的方式,占地面积大,处理成本较高;3、处理效果低:渗沥液在反硝化作用中难以控制,导致渗沥液处理效果不好,同时飞灰固化效果比较差,且飞灰中的重金属和二噁英没有脱离完全,对填埋场周围环境潜在风险。在较长时间的填埋处理中,飞灰中的重金属和二噁英又渗滤到环境中,造成第二次污染。

  发明内容

  针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,其具有能够协同处理垃圾焚烧飞灰和渗沥液、处理成本较低、处理效果好的优点。

  为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的处理系统,包括与烟气净化设备相连的飞灰收集仓、位于垃圾堆放处底部的渗沥液收集池、与飞灰收集仓依次连接的水洗池、干燥箱、反应釜、微波处理时、固液分离器和熔融炉、冷却池;

  其中渗沥液收集池上连接有热交换器,热交换器与干燥箱通过管道连接;渗沥液收集池的底部连接有滤料塔,反应釜上连接有压缩机;

  滤料塔的底部与反应釜通过管道连接,反应釜上连接有添加剂仓,由干燥箱干燥的飞灰和滤料塔过滤的渗沥液与添加剂仓中的添加剂以质量比为1:5-10:0.6-1.0的比例在反应釜内混合,反应釜加热至260-300℃,压力设置为10.5-20MPa,保温2.5-3小时,通过压缩机向反应釜内通入氧气,之后通过固液分离器对飞灰和渗沥液进行分离;

  熔融炉与干燥箱通过管道连接,熔融产生的烟气能够对干燥箱进行干燥,熔融炉上连接有辅助剂仓;

  通过熔融炉对飞灰和辅助剂仓内的辅助剂按照质量比为1:5-10的比例进行混合熔融,得到无害熔渣,熔融炉产生的熔融飞灰进入冷却池冷却得到无害玻璃熔渣;对渗沥液进行调节pH和除重金属离子后排放。

  通过采用上述技术方案,由于采用采用飞灰仓收集飞灰,再将飞灰通入水洗池内进行水洗,将飞灰中的氯元素及无机盐洗出,溶解到水洗液中,减少氯盐对设备的腐蚀,并且对无机盐进行有效的回收,之后对飞灰进行干燥,再将干燥后的飞灰和渗沥液引入反应釜中进行无害化处理,其中在将反应釜的温度升高至260-300℃时,水的介电常数降低,促使水较为容易的将二噁英等有机污染溶解,且在反应釜中通入氧气,能够促使形成氧化能力很强的自由基,提高反应速率和氧化效率,是有机物的化学键断裂最终氧化形成二氧化碳和水,同时飞灰中的金属离子和飞灰的吸附混凝相互作用,能够催化飞灰中的二噁英和垃圾渗沥液中的有机物分解,飞灰中重金属离子热水反应后,变成离子形态,从而便于与添加剂相互结合,促使重金属从飞灰中脱离;同时使用热交换器收集垃圾渗沥液中的预热,使用余热对干燥箱进行干燥,提高了能源的利用率。同时熔融炉中产生的废气通入干燥箱内,也能够对飞灰进行干燥。

  进一步地,所述添加剂包含以下重量份的组分:1.4-1.8份磷酸亚铁、0.2-0.6份三氯化铁、0.4-0.8份亚氨基二琥珀酸四钠、1.2-1.7份活性炭。

  通过采用上述技术方案,由于使用磷酸亚铁能够形成致密的网状胶结物,实现对飞灰的包裹,使飞灰钝化,并且提高飞灰的强度和抗环境侵蚀的能力,亚氨基二琥珀酸四钠对过渡金属离子的鳌合作用很强,特别是铜、铁、镍等重金属元素,能够与飞灰和渗沥液中的重金属离子鳌合,同时活性炭能够吸附异味。

  进一步地,所述辅助剂包含以下重量份的组分:0.8-1.6份硫酸、0.2-0.6份氧化钙、2.1-3.1份硅酸钠、0.2-0.5份有机硫TMT-15、1.3-1.6份硅藻土、1.4-1.6份水泥。

  通过采用上述技术方案,使用有机硫TMT-15,能够与飞灰中的重金属离子鳌合,使飞灰中的重金属离子转化为难溶的化合物,使飞灰较为稳定,减少飞灰中污染物的释放,并且使用氧化钙,通过致密的网状胶结物使飞灰固化,实现对飞灰的包裹作用,使飞灰污染物钝化,并且能够提高飞灰的强度和抗环境侵蚀的能力,同时氧化钙能够与飞灰中的As形成沉淀,使用硫酸和硅酸钠能够形成水凝胶,能够粘接固化飞灰,对飞灰进行固化稳定化处理,降低飞灰中的污染物释放,增强了飞灰抗环境腐蚀的能力,避免飞灰产生二次污染,且增加具有多孔结构的硅藻土,能够吸附飞灰的异味和二噁英,达到净化飞灰的效果,同时能够增加飞灰的强度,水泥的水化产物能够空隙极小,渗透性极低,能够将污染物颗粒物包裹其中,且飞灰和水泥的混合料浆碱性较强,能够使很多重金属离子在固化物的微孔隙中发生复分解沉淀反应,形成低溶解度的氢氧化物沉淀,阻止重金属污染物的浸出。

