一种飞灰与酸性废水协同处置系统及方法与流程

1.本发明涉及危险废物处置领域，具体涉及一种飞灰与酸性废水协同处置系统及方法。


背景技术：

2.飞灰是垃圾焚烧过程中收集于烟气管道、烟气净化、分离器和除尘器装置等处的容重较轻、粒径细小的粉体物质。垃圾焚烧发电项目中，飞灰处理费用可占总成本20％以上。垃圾焚烧过程中飞灰产量通产占焚烧垃圾量的3％-5％。飞灰成分复杂、毒性大，是国家指定的危险废物(代号hw18)。飞灰的主要成分为cao、sio2，也含有cl、na、k碱金属等元素。飞灰中的氯盐类质量分数超过20％，也含有pb、cu、zn等重金属，其中pb、cu、zn等元素浸出超标。是高度危险的固体废物。
3.酸性废水是指含有某酸类、ph值低于6的废水。通常的酸性废水，除含有某种酸外，往往还含有重金属离子及其盐类等有害物质。酸性废水的来源很广、主要有矿山排水、湿法冶金、轧钢、钢材与有色金属的表面酸处理、化工、制酸、制药、染料、电解、电镀、人造纤维等工业部门生产过程中排放的酸性废水。最常见的酸性废水是硫酸废水，其次是盐酸和硝酸废水。
4.现有技术方案中，飞灰利用处置分为填埋和资源化两种方式。填埋是飞灰处置的传统方法，对于难以回收利用的酸性废水的处理，酸碱中和沉淀法是一种行之有效的方法。通过向酸性废水中添加碱性中和剂，提高ph值，中和酸性水质，让溶解的金属离子在高ph值环境中形成难容的氢氧化物，从酸性废水中沉淀出来，达到同时治理酸水和高金属离子的目的。较常用的碱性中和剂有cao、naoh、caco3和na2co3等，传统处理飞灰和酸性废水这两种危险废物方式为分开处理，无法做到两者的协同处置，在和酸性废水过程中消石灰消耗量较大，不利于飞灰减量化处理，可缓解刚性填埋处置的压力，并且传统刚性填埋处置的压力较大。


技术实现要素：

5.本发明的目的还在于，提供一种飞灰与酸性废水协同处置系统及方法，解决以上技术问题；
6.一种飞灰与酸性废水协同处置系统，包括：
7.飞灰料仓，设有进料口和出料口，所述进料口连接外部的飞灰输送装置，用于储存飞灰；
8.筛分破碎装置，连接所述飞灰料仓的所述出料口，对所述飞灰进行破碎处理得到破碎处理后的飞灰；
9.制浆预混设备，连接所述筛分破碎装置和经预处理后的酸性废水，将所述破碎处理后的飞灰与所述预处理后的酸性废水混合得到混合物料；
10.一级水洗过滤设备，连接所述制浆预混设备，使用所述混合物料中的所述预处理
后的酸性废水对所述混合物料进行一级水洗处理和一级过滤处理，得到一级液相物和一级固相物；
11.水处理设备，连接所述一级水洗过滤设备，对所述一级液相物进行净化处理；
12.二级水洗过滤设备，连接所述一级水洗过滤设备以及一提供酸性废水的外部酸性废水储存设备，使用所述酸性废水对所述一级固相物进行二级水洗处理和二级过滤处理，得到二级液相物和二级固相物，所述二级液相物作为所述预处理后的酸性废水；
13.烘干储存设备，连接所述二级水洗过滤设备，对所述二级固相物进行烘干储存处理。
14.优选的，其中，所述一级水洗过滤设备包括：
15.一级水洗装置，连接所述制浆预混设备；
16.一级过滤装置，连接所述一级水洗装置；
17.砂滤微滤装置，连接所述一级过滤装置以及所述水处理设备。
18.优选的，其中，所述二级水洗过滤设备包括：
19.二级水洗装置，连接所述酸性废水储存设备以及所述一级水洗装置；
20.二级过滤装置，连接所述二级水洗装置以及所述烘干储存设备。
21.优选的，其中，所述水处理设备包括：
22.氢离子浓度调节装置，连接所述砂滤微滤装置；
23.絮凝混凝装置，连接所述氢离子浓度调节装置；
