CN112871856B - 一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器及水洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器及水洗方法，包括搅拌容器、搅拌装置和过滤装置，其中，所述搅拌容器的内壁为筒状结构，底部开设倒圆台状凹槽；所述搅拌装置的搅拌桨叶设置于搅拌容器内部；过滤装置固定安装于搅拌容器底部的倒圆台状凹槽内，其包括过滤元件、密封元件、反冲洗元件和抽滤腔室；过滤元件包括依次叠加设置的第一冲孔网板、超细玻璃纤维滤膜和第二冲孔网板，密封元件包括盖体和底座，盖体中部开设通孔，盖体和底座相互配合，形成过滤腔室；过滤腔室内部，自底部至顶部依次设置所述反冲洗元件、抽滤腔室和过滤元件，过滤元件与盖体的中部通孔相对设置，且过滤元件的直径大于盖体中部通孔的直径。

Description

一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器及水洗方法

技术领域

本发明涉及垃圾飞灰处理技术领域，尤其涉及一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器及水洗方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

焚烧是一种高温热处理技术，由于焚烧处理可以实现城市垃圾热能回收、减容和减重等目的，因而得到较快发展。在国内外垃圾焚烧技术推广的潮流之下，增长的不仅有垃圾焚烧厂的数量，垃圾焚烧过程中产生的城市固体垃圾焚烧飞灰(简称为MSWI-FA，粒径＜100μm)也越来越多。焚烧处理后产生的灰渣分为飞灰和底渣，后者已经被广泛应用于筑路、制砖、玻璃制造以及混凝土生产等方面。然而因MSWI-FA含有大量的硫化物、含氯化合物、二噁英和重金属等有毒有害物质，在排放到环境中或者进行资源化利用之前，要先对其进行科学合理的处置。目前，土木工程和农业是MSWI-FA实现资源化利用的两个主要领域，如：土壤改良剂、吸附剂、混凝土、水泥、路基和堤坝等。

MSWI-FA中含有大量的钙、硅、铝等有较高利用价值的金属元素，主要成分和水泥原料相似。有研究表明，在制备水泥时，可将部分原料由MSWI-FA替代，这样使得生产水泥的成本会不断降低，同样还可以最大程度资源化利用这些MSWI-FA。

在采用MSWI-FA作为原料制备水泥产品时，必须采取专业、科学、有安全保障的措施。因为MSWI-FA的氯化物含量高，协同处理过程中，氯化物的挥发会导致水泥窑和辅助设施的腐蚀和堵塞。胶结材料中残留的氯化物会腐蚀钢筋混凝土，导致更严重的金属污染。因此，必须对MSWI-FA进行预处理，并去除氯元素，才能成为生产胶凝材料的可接受原料。与众多MSWI-FA预处理技术相比，水洗预处理技术是目前公认的最简单有效的去除氯元素的方法。

但是目前没有实验室专用小型垃圾飞灰水洗器，实验室中的飞灰水洗环节以人工为主，并且飞灰粒度太小，使得手动水洗效率低下，操作繁琐，需较长时间完成样品的水洗、过滤、收集等。另外，人工水洗可能影响样品均匀度，从而导致样品数据误差大；倘若MSWI-FA水洗效率得不到提高，将会严重限制MSWI-FA用于固废基硫铝酸盐水泥制备的工业化应用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器及水洗方法。用于解决飞灰粒度小，手动水洗效率低下，操作繁琐，耗时长，样品均匀度不高等问题，尤其适用于实验室使用。

为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，包括搅拌容器、搅拌装置和过滤装置，其中，所述搅拌容器的内壁为筒状结构，底部开设倒圆台状凹槽；

所述搅拌装置的搅拌桨叶设置于搅拌容器内部；

过滤装置固定安装于搅拌容器底部的倒圆台状凹槽内，其包括过滤元件、密封元件、反冲洗元件和抽滤腔室；过滤元件包括依次叠加设置的第一冲孔网板、超细玻璃纤维滤膜和第二冲孔网板，密封元件包括盖体和底座，盖体中部开设通孔，盖体和底座相互配合，形成过滤腔室；

过滤腔室内部，自底部至顶部依次设置所述反冲洗元件、抽滤腔室和过滤元件，过滤元件与盖体的中部通孔相对设置，且过滤元件的直径大于盖体中部通孔的直径。

第二方面，本发明提供一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗方法，包括如下步骤：

将待水洗的飞灰放入搅拌容器内，加入清水，开启搅拌装置对飞灰进行搅拌水洗；

对飞灰水洗完毕后，开启抽滤电磁泵，对飞灰水洗体系进行抽滤；

抽滤和水洗过程中，不断对过滤元件进行反冲洗。

与现有技术相比，本发明的以上实施例的有益效果为：

本发明中的设备集成度和自动化程度较高，较大程度上简化了人工操作，大大缩减了实验室垃圾飞灰水洗环节所需的时间，有利于促进MSWI-FA用于固废基硫铝酸盐水泥制备的工业化应用。

