CN113105138A - 垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法及***。所述方法包括：将垃圾焚烧飞灰制浆后进行多级洗脱得到水洗飞灰和水洗液；水洗液净化处理得到清液和沉淀泥浆；清液调整pH值得到蒸发原料液后依次进行预热、降膜换热、强制循环换热、蒸发结晶处理、氯化钠结晶分离、纳滤膜处理和氯化钾结晶分离得到氯化钾和氯化钠产品；沉淀泥浆脱泥处理得到污泥和清液，污泥以及水洗飞灰干燥得到飞灰。本发明采用多级逆流和碱性水洗技术，水耗低，无扬尘，脱氯效果佳，重金属浸出率低；采用纳滤膜处理技术截留料液中的二价离子，有效提高结晶盐品质，能够保证***长期稳定运行，在减少清水消耗的同时实现了工艺水循环利用、零排放。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧飞灰的处理方法以及***，尤其涉及垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的方法及***，属于垃圾焚烧飞灰的再处理及利用领域。
背景技术
垃圾焚烧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、粒径小的粉体物质，总量约占生活垃圾处理量的3％-5％。目前，采用水泥窑协同处置飞灰技术是一种实现垃圾焚烧飞灰无害化、减量化、资源化处置的有效技术手段。但飞灰中大量的氯、钾钠等物质，会影响熟料的质量与水泥的品质且易造成窑内结皮。水洗预处理可以将飞灰中的可溶物质(钾、钠、氯离子)转移到水洗液中，飞灰水洗液中含有 6wt％-15wt％左右的钾、钠盐，通过蒸发结晶技术从飞灰水洗液中制取钾盐、钠盐，将缓解钾盐空缺。
现有飞灰水洗液中的钠盐含量高于钾盐含量，在蒸发结晶工艺中利用“高温析钠、低温析钾”的原理首先将含量高的钠盐结晶分离出来，然后不断回流母液以富集钾盐，当钾盐达到饱和后冷却降温才能析出，得到的是钠盐和钾盐的混合盐，并没有进行分离。
中国发明专利(CN 105478438 A)公开了一种垃圾飞灰水泥窑协同处置及无害化资源循环利用方法，包括三级水洗脱盐工艺；混凝沉淀去除重金属工艺；膜蒸馏浓缩工艺；去极微量杂盐工艺；三效蒸发结晶工艺。其三级水洗脱盐工艺为在水、促溶剂作用下去除飞灰中的氯离子，得到含氯离子的溶液和含氯离子低于1％的飞灰；混凝沉淀去除重金属工艺可去除飞灰中的多种金属离子，沉淀物进行预干化后进入水泥窑焚烧；膜蒸馏浓缩工艺可去除溶液中其余的氯离子且产生的蒸馏水可循环利用；去极微量杂盐工艺去极微量杂盐且热能可回收利用；三效蒸发结晶工艺将高含盐浓液蒸发分离得到工业盐用于造纸工艺、融雪剂和氯碱行业。该方法在一定程度上实现了飞灰的无害化和资源化处理，垃圾焚烧飞灰可满足水泥生产所用原料标准，且利用膜蒸馏浓缩工艺可去除溶液中多余的氯离子并使产生的蒸馏水循环利用、采用去极微量杂盐工艺可去除极微量杂盐。但是，在三级水洗脱盐工艺中，三次促溶药剂的添加以及大量水的消耗，使得资源浪费、成本增加；去极微量杂盐工艺获得的杂盐属于危险废物，将其填埋或焚烧，还要按危险废物标准处理；最后，所获得的盐产品纯度仅在70％以上，盐品质较低。因此，现有技术对于垃圾飞灰无害化资源循环利用方法中所存在的上述缺陷亟待需要改进。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法；
本发明的目的之一是提供一种实现上述垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法的处理***；
