飞灰水洗液资源化利用的方法和设备与流程

本申请涉及飞灰水洗液资源化利用的方法及其设备。

背景技术：

1、垃圾焚烧是目前主要的垃圾处理方式，其在焚烧过程中会产生大量垃圾焚烧飞灰。飞灰处理中会产生大量洗涤废水，如飞灰水洗液。飞灰水洗液需要进一步处理以免污染环境。而与此同时，人们也注意到飞灰水洗液中有丰富的钾、钠资源（如氯化钾和氯化钠），并希望能够分离回收，实现对飞灰水洗液的资源化利用。鉴于钾盐直接关系到粮食安全，因此资源化回收利用飞灰水洗液，具有重要的长远的资源保护和节约资源的意义。

2、目前本领域内资源化利用飞灰水洗液，一般是通过直接对水洗液热处理（例如，多级闪蒸技术、多效蒸发技术、机械蒸汽再压缩技术），以结晶分离其中的氯化钾和氯化钠。这虽然可以实现分离回收目的，但由于氯化钾和氯化钠的化学性质和溶解性极为相似，因此难以分离得到较高纯度的氯化钾和氯化钠。为提高纯度，现有技术往往会多次反复结晶分离，这显然工艺繁琐、能耗大、成本高。

3、可见，现有技术中资源化利用飞灰水洗液的方法并不理想。在这种情况下，本领域对垃圾焚烧飞灰水洗液高效资源化利用方法仍存在迫切需求。

技术实现思路

1、有鉴于本领域中所存在的上述问题，本发明提出一种对垃圾焚烧飞灰水洗液资源化利用的方法，及其设备。

2、本申请的第一方面提供一种飞灰水洗液资源化利用的方法，包括以下步骤：

3、s1 提供电化学反应膜堆，所述电化学反应膜堆包括阳极板、阴极板和设置于两极板之间与极板平行并交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜，其中所述阴、阳极板和阴、阳离子交换膜中每相邻两者之间形成通道，并在所述电化学反应膜堆内形成至少一个包括“原水通道-产物通道-转化剂通道”的重复单元，其中原水通道与原水供给单元连通，转化剂通道与转化剂供给单元连通，并且使阴、阳极板之间存在电场；

4、s2 使原水在原水通道和原水供给单元之间循环，并使转化剂在转化剂通道和转化剂供给单元之间循环，从产物通道引出产物料流；和

5、s3 使所述产物料流结晶分离，分别得到碳酸钾和碳酸钠固体；

6、其中，所述原水是经过或未经过浓缩和/或预处理的飞灰水洗液，其包含钾离子和钠离子；所述转化剂是碳酸盐和/或碳酸氢盐水溶液；所述产物料流包含碳酸钾和碳酸钠。

7、本申请的第二方面提供一种飞灰水洗液资源化利用的设备，所述设备包括：

8、- 原水供给单元，所述原水是经过或未经浓缩和/或预处理的飞灰水洗液，其包含钾离子和钠离子；

9、- 转化剂供给单元，所述转化剂是碳酸盐和/或碳酸氢盐水溶液；

10、- 转化单元，所述转化单元包括电化学反应膜堆，所述电化学反应膜堆包括阳极板、阴极板和设置于两极板之间与极板平行并交替排列的阴离子交换膜和阳离子交换膜，其中所述阴、阳极板和阴、阳离子交换膜中每相邻两者之间形成通道，并在所述电化学反应膜堆内形成至少一个包括“原水通道-产物通道-转化剂通道”的重复单元，其中原水通道与原水供给单元连通，转化剂通道与转化剂供给单元连通；

11、- 产物结晶分离单元，所述产物结晶分离单元与所述产物通道连通，以分别得到碳酸钾和碳酸钠。

12、本发明的方法和设备利用电化学反应膜堆将飞灰水洗液中的钾、钠资源由溶解性质极为相似的氯化钾和氯化钠转化为溶解性差异较大的碳酸钾和碳酸钠，再进行结晶分离，从而高品质、高效率、低成本、高收益地回收水洗液中的钾、钠资源，从而实现了对飞灰水洗液更为高效的资源化利用。