采用该种水洗装置对飞灰进行水洗，水洗较为彻底，飞灰中氯元素的脱除效率高，处理后飞灰中氯盐脱除率≥80％，且飞灰中的氯盐脱除均匀度更高。

搅拌容器底部的圆台式设计减小了搅拌死区，使得飞灰与水的混合更充分，同时也减少了过滤环节结束后水的残留量，更有利于飞灰后续的处理；

选用的六弯叶开启涡轮搅拌器，具有良好的循环和剪切能力，特别适用于固体含量多时固液悬浮的操作，使得飞灰与水的混合更充分；

过滤元件特殊的夹层设计，包括依次叠加设置的第一冲孔网板、超细玻璃纤维滤膜和第二冲孔网板，在使用时，将第一冲孔网板朝向搅拌容器内部，一方面可以对水洗体系进行初级过滤，减轻超细玻璃纤维滤膜的过滤压力，减轻较大固体颗粒对超细玻璃纤维滤膜造成损伤，另一方面对水洗体系起到较好的支撑作用，避免抽滤、水洗过程中，水洗体系、飞灰的重量较大，对超细玻璃纤维滤膜造成压损。第二冲孔网板位于超细玻璃纤维滤膜的下方，对超细玻璃纤维滤膜起到较好的支撑作用，两个冲孔网板可以使超细玻璃纤维滤膜保持良好的过滤形状，以保证其较好的过滤效果。

规律性、短时间的反冲洗以及细密通孔结构确保了水洗过程的稳定与高效。

此外，之所以设置密封元件，是因为飞灰的粒度较小，不但容易堵塞过滤元件，而且容易在抽滤时通过缝隙随水洗水流下，造成浪费，所以对过滤元件的密封效果要求较严格，且过滤元件需要能拆卸下来进行及时清洗。

如果仅将过滤元件设置于搅拌容器的底部，不可避免地会出现缝隙，导致水洗后飞灰的浪费，而如果采用焊接的方式避免缝隙的产生，则会导致过滤元件难以及时更换清洗。

本发明中设置密封元件，密封元件包括盖体和底座，通过盖体和底座的配合，将过滤元件进行压紧密封，可以有效避免缝隙的产生，且仅将盖体打开，就可以实现过滤元件的及时更换，进而比较适用于对飞灰水洗体系的过滤。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例的垃圾焚烧飞灰自动水洗器的结构示意图；

图2为本发明垃圾焚烧飞灰自动水洗器过滤装置的结构示意图；

其中，1-搅拌装置，2-搅拌容器，3-过滤装置，301-盖体，302-第一冲孔网板，303-超细玻璃纤维滤膜，304-底座，305-冲洗面，306-第二冲孔网板，307-抽滤通道，4-升降装置，5-抽水管道，6-电磁泵，7-电磁阀，8-污水桶，9-清水桶，10-增压电磁泵，11-电磁阀，12-反冲管道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一方面，本发明提供一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，包括搅拌容器、搅拌装置和过滤装置，其中，所述搅拌容器的内壁为筒状结构，底部开设倒圆台状凹槽；

所述搅拌装置的搅拌桨叶设置于搅拌容器内部；

过滤装置固定安装于搅拌容器底部的倒圆台状凹槽内，其包括过滤元件、密封元件、反冲洗元件和抽滤腔室；过滤元件包括依次叠加设置的第一冲孔网板、超细玻璃纤维滤膜和第二冲孔网板，密封元件包括盖体和底座，盖体中部开设通孔，盖体和底座相互配合，形成过滤腔室；

过滤腔室内部，自底部至顶部依次设置所述反冲洗元件、抽滤腔室和过滤元件，过滤元件与盖体的中部通孔相对设置，且过滤元件的直径大于盖体中部通孔的直径。

在一些实施例中，所述盖体与底座之间螺纹配合。可以有效提高两者配合的强度，而且两者配合的程度容易调节，进而更容易将过滤元件压紧。此外，螺纹配合时，盖体更容易从底座上取下，进而更容易对过滤元件及时更换。

进一步的，所述盖体与过滤元件接触的部位设置环形密封圈。密封圈为弹性元件，盖体对过滤元件进行压紧，密封圈与过滤元件进行过盈配合，可以有效避免配合处缝隙的产生，进而可以对飞灰进行有效过滤。