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明首先提供了一种垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法，包括：(1)将垃圾焚烧飞灰与制浆水搅拌制浆得到飞灰浆液；(2) 将飞灰浆液用水进行多级洗脱得到水洗飞灰和水洗液；(3)水洗液进行净化处理得到清液和沉淀泥浆；清液调整pH值得到蒸发原料液；(4)将蒸发原料液依次进行预热处理、降膜换热处理、强制循环换热处理、蒸发结晶处理、氯化钠结晶分离处理、纳滤膜处理和氯化钾结晶分离处理，得到氯化钾和氯化钠产品；(5)将步骤(3)得到的沉淀泥浆进行脱泥处理得到污泥和清液；将污泥以及步骤(2)产生的水洗飞灰干燥得到飞灰成品。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，步骤(1)将垃圾焚烧飞灰与制浆水的质量配比优选为1:2-1:4，最优选为1:3。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，步骤(2)中所述多级洗脱优选为三级洗脱；具体的，将步骤(1)制备的飞灰浆液进入一级洗脱分离装置进行第一级洗脱得到一级水洗飞灰和一级水洗液；将一级水洗飞灰与制浆水混合得到一级飞灰浆进入二级洗脱分离装置进行第二级洗脱得到二级水洗飞灰和二级水洗液；二级水洗飞灰与制浆水混合得到二级飞灰浆进入三级洗脱分离装置进行第三级洗脱后得到三级水洗飞灰和三级水洗液；其中，各级洗脱步骤中得到水洗飞灰的含水率不大于40％，水洗液的含固率低于1％；最后将三级水洗飞灰干燥得到飞灰成品，譬如，可以采用蒸汽或热风作为干燥介质对三级水洗飞灰进行干燥得到飞灰成品；其中，干燥介质的温度优选为低于 300℃，最优选为160-260℃；所得到飞灰成品的含水率低于5％。
作为本发明的一种更优选的具体实施方案，将所述二级水洗液作为步骤 (1)的制浆用水，将三级水洗液作为第二级洗脱时的制浆水；采用本发明工艺的循环水和补清水作为第三级洗脱的制浆水，初始工作时采用清水作为三级洗脱的制浆水。
作为本发明的一种更优选的具体实施方案，步骤(3)中采用步骤(2) 一级水洗液进行净化处理得到清液和沉淀泥浆，其中，所述的净化处理依次包括钙镁离子脱除、重金属脱除、絮凝沉淀处理和多级过滤处理最终得到清液和沉淀泥浆。
作为本发明的一种更优选的具体实施方案，所述的钙镁离子脱除可以是在钙镁离子脱除装置中加入一定质量浓度的碳酸钠进行钙镁离子脱除处理；所述的重金属脱除处理可以是在重金属脱除装置中加入重金属捕捉剂(硫化钠、硫代硫酸钠、专用药剂)进行重金属脱除处理；所述的絮凝沉淀处理可以是加入絮凝沉淀药剂进行絮凝沉淀反应；所述的多级过滤处理可以是依次通过过滤孔径为10μm、5μm、1μm的过滤膜进行过滤；所述的调整pH值是将滤液用酸性溶液调整pH值至6-8。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，步骤(4)中所述的预热处理是在温度为80℃-110℃的条件下对蒸发原料液进行预热；所述的降膜换热处理可以是将预热后的料液进入降膜换热器内进行加热蒸发，其中，降膜换热器内控制温度在80℃-100℃，料液在降膜换热器内循环加热蒸发，待料液中固液比达到20％-25％时，料液进入强制循环换热器进行强制循环换热处理，将强制循环换热器温度控制在90℃-120℃，将料液进行蒸发浓缩，蒸发浓缩后得到的料液(固液比达到≥30％)进入蒸发结晶器，在蒸发结晶器中经结晶、分层后得到含盐量为30wt％-60wt％的晶浆液和浓盐液；浓盐液输送至强制循环换热器继续进行蒸发浓缩，晶浆液进入氯化钠结晶分离器中进行结晶得到结晶盐和料液，将结晶盐和料液进行分离处理得到含水率不大于6wt％的氯化钠结晶盐、上清液和氯化钠母液；其中，上清液达到氯化钾饱和溶液时送入纳滤处理装置经处理后得到清液和浓液，浓液回至飞灰洗脱单元，清液进入氯化钾结晶分离器进行冷却降温处理，待温度降至10-50℃有晶体析出时，将结晶盐和料液进行分离处理得到含水率不大于6wt％的氯化钾结晶盐、氯化钾母液和不结晶的氯化钾母液；不结晶的氯化钾母液排至飞灰洗脱单元进行洗脱处理；将氯化钠母液和氯化钾母液输送至强制循环换热器中再进行蒸发浓缩处理。