24.重金属捕捉装置，连接所述絮凝混凝装置；
25.净化过滤装置，连接所述重金属捕捉装置；
26.蒸发结晶装置，连接所述净化过滤装置。
27.优选的，其中，所述烘干储存设备包括：
28.混合机，通过一输送机接收所述二级固相物；
29.造粒机，连接所述混合机；
30.烘干机，连接所述造粒机；
31.粉磨机，连接所述烘干机；
32.成品储存仓，连接所述粉磨机以及所述混合机。
33.优选的，其中，所述二级过滤装置通过一中间水池连接所述制浆预混设备，所述中间水池储存所述二级液相物并通入所述制浆预混设备。
34.一种飞灰与酸性废水协同处置方法，应用于所述协同处置系统，包括：
35.步骤s1，所述筛分破碎装置对所述飞灰料仓中的所述飞灰进行破碎处理，得到所述破碎处理后的飞灰；
36.步骤s2，所述制浆预混设备将所述破碎处理后的飞灰与所述二级液相物进行搅拌混合处理，得到所述混合物料；
37.步骤s3，所述一级水洗过滤设备对所述混合物料进行一级水洗处理和一级过滤处理，得到所述一级液相物和所述一级固相物；
38.步骤s4，所述二级水洗过滤设备通过所述酸性废水对所述一级固相物进行二级水洗处理和二级过滤处理，得到所述二级液相物和所述二级固相物；
39.步骤s5，所述水处理设备对所述一级液相物进行净化处理；
40.步骤s6，所述烘干储存设备对所述二级固相物进行烘干处理，并储存至所述成品储存仓。
41.优选的，其中，步骤s3包括：
42.步骤s31，将所述混合物料通入一级水洗装置，并设定停留时长；
43.步骤s32，所述一级过滤装置将所述混合物料进行固液分离，得到一级初始固相物和一级初始液相物，并将所述一级初始液相物通入所述砂滤微滤装置；
44.步骤s33，所述砂滤微滤装置分离所述一级初始液相物中的微小颗粒物，得到所述一级液相物以及一级污泥物，并将所述一级液相物通入所述水处理设备；
45.步骤s34，将所述一级污泥物与所述一级初始固相物混合后得到所述一级固相物，输送至所述二级水洗装置。
46.优选的，其中，步骤s4包括：
47.步骤s41，所述二级水洗装置通入所述酸性废水对所述一级固相物进行二级水洗处理，得到二级水洗混合物料，并输送至所述二级过滤装置；
48.步骤s42，所述二级过滤装置对所述二级水洗混合物料进行固液分离，收集其中固相物作为所述二级固相物，并输送至所述烘干储存设备；
49.步骤s43，收集所述二级水洗混合物料中剩余的液相物作为所述二级液相物，并通入所述中间水池。
50.优选的，其中，步骤s5包括：
51.步骤s50，所述一级液相物由所述砂滤微滤装置通入所述氢离子浓度调节装置；
52.步骤s51，于所述氢离子浓度调节装置加入钙试剂，所述一级液相物与所述钙试剂混合后的到子一级液相物，并通入所述絮凝混凝装置；
53.步骤s52，于所述絮凝混凝装置加入絮凝剂以及混凝剂，所述子一级液相物与所述絮凝剂以及所述混凝剂混合后得到子二级液相物，并通入所述重金属捕捉装置；
54.步骤s53，于所述重金属捕捉装置加入重金属捕捉剂，所述子二级液相物与所述重金属捕捉剂混合后得到子三级液相物，并通入所述净化过滤装置；
55.步骤s54，所述净化过滤装置对所述子三级液相物中的重金属物质进行过滤，将过滤后的所述子三级液相物通入所述蒸发结晶装置；
56.步骤s55，所述过滤后的子三级液相物经蒸发结晶处理后得到冷凝水以及工业副产盐。
57.本发明的有益效果：由于采用以上技术方案，本发明有机结合飞灰和酸性废水这两种危险废物的特性及其传统处理处置工艺，做到两者的协同处置，工艺流程简单，安全环保，易操作，有效减少中和酸性废水过程中消石灰消耗量，并去除其重金属元素与氟化物，有利于飞灰减量化处理，缓解刚性填埋处置的压力。