在一些实施例中，所述抽滤腔室通过抽滤通道与抽滤电磁泵连接。

在一些实施例中，所述反冲洗元件的冲洗面上设置有细密通孔。

进一步的，所述反冲洗元件的冲洗面与过滤元件的过滤面积之比大于4:5。

由于超细玻璃纤维滤膜的孔径极小，容易堵塞，在冲洗面上设置细密通道，形成细密冲洗水柱，更容易对超细玻璃纤维滤膜进行冲洗。

进一步的，反冲洗元件的冲洗通道贯穿密封元件的底座设置。

在一些实施例中，所述搅拌装置为六弯叶开启涡轮搅拌器。

进一步的，密封元件的底座与搅拌容器的底部焊接。

更进一步的，密封元件的底座的边缘与倒圆台状凹槽的边缘之间的间距大于1cm。大于1cm时，对飞灰进行水洗时沉积在该处的飞灰在搅拌装置的搅拌作用下较容易返混于水体中，可以在一定程度上减轻飞灰的清洗死角。

在一些实施例中，搅拌装置的位置固定，搅拌容器设置于升降装置上。

第二方面，本发明提供一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗方法，包括如下步骤：

将待水洗的飞灰放入搅拌容器内，加入清水，开启搅拌装置对飞灰进行搅拌水洗；

对飞灰水洗完毕后，开启抽滤电磁泵，对飞灰水洗体系进行抽滤；

抽滤和水洗过程中，不断对过滤元件进行反冲洗。

实施例

一种垃圾焚烧飞灰自动水洗器，包括：

用于接收飞灰并将所述飞灰与水进行混合的搅拌容器2，所述搅拌容器底部开设倒圆台状凹槽。

用于搅拌飞灰与水的混合溶液的搅拌装置1，所述搅拌装置选用六弯叶开启涡轮搅拌器。

用于调整搅拌容器2与搅拌装置1相对高度的升降装置4。

用于接收从所述搅拌容器中排出溶液并对所述溶液进行固液分离的过滤装置3，所述过滤装置3由密封元件、过滤元件和反冲元件组成，所述密封元件采用螺纹密封，所述核心部分组成为“第一冲孔网板302+超细玻璃纤维滤膜303+第二冲孔网板306”，所述反冲元件的冲洗面305上设置有细密通孔。

用于接收从所述过滤装置3中排出溶液并将所述溶液通过电磁阀7、电磁泵6输送至污水桶8的抽水管道5。

用于接收清水桶9中的溶液并将所述溶液通过电磁阀11、增压电磁泵10输送至过滤装置3的反冲管道12。

如图1所示，所述抽水管道5上的电磁阀7、电磁泵6和反冲管道12上的电磁阀11、增压电磁泵10由简易PLC控制器控制。

如图2所示，所述过滤装置3的密封元件由尼龙材质的盖体301与不锈钢材质的底座304组成，两者采用螺纹密封，盖体中部开通孔，所述底座304与搅拌容器2密封方式采用焊接(氩弧焊)，密封元件的底座的边缘与倒圆台状凹槽的边缘之间的间距为1.5cm。

如图2所示，所述过滤装置3的核心部分被固定在尼龙材质的盖体301与不锈钢材质的底座304之间。

如图2所示，所述底座304的上部是阶梯状的，以便于更好的固定过滤装置3的核心部分，所述底座304的下部包含了抽滤通道307和冲洗面305，所述冲洗面305与底座304的下部采用螺纹连接。

上述所述垃圾焚烧飞灰自动水洗器的垃圾焚烧飞灰处理方法，包括以下步骤：

步骤一、完成超细玻璃纤维滤膜303的安放，将反冲管道12上的增压电磁泵10放于清水桶9中，一定要使液面没过增压电磁泵10，保证水洗过程中水量充足，抽水管道5的出水管放到污水桶8中；

步骤二、给简易PLC控制器和搅拌装置1通电；

步骤三、对搅拌装置1的转速、搅拌时间进行设定和确认，对过滤环节的过滤时间和反冲时间进行设定和确认；

步骤四、通过升降装置4抬升搅拌容器2至搅拌装置1刀头与过滤装置3尽可能接近，此时手动转动刀头，其转动过程中无阻碍，将过滤装置3中心与搅拌装置1刀头中心对齐，记录下此时钢尺上的读数(设为X cm)；