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，将降膜换热处理和强制循环换热处理过程产生的冷凝水(温度80-100℃)用于多级预热过程中的预热用水；
作为本发明的一种优选的具体实施方案，多级预热过程产生的冷凝水作为飞灰洗脱时的制浆用水。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，所述纳滤膜处理装置设有保温层，使进入装置中的上清液不至降温析出晶体。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，将步骤(5)中所述的清液重复进行(3)-(5)的处理步骤。
本领域技术人员可以采用飞灰处理和再利用的各种常规设备实现上述的方法，这些都是本领域技术人员容易实现的。
作为一种优选的具体实施方案，本发明进一步提供了一种实现所述垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法的处理***，所述处理***包括飞灰制浆单元、飞灰洗脱单元、水洗液净化单元、蒸发结晶单元和干燥单元；其中，所述飞灰制浆单元设有飞灰浆料出口，所述飞灰洗脱单元设有飞灰浆料入口、固相产物出口、液相产物出口以及制浆水入口；所述水洗液净化单元设有液相入口、液相出口以及固相出口；所述蒸发结晶单元设有蒸发原料液入口、不结晶母液出口以及冷凝水出口；
其中，所述飞灰制浆单元的飞灰浆料出口与所述飞灰洗脱单元的飞灰浆料入口相连，所述飞灰洗脱单元的固相产物出口与所述的干燥单元的入口连接，所述飞灰洗脱单元的液相产物出口与所述的水洗液净化单元的液相入口连接，所述的水洗液净化单元的液相出口与所述的蒸发结晶单元的蒸发原料液入口连接，所述的水洗液净化单元的固相出口与所述的干燥单元的入口相连，所述蒸发结晶单元的不结晶母液出口与所述水洗液净化单元的液相入口相连，所述蒸发结晶单元的冷凝水出口与所述的飞灰洗脱单元的制浆水入口相连。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，所述飞灰制浆单元可以包括飞灰计量装置、制浆水计量装置和制浆设备；飞灰计量装置设有飞灰进口和飞灰出口，制浆水计量装置设有制浆水进口和制浆水出口，制浆设备设有飞灰进料口、制浆水进口以及飞灰浆料出口，其中，飞灰计量装置的飞灰出口与制浆设备的飞灰进料口相连，制浆水计量装置的制浆水出口与制浆设备的制浆水进口相连。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，所述飞灰洗脱单元包括一级洗脱分离装置、二级洗脱分离装置以及三级洗脱分离装置；其中，一级洗脱分离装置设有飞灰浆液入口、水洗液出口和固相出口；二级洗脱分离装置设有浆液入口、固相出口和液相入口；三级洗脱分离装置设有浆液入口、固相出口和液相出口；其中，一级洗脱分离装置的水洗液出口与所述的水洗液净化单元的水洗液入口相连，所述一级洗脱分离装置的固相出口与所述的二级洗脱分离装置的浆液入口相连，所述二级洗脱分离装置的液相出口与所述的制浆单元的工艺水计量装置的入口相连，所述二级洗脱分离装置的固相出口与所述的三级洗脱分离装置的浆液入口相连，所述三级洗脱分离装置的液相出口与所述的二级洗脱分离装置的液相入口相连，所述三级洗脱分离装置的固相出口所述干燥单元的入口相连。