附图说明
58.图1为本发明实施例中协同处置系统结构示意图；
59.图2为本发明实施例中水处理设备结构示意图；
60.图3为本发明实施例中烘干储存设备结构示意图；
61.图4为本发明实施例中协同处置方法步骤示意图；
62.图5为本发明实施例中步骤s3的步骤示意图；
63.图6为本发明实施例中步骤s4的步骤示意图；
64.图7为本发明实施例中步骤s5的步骤示意图；
65.图8为本发明实施例中飞灰洗涤前后指标示意图；
66.图9为本发明实施例中酸性废水洗涤前后指标示意图：
67.图10为本发明实施例中水处理工艺处理前后指标示意图。
具体实施方式
68.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
69.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
70.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
71.一种飞灰与酸性废水协同处置系统，如图1所示，包括：
72.飞灰料仓1，设有进料口和出料口，进料口连接外部的飞灰输送装置8，用于储存飞灰；
73.筛分破碎装置2，连接飞灰料仓1的出料口，对飞灰进行破碎处理得到破碎处理后的飞灰；
74.制浆预混设备3，连接筛分破碎装置2和经预处理后的酸性废水，将破碎处理后的飞灰与预处理后的酸性废水混合得到混合物料；
75.一级水洗过滤设备4，连接制浆预混设备3，使用混合物料中的预处理后的酸性废水对混合物料进行一级水洗处理和一级过滤处理，得到一级液相物和一级固相物；
76.水处理设备5，连接一级水洗过滤设备4，对一级液相物进行净化处理；
77.二级水洗过滤设备6，连接一级水洗过滤设备4以及一提供酸性废水的外部酸性废水储存设备10，使用酸性废水对一级固相物进行二级水洗处理和二级过滤处理，得到二级液相物和二级固相物，二级液相物作为预处理后的酸性废水；
78.烘干储存设备7，连接二级水洗过滤设备6，对二级固相物进行烘干储存处理。
79.具体地，一级水洗过滤设备4以及二级水洗过滤设备6主要对飞灰原料进行多级逆流洗涤。水灰比＝1:3～1:20。由于水泥窑协同处理/柔性填埋对洗后飞灰含盐量要求不同，可根据需要适当调整洗涤级数，本实施例中仅以两级逆流洗涤为例，通过多级水洗的方式保证出料水和洗后飞灰的物料指标要求。
80.本实施例中的协同处置系统有机结合两种危险废物(飞灰和酸性废水)的特性及其传统处理处置工艺，做到两者的协同处置。有效减少中和酸性废液过程中消石灰消耗量，并去除其重金属元素与氟化物；有利于飞灰减量化处理，可缓解刚性填埋处置的压力，处理产物水洗残渣可用于后续水泥窑协同处理/柔性填埋处理。
81.进一步地，本实施例中协同处置的酸性废水可为来自矿山排水、湿法冶金、危废焚烧等工业部门生产过程产生的硫酸、盐酸、硝酸废液；危废飞灰可为生活垃圾焚烧发电、危
废焚烧处置等过程中产生的飞灰。
82.具体地，脱盐后飞灰从离心机排出，由于该物料含水率在35-45％，粉末粒度以微米计，导致物料具有较高的粘性。在输送、烘干过程中均容易导致物料的粘壁效应，工艺上也需要做特殊考虑。烘干部分主要工艺特点包括：脱盐湿灰首先需要与成品干灰混合，降低物料含水率到10-20％，以降低物料粘性，保持后续物料输送的稳定性；粉磨过程制备干灰细颗粒，一是便于后续干灰气力输送，二是考虑满足水泥窑进窑要求；烘干设备推荐使用桨叶式烘干机74或带式烘干机74。