技术特征：

1.一种飞灰水洗液资源化利用的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述重复单元中，原水通道的阳离子交换膜与转化剂通道的阴离子交换膜配对形成产物通道。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述电化学反应膜堆中，与所述阴、阳极板相邻的离子交换膜均为阳离子交换膜。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤s2和步骤s3之间还包括调节产物料流的ph值为11.5-13的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述ph值为12-12.5。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤s2中，至少使转化剂通道中的温度保持在不低于15℃。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在步骤s2中，至少使转化剂通道中的温度保持在15-30℃。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中原水的总溶解固体与转化剂浓度的比值为1:1.4至1:4。

9.根据权利要求8所述的方法，其中原水的总溶解固体与转化剂浓度的比值为1:1.6至1:2.5。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤s2中，所述转化剂是碳酸铵和/或碳酸氢铵水溶液。

11. 根据权利要求10所述的方法，其中所述转化剂通道中的碳酸铵和/或碳酸氢铵水溶液的浓度保持为50000 mg/l至300000 mg/l。

12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述转化剂通道中的碳酸铵和/或碳酸氢铵水溶液的浓度保持为50000 mg/l至200000 mg/l。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述转化剂通道中的碳酸铵和/或碳酸氢铵水溶液的浓度保持为50000-150000mg/l。

14. 根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤s2中，所述原水通道中的总溶解固体保持为20000 mg/l-70000 mg/l。

15. 根据权利要求14所述的方法，其中所述原水通道中的总溶解固体保持为30000mg/l-60000 mg/l。

16. 根据权利要求15所述的方法，其中所述原水通道中的总溶解固体保持为50000mg/l。

17. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述预处理包括活性炭处理和/或树脂处理和/或过滤。

19.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述重复单元还包括副产物通道，从而在所述电化学反应膜堆内形成至少一个包括“原水通道-产物通道-转化剂通道-副产物通道”或“副产物通道-原水通道-产物通道-转化剂通道”的重复单元。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述步骤s2还包括从副产物通道引出副产物料流。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述副产物料流包含氯盐。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述氯盐是氯化铵。

23.根据权利要求19所述的方法，还包括以下步骤：

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述副产物固体为氯化铵固体。

25.一种飞灰水洗液资源化利用的设备，所述设备包括：

26.根据权利要求25所述的设备，其中原水通道的阳离子交换膜与转化剂通道的阴离子交换膜配对形成产物通道。

27.根据权利要求25或26所述的设备，其中与所述阴、阳极板相邻的离子交换膜均为阳离子交换膜。

28.根据权利要求25或26所述的设备，其中所述原水供给单元包括预处理单元。

29.根据权利要求28所述的设备，其中所述预处理单元包括活性炭处理单元和/或树脂处理单元和/或过滤单元。

30.根据权利要求25或26所述的设备，所述原水供给单元还包括浓缩单元。

31.根据权利要求25或26所述的设备，其中所述产物结晶分离单元包括蒸发器。

32.根据权利要求31所述的设备，其中所述蒸发器为机械蒸气再压缩蒸发器。

33.根据权利要求25或26所述的设备，其中所述重复单元还包括副产物通道，从而在所述电化学反应膜堆内形成至少一个包括“原水通道-产物通道-转化剂通道-副产物通道”或“副产物通道-原水通道-产物通道-转化剂通道”的重复单元。

34.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备还包括与所述副产物通道连通的副产物结晶分离单元。

35.根据权利要求34所述的设备，其中所述副产物结晶分离单元包括蒸发器。

36.根据权利要求35所述的设备，其中所述蒸发器为机械蒸气再压缩蒸发器。

技术总结
本发明涉及一种飞灰水洗液资源化利用的方法，包括以下步骤：S1.提供电化学反应膜堆，所述电化学反应膜堆内形成至少一个包括“原水通道‑产物通道‑转化剂通道”的重复单元，其中原水通道与原水供给单元连通，转化剂通道与转化剂供给单元连通，并且使阴、阳极板之间存在电场；S2.使原水在原水通道和原水供给单元之间循环，并使转化剂在转化剂通道和转化剂供给单元之间循环，从产物通道引出产物料流；和S3.使所述产物料流结晶分离，分别得到碳酸钾和碳酸钠固体。本发明还涉及一种飞灰水洗液资源化利用的设备。本发明的方法和设备对飞灰水洗液进行资源化利用并得到高纯度、高价值产品。

技术研发人员：徐丹萍,施小林,王大新,许明强
受保护的技术使用者：杭州匠容道环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15