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，所述的水洗液净化单元可以包括钙镁脱除装置、重金属脱除装置、絮凝沉淀装置、多级过滤装置、脱泥装置和pH值调整装置；所述钙镁脱除装置设有水洗液入口、液相出口和污泥出口；所述重金属脱除装置设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述絮凝沉淀装置设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述多级过滤装置设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述pH值调整装置设有液相入口和液相出口；所述脱泥装置设有污泥入口、固相出口和液相出口；其中，所述钙镁脱除装置的水洗液入口与所述飞灰洗脱单元的一级洗脱分离装置的液相出口相连，所述钙镁脱除装置的液相出口与所述重金属脱除装置的液相入口相连，所述重金属脱除装置的液相出口与絮凝沉淀装置的液相入口相连，所述絮凝沉淀装置的液相出口与所述多级过滤装置的液相入口相连，所述多级过滤装置的液相出口与所述pH值调整装置的液相入口相连；所述钙镁脱除装置的污泥出口、所述重金属脱除装置的污泥出口、所述絮凝沉淀装置的污泥出口、所述多级过滤装置的污泥出口均与所述脱泥装置的污泥入口相连；所述脱泥装置的固相出口与所述的干燥单元的入口相连，所述脱泥装置的固相出口与所述的干燥单元相连，所述脱泥装置的液相出口与所述钙镁脱除装置的水洗液入口相连，所述pH值调整装置的液相出口与所述蒸发结晶单元的入口相连。
作为本发明的一种优选的具体实施方案，所述的蒸发结晶单元包括多级预热器、降膜换热器、强制循环换热器、蒸发结晶器、氯化钠结晶分离器、纳滤膜处理装置、氯化钾结晶分离器；所述的多级预热器设有蒸发原料液入口、预热水入口、冷凝水出口和液相出口；所述降膜换热器设有料液入口，冷凝水出口和蒸发液出口；所述强制循环换热器设有料液入口，冷凝水出口和蒸发液出口；所述蒸发结晶器设有蒸发液入口、晶浆液出口和浓盐液出口；所述氯化钠结晶分离器设有晶浆液入口、氯化钠结晶盐出口、上清液出口和母液出口；所述纳滤膜处理装置设有上清液入口、清液出口和浓液出口；所述氯化钾结晶分离器设有清液入口、氯化钾结晶盐出口、氯化钾母液出口和不结晶氯化钾母液出口；
其中，所述多级预热器的蒸发原料液入口与所述水洗液净化单元的pH值调整装置的液相出口相连；所述多级预热器的液相出口与所述降膜换热器的料液入口相连，所述降膜换热器的蒸发液出口与所述强制循环换热器的料液入口相连；所述强制循环换热器的蒸发液出口与所述蒸发结晶器的蒸发液入口相连，所述降膜换热器的冷凝水出口以及强制循环换热器的冷凝水出口与所述的多级预热器的预热水入口相连，所述蒸发结晶器的晶浆液出口与所述氯化钠分离器的晶浆液入口相连，所述蒸发结晶器的浓盐液出口与所述强制循环换热器的料液入口相连；所述氯化钠分离器的氯化钠母液出口通过母液回流管路与强制循环换热器的料液入口相连，所述氯化钠分离器的上清液出口与所述纳滤膜处理装置的上清液入口相连；所述纳滤膜处理装置的清液出口与所述氯化钾结晶分离器的清液入口相连；所述氯化钾结晶分离器的氯化钾母液出口与所述强制循环换热器的料液入口相连，
所述纳滤膜处理装置的浓液出口、所述氯化钾结晶分离器的不结晶氯化钾母液出口均与飞灰洗脱单元的入口相连。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：
1.飞灰洗脱单元中采用多级逆流、碱性水洗技术，水耗低，无扬尘，脱氯效果佳，重金属浸出率低。
2.采用纳滤膜处理技术，截留料液中的二价离子，提高钾盐的品质。