步骤五、通过升降装置4将搅拌容器2降低至便于添加飞灰的高度，完成250g飞灰的添加；

步骤六、通过升降装置4抬升搅拌容器2至搅拌装置1刀头与过滤装置3有一定距离，此时钢尺上的读数为X-(2～3)cm；

步骤七、反冲管道12上的电磁阀11和增压电磁泵10开始运行，加水至1L的刻度线；

步骤八、搅拌装置1开始运行：转速800r/min，时间30min；

步骤九、搅拌结束后，通过升降装置4抬升搅拌容器2至搅拌装置1刀头与过滤装置3尽可能接近，此时钢尺上的读数为X cm；

步骤十、继续开始搅拌，转速不变，不设定时间，抽水管道5上的电磁阀7、电磁泵6和反冲管道12上的电磁阀11、增压电磁泵10在简易PLC控制器的控制下交替运行，过滤环节开始；

步骤十一、过滤环节为10min左右，过滤环节应时刻注意搅拌容器2中水位的变化，当水位低于搅拌装置1刀头时，应立刻停止搅拌和过滤；

步骤十二、停止对简易PLC控制器和搅拌装置1通电；

步骤十三、将升降装置4高度降到最低，然后将搅拌容器2内已完成水洗的飞灰取出；

步骤十四、取出废弃超细玻璃纤维滤膜303，对搅拌容器2进行清洗；

本发明实例提供了250g飞灰在经过本发明装置水洗前后Cl、SO₃、CaO以及MgO含量的数据对比表，每次水洗飞灰水与飞灰的质量比为3:1，搅拌环节30min，过滤环节10min。采用化学滴定法和X射线衍射仪测定飞灰水洗前后Cl、SO₃、CaO以及MgO的含量，表1为采用本发明装置水洗前飞灰中各成分含量，表2为采用该实施例装置水洗后飞灰中各成分含量。

表1

指标	Cl	SO<sub>3</sub>	CaO	MgO
					水洗前的飞灰	4.42％	5.92％	50.37％	3.78％

表2

指标	Cl	SO<sub>3</sub>	CaO	MgO
					水洗后的飞灰	0.83％	6.21％	49.46％	4.10％

通过表1和表2中数据的对比分析可清楚得知，采用本发明装置水洗之后的飞灰中氯元素的含量下降效果显著。

采用该实施例提供的垃圾飞灰自动水洗器，相较于人工水洗飞灰，飞灰中氯元素的脱除率高，处理后飞灰中氯元素脱除率≥80％；搅拌容器底部开设倒圆台状凹槽以及六弯叶开启涡轮搅拌器加强了飞灰与水的混合效果；过滤装置特殊的夹层设计，规律性、短时间的反冲洗以及细密通孔确保了水洗过程的稳定与高效；且该垃圾飞灰自动水洗器集成度、自动化程度较高，简化了飞灰水洗过程中的人工操作，使实验室飞灰水洗环节所需时间得到了很大的缩减。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：包括搅拌容器、搅拌装置和过滤装置，其中，所述搅拌容器的内壁为筒状结构，底部开设倒圆台状凹槽；

所述搅拌装置的搅拌桨叶设置于搅拌容器内部；

过滤装置固定安装于搅拌容器底部的倒圆台状凹槽内，其包括过滤元件、密封元件、反冲洗元件和抽滤腔室；过滤元件包括依次叠加设置的第一冲孔网板、超细玻璃纤维滤膜和第二冲孔网板，密封元件包括盖体和底座，盖体中部开设通孔，盖体和底座相互配合，形成过滤腔室；

过滤腔室内部，自底部至顶部依次设置所述反冲洗元件、抽滤腔室和过滤元件，过滤元件与盖体的中部通孔相对设置，且过滤元件的直径大于盖体中部通孔的直径。

2.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：所述盖体与底座之间螺纹配合。

3.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：所述盖体与过滤元件接触的部位设置环形密封圈。

4.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：所述抽滤腔室通过抽滤通道与抽滤电磁泵连接。

5.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：所述反冲洗元件的冲洗面上设置有细密通孔。

6.根据权利要求5所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：所述反冲洗元件的冲洗面与过滤元件的过滤面积之比大于4:5。

7.根据权利要求5所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：反冲洗元件的冲洗通道贯穿密封元件的底座设置。

8.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：所述搅拌装置为六弯叶开启涡轮搅拌器。

9.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：密封元件的底座与搅拌容器的底部焊接。

10.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：密封元件的底座的边缘与倒圆台状凹槽的边缘之间的间距大于1cm。

11.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器，其特征在于：搅拌装置的位置固定，搅拌容器设置于升降装置上。

12.一种用于垃圾焚烧飞灰的水洗方法，其特征在于，采用如权利要求1-11任一项所述的用于垃圾焚烧飞灰的水洗器：包括如下步骤：

将待水洗的飞灰放入搅拌容器内，加入清水，开启搅拌装置对飞灰进行搅拌水洗；

对飞灰水洗完毕后，开启抽滤电磁泵，对飞灰水洗体系进行抽滤；

抽滤和水洗过程中，不断对过滤元件进行反冲洗。

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