  进一步地,所述滤料塔内设有粗格栅和位于粗格栅下方的细格栅,粗格栅的栅距为10-15mm,细格栅的栅距为1-3mm,所述粗格栅和细格栅上均放置有滤料。

  通过采用上述技术方案,当渗沥液从滤料塔的顶部进入滤料塔中时,粗格栅能够过滤掉渗沥液中较大的杂质和颗粒物,位于粗格栅下方的细格栅能够过滤掉颗粒较小的杂质和颗粒物,位于粗格栅和细格栅上的滤料,能够吸附渗沥液中的异味、重金属离子和有机污染物。

  进一步地,所述滤料包含以下重量份的组分:1.5-2.4份活性炭、0.8-1.3份硅藻土、0.4-0.8份高岭土、1.2-1.5份离子交换树脂、0.3-0.6份香菜粉3.5-4.1份水、0.6-0.9份粘接剂。

  通过采用上述技术方案,活性炭和硅藻土具有多空隙结构,能够吸附渗沥液中的异味和难降解的有机物,高岭土能够吸附渗沥液中的有机污染物,离子交换树脂能够吸附渗沥液中的拟黑色素和还原糖的碱性分解产物,从而使渗沥液脱色,离子交换树脂中的氨基、羟基等活性基团可以与重金属离子进行鳌合、交换反应,从而去除渗沥液中的重金属离子,香菜粉能够吸收渗沥液中的重金属离子,例如汞、铜和砷等。

  进一步地,所述微波处理室的处理温度为1500-2200℃,处理时间为40-60min。

  通过采用上述技术方案,利用微波加热的方式处理飞灰和渗沥液,速度快,能耗低,解毒彻底,特别是同时处理含有铜、铅、锌、铬等多种重金属元素的垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液。

  进一步地,所述水洗池中飞灰与水的比例为1Kg:(5-10)L,水洗时间为15-20min,搅拌速率为200-300r/min。

  通过采用上述技术方案,将飞灰引入水洗池中进行水洗,水洗能够去除飞灰中可溶性盐和氯离子,降低可溶性盐的浓度,进而降低重金属的溶出。

  进一步地,所述水洗池内投入有与水质量比为1:2.7-3.1的重金属离子捕捉剂。

  通过采用上述技术方案,当飞灰进入水洗池内进行水洗时,水洗池内的重金属离子捕捉剂能够与飞灰中的重金属离子发生鳌合作用,使重金属离子转化为难溶的化合物,从而从飞灰中脱离,减少飞灰中污染物的释放。

  进一步地,所述水洗池内设有二氧化碳鼓泡机,二氧化碳与垃圾焚烧飞灰比例为1L/min:(1-10Kg)。

  通过采用上述技术方案,由于使用二氧化碳鼓泡机向水洗池内通入二氧化碳气泡,能够促进重金属离子的溶解,提高重金属的回收率,并且增大飞灰的净化率。

  进一步地,所述熔融炉采用等离子体熔融炉、回转窑或熔融块。

  综上所述,本发明具有以下有益效果:

  第一、由于本发明由于采用反应釜对飞灰和渗沥液进行高温无害化混合处理,能够协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液,并且通入向反应釜中通入氧气,能够分解渗沥液中的有机物,增加反应速率,同时飞灰中的成分能够催化降解渗沥液中的有机污染物,协同处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗沥液的效率更好,处理效果更好。

  第二、本发明中向反应釜中添加与焚烧飞灰和垃圾渗沥液呈一定比例的添加剂,其中磷酸亚铁能够形成致密的网状胶结物,实现对飞灰的包裹,使飞灰钝化,并且提高飞灰的强度和抗环境侵蚀的能力,亚氨基二琥珀酸四钠能够与过渡金属离子进行鳌合,使渗沥液和飞灰中的重金属离子脱离。

  第三、本发明中辅助剂中添加水泥和有机硫TMT等物质,水泥水化产物为层状硅酸盐,很多重金属离子能够替换其晶格中的钙离子和铝离子,从而被牢固地束缚,并且水泥的水化产物的孔隙较低,能够把污染物包裹在其中,并且有机硫TMT-15也能够鳌合金属离子,使金属离子转化成难溶物使飞灰稳定化。

  第四、本发明中通过向水洗池中投入重金属离子捕捉剂,能够鳌合飞灰中的重金属离子,使重金属离子转化为难溶的化合物,从而与飞灰脱离,降低飞灰中污染物的排放。

  第五、本发明中在水洗池内放置二氧化碳鼓泡机,能够增加重金属离子的溶出,提高重金属离子的回收,提高净化效果。

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