3.蒸发结晶单元产生的不结晶母液回用至飞灰洗脱单元，在一定程度上减小强制循环蒸发设备的消耗，提高结晶盐品质，保证***长期稳定运行。
4.通过FWD工艺、冷凝水、纳滤处理后浓液、不结晶母液的回用，减少了飞灰洗脱单元中清水消耗的同时实现了工艺水循环利用、零排放。
附图说明
图1本发明方法的工艺流程图。
图2本发明***中各设备的组成以及连接关系示意图。
附图标记：1-飞灰计量装置，2-飞灰水计量设备，3-飞灰制浆设备， 4-一级洗脱分离装置，5-二级洗脱分离装置，6-三级洗脱分离装置，7-钙镁脱除装置，8-重金属脱除装置，9-絮凝沉淀装置，10-多级过滤装置，11- 脱泥装置，12-pH调整装置，13-多级预热器，14-降膜换热器，15-强制循环换热器，16-蒸发结晶器，17-氯化钠结晶分离器，18-纳滤处理装置，19-氯化钾结晶分离器。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
参见图1，本发明提供了一种垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法，包括：(1)将垃圾焚烧飞灰与制浆水搅拌制浆得到飞灰浆液； (2)将飞灰浆液用水进行多级洗脱得到水洗飞灰和水洗液；(3)水洗液进行净化处理得到清液和沉淀泥浆；清液调整pH值得到蒸发原料液；(4)将蒸发原料液依次进行预热处理、降膜换热处理、强制循环换热处理、蒸发结晶处理、氯化钠结晶分离处理、纳滤膜处理和氯化钾结晶分离处理，得到氯化钾和氯化钠产品；(5)将步骤(3)得到的沉淀泥浆进行脱泥处理得到污泥和清液；将污泥以及步骤(2)产生的水洗飞灰干燥得到飞灰成品。
作为本发明一种优选的具体实施方案，步骤(1)中将垃圾焚烧飞灰与制浆水的质量配比优选为1:2-1:4，最优选为1:3。
作为本发明一种优选的具体实施方案，步骤(2)中所述多级洗脱为三级洗脱；优选的，所述三级洗脱包括：将步骤(1)制备的飞灰浆液进入一级洗脱分离装置进行第一级洗脱得到一级水洗飞灰和一级水洗液；将一级水洗飞灰与制浆水混合得到一级飞灰浆进入二级洗脱分离装置进行第二级洗脱得到二级水洗飞灰和二级水洗液；二级水洗飞灰与制浆水混合得到二级飞灰浆进入三级洗脱分离装置进行第三级洗脱后得到三级水洗飞灰和三级水洗液；将三级水洗飞灰干燥得到飞灰成品；更优选的，将所述二级水洗液作为步骤(1) 的制浆水，将所述三级水洗液作为第二级洗脱时的制浆水；采用循环水和补清水作为第三级洗脱的制浆水，初始工作时采用清水作为三级洗脱的制浆水。
作为本发明一种优选的具体实施方案，步骤(3)中采用步骤(2)一级水洗液进行净化处理得到清液和沉淀泥浆，其中，所述的净化处理依次包括钙镁离子脱除、重金属脱除、絮凝沉淀处理和多级过滤处理最终得到清液和沉淀泥浆；进一步优选的，所述的钙镁离子脱除是在钙镁离子脱除装置中加入碳酸钠进行钙镁离子脱除处理；所述的重金属脱除处理是在重金属脱除装置中加入重金属捕捉剂进行重金属脱除处理；所述的絮凝沉淀处理是加入絮凝沉淀药剂进行絮凝沉淀反应；所述的多级过滤处理是依次通过过滤孔径为10μm、5μm、1μm的过滤膜进行过滤；所述的调整pH值是将滤液用酸性溶液调整pH值至6-8。
作为本发明一种优选的具体实施方案，步骤(4)中所述的预热处理是在温度为80℃-110℃的条件下对蒸发原料液进行预热；所述的降膜换热处理是将预热后的料液进入降膜换热器内进行加热蒸发，其中，降膜换热器内控制温度在80℃-100℃，料液在降膜换热器内循环加热蒸发，待料液中固液比达到20％-25％时料液进入强制循环换热器进行强制循环换热处理，将强制循环换热器温度控制在90℃-120℃，将料液进行蒸发浓缩，蒸发浓缩后得到的料液进入蒸发结晶器，在蒸发结晶器中经结晶、分层后得到晶浆液和浓盐液；将所述浓盐液输送至