83.在一种较优的实施例中，用冷热物料分离的形式以防止混合储存导致的板结。同时飞灰料仓1应配备振达、流化风等辅助功能，防止板结，飞灰料仓1的出料量可通过卸料阀调节控制。飞灰料仓1出料口处配备筛分破碎系统，防止残留颗粒状飞灰对设备的影响。
84.在一种较优的实施例中，一级水洗过滤设备4包括：
85.一级水洗装置41，连接制浆预混设备3；
86.一级过滤装置42，连接一级水洗装置41；
87.砂滤微滤装置43，连接一级过滤装置42以及水处理设备5。
88.具体地，分离后固相作为二级水洗的原料，通过皮带输送的方式进入二级水洗装置61，固相的含水率约35-45％，过滤装置可选用离心机、压滤机。
89.具体地，由于经离心机或压滤机过滤后的液相物质中会含有较多微小颗粒物，对水相中重金属指标影响特别大，因此需要着重添加砂滤、微滤操作，去除液相中微小颗粒物。经砂滤、微滤后所得液相部分通往水处理设备5进行净化处理。
90.在一种较优的实施例中，砂滤微滤装置43优用陶瓷管式过滤器。
91.在一种较优的实施例中，二级水洗过滤设备6包括：
92.二级水洗装置61，连接酸性废水储存设备10以及一级水洗装置41；
93.二级过滤装置62，连接二级水洗装置61以及烘干储存设备7。
94.具体地，分离后液相进入中间水池9；固相的含水率约35-45％，固相集中收集，过滤设备可选用离心机、压滤机。
95.在一种较优的实施例中，如图2所示，水处理设备5包括：
96.氢离子浓度调节装置51，连接砂滤微滤装置43；
97.絮凝混凝装置52，连接氢离子浓度调节装置51；
98.重金属捕捉装置53，连接絮凝混凝装置52；
99.净化过滤装置54，连接重金属捕捉装置53；
100.蒸发结晶装置55，连接净化过滤装置54。
101.具体地，对于难以回收利用的酸性废水的处理，酸碱中和沉淀法是一种比较简单且行之有效的方法。通过向酸性废水中添加碱性中和剂，提高ph值，中和酸性水质，让溶解的金属离子在高ph值环境中形成难容的氢氧化物，从酸性废水中沉淀出来，达到同时治理酸水和高金属离子的目的。较常用的碱性中和剂有cao、naoh、caco3和na2co3等。该方法运行维护成本低，没有繁复的技术要求，是最常使用的酸性废水治理方法。
102.在一种较优的实施例中，如图3所示，烘干储存设备7包括：
103.混合机72，通过一输送机71接收二级固相物；
104.造粒机73，连接混合机72；
105.烘干机74，连接造粒机73；
106.粉磨机75，连接烘干机74；
107.成品储存仓76，连接粉磨机75以及混合机72。
108.在一种较优的实施例中，二级过滤装置62通过一中间水池9连接制浆预混设备3，中间水池9储存二级液相物并通入制浆预混设备3。
109.一种飞灰与酸性废水协同处置方法，应用上述任意一项实施例中的协同处置系统，如图4所示，包括：
110.步骤s1，筛分破碎装置2对飞灰料仓1中的飞灰进行破碎处理，得到破碎处理后的飞灰；
111.步骤s2，制浆预混设备3将破碎处理后的飞灰与二级液相物进行搅拌混合处理，得到混合物料；
112.步骤s3，一级水洗过滤设备4对混合物料进行一级水洗处理和一级过滤处理，得到一级液相物和一级固相物；
113.步骤s4，二级水洗过滤设备6通过酸性废水对一级固相物进行二级水洗处理和二级过滤处理，得到二级液相物和二级固相物；
114.步骤s5，水处理设备5对一级液相物进行净化处理；
115.步骤s6，烘干储存设备7对二级固相物进行烘干处理，并储存至成品储存仓76。