强制循环换热器继续进行蒸发浓缩，将晶浆液进入氯化钠结晶分离器中进行结晶得到结晶盐和料液，将结晶盐和料液进行分离处理得到氯化钠结晶盐、上清液和氯化钠母液；当上清液达到氯化钾饱和溶液时送入纳滤膜处理装置经处理得到清液和浓液；将所述浓液进行多级洗脱得到水洗飞灰和水洗液；将清液进入氯化钾结晶分离器进行冷却降温结晶处理得到结晶盐和料液，将结晶盐和料液进行分离处理得到氯化钾结晶盐、氯化钾母液和不结晶的氯化钾母液；将不结晶的氯化钾母液进行多级洗脱处理得到水洗飞灰和水洗液；将氯化钠母液和氯化钾母液输送至强制循环换热器中再进行蒸发浓缩处理。
作为本发明一种优选的具体实施方案，将降膜换热处理和强制循环换热处理过程产生的冷凝水用于多级预热过程中的预热用水；将多级预热过程产生的冷凝水作为飞灰洗脱时的制浆用水。
参考图2，本发明进一补提供了一种实现上述处理方法的***，所述***包括飞灰制浆单元、飞灰洗脱单元、水洗液净化单元、蒸发结晶单元和干燥单元；所述飞灰制浆单元设有飞灰浆料出口，所述飞灰洗脱单元设有飞灰浆料入口、固相产物出口、液相产物出口以及制浆水入口；所述水洗液净化单元设有液相入口、液相出口以及固相出口；所述蒸发结晶单元设有蒸发原料液入口、不结晶母液出口以及冷凝水出口；
其中，所述飞灰制浆单元的飞灰浆料出口与所述飞灰洗脱单元的飞灰浆料入口相连，所述飞灰洗脱单元的固相产物出口与所述的干燥单元的入口连接，所述飞灰洗脱单元的液相产物出口与所述的水洗液净化单元的液相入口连接，所述的水洗液净化单元的液相出口与所述的蒸发结晶单元的蒸发原料液入口连接，所述的水洗液净化单元的固相出口与所述的干燥单元的入口相连，所述蒸发结晶单元的不结晶母液出口与所述水洗液净化单元的液相入口相连，所述蒸发结晶单元的冷凝水出口与所述的飞灰洗脱单元的制浆水入口相连。
作为本发明一种优选的具体实施方案，所述飞灰制浆单元包括飞灰计量装置1、制浆水计量装置2和制浆设备3；飞灰计量装置1设有飞灰进口和飞灰出口，制浆水计量装置2设有制浆水进口和制浆水出口，制浆设备3设有飞灰进料口、制浆水进口以及飞灰浆料出口，其中，飞灰计量装置1的飞灰出口与制浆设备3的飞灰进料口相连，制浆水计量装置2的制浆水出口与制浆设备3的制浆水进口相连。
作为本发明一种优选的具体实施方案，所述飞灰洗脱单元包括一级洗脱分离装置4、二级洗脱分离装置5以及三级洗脱分离装置6；一级洗脱分离装置4设有飞灰浆液入口、水洗液出口和固相出口；二级洗脱分离装置5设有浆液入口、固相出口和液相入口；三级洗脱分离装置6设有浆液入口、固相出口和液相出口；其中，一级洗脱分离装置4的水洗液出口与所述的水洗液净化单元的水洗液入口相连，所述一级洗脱分离装置4的固相出口与所述的二级洗脱分离装置5的浆液入口相连，所述二级洗脱分离装置(5)的液相出口与所述的制浆单元的制浆水计量装置2的制浆水进口相连，所述二级洗脱分离装置5的固相出口与所述的三级洗脱分离装置6的浆液入口相连，所述三级洗脱分离装置6的液相出口与所述的二级洗脱分离装置5的液相入口相连，所述三级洗脱分离装置6的固相出口所述干燥单元的入口相连。
作为本发明一种优选的具体实施方案，所述的水洗液净化单元包括钙镁脱除装置7、重金属脱除装置8、絮凝沉淀装置9、多级过滤装置10、脱泥装置11和pH值调整装置12；所述钙镁脱除装置7设有水洗液入口、液相出口和污泥出口；所述重金属脱除装置8设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述絮凝沉淀装置9设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述多级过滤装置10设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述脱泥装置11设有污泥入口、固相出口和液相出口；所述pH值调整装置12设有液相入口和液相出口；其中，所述钙镁脱除装置7的水洗液入口与所述飞灰洗脱单元的一级洗脱分离装置4的液相出口相连，所述钙镁脱除装置7的液相出口与所述重金属脱除装置8的液相入口相连，所述重金属脱除装置8的液相出口与絮凝沉淀装置9 的液相入口相连，所述絮凝沉淀装置9的液相出口与所述多级过滤装置10的液相入口相连，所述多级过滤装置10的液相出口与所述pH值调整装置12的液相入口相连；所述钙镁脱除装置7的污泥出口、所述重金属脱除装置8的污泥出口、所述絮凝沉淀装置9的污泥出口、所述多级过滤装置10的污泥出口均与所述脱泥装置11的污泥入口相连；所述脱泥装置11的固相出口与所述的干燥单元的入口相连，所述脱泥装置11的液相出口与所述钙镁脱除装置 7的水洗液入口相连，所述pH值调整装置12的液相出口与所述蒸发结晶单元的入口相连。
作为本发明一种优选的具体实施方案，所述的蒸发结晶单元包括多级预热器13、降膜换热器14、强制循环换热器15、蒸发结晶器16、氯化钠结晶分离器17、纳滤膜处理装置18、氯化钾结晶分离器19；所述的多级预热器 13设有蒸发原料液入口、预热水入口、冷凝水出口和液相出口；所述降膜换热器14设有料液入口，冷凝水出口和蒸发液出口；所述强制循环换热器15 设有料液入口，冷凝水出口和蒸发液出口；所述蒸发结晶器16设有蒸发液入口、晶浆液出口和浓盐液出口；所述氯化钠结晶分离器17设有晶浆液入口、氯化钠结晶盐出口、上清液出口和母液出口；所述纳滤膜处理装置18设有上清液入口、清液出口和浓液出口；所述氯化钾结晶分离器19设有清液入口、氯化钾结晶盐出口、氯化钾母液出口和不结晶氯化钾母液出口；
其中，所述多级预热器13的蒸发原料液入口与所述水洗液净化单元的pH 值调整装置12的液相出口相连；所述多级预热器13的液相出口与所述降膜换热器14的料液入口相连，所述降膜换热器14的蒸发液出口与所述强制循环换热器15的料液入口相连；所述强制循环换热器15的蒸发液出口与所述蒸发结晶器16的蒸发液入口相连，所述降膜换热器14的冷凝水出口以及强制循环换热器15的冷凝水出口与所述的多级预热器13的预热水入口相连，所述蒸发结晶器16的晶浆液出口与所述氯化钠结晶分离器17的晶浆液入口相连，所述蒸发结晶器16的浓盐液出口与所述强制循环换热器15的料液入口相连；所述氯化钠结晶分离器17的氯化钠母液出口通过母液回流管路与强制循环换热器15的料液入口相连，所述氯化钠结晶分离器17的上清液出口与所述纳滤膜处理装置18的上清液入口相连；所述纳滤膜处理装置18的清液出口与所述氯化钾结晶分离器19的清液入口相连；所述氯化钾结晶分离器19的氯化钾母液出口与所述强制循环换热器15的料液入口相连；
作为本发明一种优选的具体实施方案，所述纳滤膜处理装置18的浓液出口、所述氯化钾结晶分离器19的不结晶氯化钾母液出口均与飞灰洗脱单元的入口相连；
作为本发明一种优选的具体实施方案，所述纳滤膜处理装置设有保温层。
本发明中所用到的各种设备或装置均是固体废弃物再处理或垃圾飞灰再处理技术中的常规设备，这些设备均能通过商业途径购买得到，均能适用于本发明；另外，有关文献中也公开这些设备进行了改进后的新设备，采用这些改进后的新设备能够取得更好的技术效果，譬如：飞灰制浆设备(CN 204848668 U，实用新型名称：飞灰水洗装置)；一级洗脱分离装置(CN 204848668 U，实用新型名称：飞灰水洗装置)，二级洗脱分离装置(CN204848668 U，实用新型名称：飞灰水洗装置)，三级洗脱分离装置(CN 204848668 U，实用新型名称：飞灰水洗装置)；钙镁脱除装置(实用新型名称：一种用于飞灰水洗液净化***的沉淀装置,CN 212369634 U)，多级过滤装置(CN 205627217 U，实用新型名称：快开式多介质过滤器)。