116.在一种较优的实施例中，如图5所示，步骤s3包括：
117.步骤s31，将混合物料通入一级水洗装置41，设定停留时长；
118.步骤s32，一级过滤装置42将混合物料进行固液分离，得到一级初始固相物和一级初始液相物，并将一级初始液相物通入砂滤微滤装置43；
119.步骤s33，砂滤微滤装置43分离一级初始液相物中的微小颗粒物，得到一级液相物以及一级污泥物，并将一级液相物通入水处理设备5；
120.步骤s34，将一级污泥物与一级初始固相物混合后得到一级固相物，输送至二级水洗装置61。
121.在一种较优的实施例中，如图6所示，步骤s4包括：
122.步骤s41，二级水洗装置61通入酸性废水对一级固相物进行二级水洗处理，得到二级水洗混合物料，并输送至二级过滤装置62；
123.步骤s42，二级过滤装置62对二级水洗混合物料进行固液分离，收集其中固相物作为二级固相物，并输送至烘干储存设备；
124.步骤s43，收集二级水洗混合物料中剩余的液相物作为二级液相物，并通入中间水池9。
125.在一种较优的实施例中，如图7所示，步骤s5包括：
126.步骤s50，一级液相物由砂滤微滤装置43通入氢离子浓度调节装置51；
127.步骤s51，于氢离子浓度调节装置51加入钙试剂，一级液相物与钙试剂混合后的到子一级液相物，并通入絮凝混凝装置52，优选的，钙试剂可为cao、cacl2、caco3中的一种或多种。
128.步骤s52，于絮凝混凝装置52加入絮凝剂以及混凝剂，子一级液相物与絮凝剂以及混凝剂混合后得到子二级液相物，并通入重金属捕捉装置53，优选的，混凝剂和絮凝剂可用
fecl3、feso4、聚丙烯酰胺(pam)、聚合氯化铁(pfc)以及聚合硫酸铁(pfs)等中的一种或多种；
129.步骤s53，于重金属捕捉装置53加入重金属捕捉剂，子二级液相物与重金属捕捉剂混合后得到子三级液相物，并通入净化过滤装置54，重金属捕捉剂可用黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物(dtc类)，优选dtc类重金属捕捉剂；
130.步骤s54，净化过滤装置54对子三级液相物中的重金属物质进行过滤，将过滤后的子三级液相物通入蒸发结晶装置55，具体地，水处理后得到的水溶液中含盐量约为5％-20％，主要盐类为nacl、kcl，含有少量ca2+、so42-步骤s55，过滤后的子三级液相物经蒸发结晶处理后得到冷凝水以及工业副产盐，冷凝水可直接排放或用于其他生产过程；工业副产盐可经后续分盐处理得到工业级产品。
131.在一种较优的实施例中，采用两级逆流洗涤的方式处置的飞灰减重为36.9％，其中二级洗后溶液ph＝11.95。飞灰洗涤前后指标如图8所示，酸性废水洗涤前后指标如图9所示，由于酸洗飞灰出水ph＝11.95，无需添加钙试剂调节ph值，水处理工艺处理前后指标如图10所示：
132.综上，本发明有机结合两种危险废物(飞灰和酸性废水)的特性及其传统处理处置工艺，做到两者的协同处置，适用于所有飞灰和大部分酸性废水处理，工艺流程简单，安全环保，易操作，有效减少中和酸性废液过程中消石灰消耗量，并去除其重金属元素与氟化物；有利于飞灰减量化处理，可缓解刚性填埋处置的压力，处理产物水洗残渣可用于后续水泥窑协同处理/柔性填埋处理，根据可阶段处理要求，添加砂滤、微滤等工序，对工艺进行保证，并且可根据水泥窑协同处理/柔性填埋对洗后飞灰含盐量要求不同，适当调整洗涤级数。
133.以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。