下面进一步结合具体的实施例对本发明的方法和***进行说明。
实施例1
步骤(1)：将垃圾焚烧飞灰和制浆水分别称重后，按照1:3的配比在飞灰制浆装置3中进行搅拌混合、水化反应、制浆，最后获得飞灰浆液。
步骤(2)：飞灰浆液依次经过一级洗脱、二级洗脱和三级洗脱处理后，得到含固率低于1％的水洗液和含水率不大于40％的水洗飞灰。
步骤(3)：采用蒸汽或热风作为干燥介质(干燥介质设定温度为230 摄氏度)，对步骤(2)中的水洗飞灰进行干燥，最终得到含水率低于5％的飞灰成品。
步骤(4)：将步骤(1)中得到的水洗液进行水质净化处理，依次进行钙镁脱除、重金属脱除、絮凝沉淀、多级过滤、泥浆的固液分离和pH值调整处理，获得蒸发原料液。
步骤(4-1)：一级洗脱产生的水洗液输送至加入了一定质量浓度碳酸钠的钙镁脱除装置7进行水质软化处理，处理后的水洗液经固液分离得到清液和湿泥；
步骤(4-2)：步骤(4-1)中的清液进入加入了一定质量浓度的重金属捕捉剂(硫化钠、硫代硫酸钠、专用药剂)的重金属脱除装置8，降低水中的重金属含量，经重金属脱除后的水洗液经固液分离得到清液和湿泥；
步骤(4-3)：步骤(4-2)中的清液进入加入了一定质量浓度的絮凝沉淀药剂的絮凝沉淀装置9，得到上清液和湿泥；
步骤(4-4)：步骤(4-3)中的上清液进入多级过滤装置10(10μm、5μm、 1μm)得到滤液和滤渣(即湿泥)。
步骤(4-5)：步骤(4-4)中的滤液进入pH值调整装置12，pH值调整装置12中需加入一定质量浓度的酸性试剂(盐酸、硫酸等一种以上)，最终获得蒸发原料液；
步骤(4-6)：步骤(4-1)～步骤(4-4)中的湿泥进入脱泥装置11中进行处理，产生的污泥随水洗灰进入干燥单元进行干燥处理，产生的液相进入钙镁脱除装置7再处理。
步骤(5)：将步骤(4)中得到的蒸发原料液依次进行预热、换热、蒸发、结晶分离、纳滤处理，最终获得氯化钠和氯化钾产品。
步骤(5-1)：原料液在多级预热器13中经过预热升温至蒸90℃-100℃；
步骤(5-2)：预热后的料液进入降膜预热器14内循环加热蒸发，降膜换热器14内温度控制在90℃-100℃，待料液中固液比达到20％-25％时，进行下步操作；
步骤(5-3)：经过步骤(5-2)处理的料液进入强制循环换热器15进行蒸发浓缩处理，换热器程序温度设定为110℃，待料液固液比达到≥30％时，进行下步操作；
步骤(5-4)：浓缩后的料液进入蒸发结晶器16，在蒸发结晶器16中经结晶、分层后，得到含盐量为30wt％-60wt％的晶浆液和浓盐液。浓盐液输送至强制循环换热器15继续进行蒸发浓缩处理；晶浆进入氯化钠结晶分离器17，将结晶盐和料液进行分离处理，得到含水率不大于6wt％的氯化钠结晶盐、上清液、氯化钠母液。
步骤(5-5)：步骤(5-4)中的上清液达到氯化钾饱和溶液时送入纳滤膜处理装置18，经处理后得到清液和浓液。浓液回至飞灰洗脱单元，清液进入氯化钾结晶分离器19。
步骤(5-6)：清液在氯化钾结晶分离器19内得到冷却降温处理，待温度降至10-50℃有晶体析出时，将结晶盐和料液进行分离处理，得到含水率不大于6wt％的氯化钾结晶盐、氯化钾母液和不结晶的氯化钾母液；不结晶的氯化钾母液排至飞灰洗脱单元。
步骤(5-7)：步骤(5-4)中的氯化钠母液和步骤(5-6)中的氯化钾母液输送至强制循环换热器15中继续进行蒸发浓缩处理。
进一步的，降膜换热和强制循环换热过程产生的冷凝水(冷凝水温度80-100℃)用于多级预热器的预热用水；
进一步的，多级预热过程产生的冷凝水送至飞灰洗脱单元可作制浆用水。
Claims (10)
1.一种垃圾焚烧飞灰水洗脱氯和水洗液蒸发分质结晶的处理方法，其特征在于，包括：(1)将垃圾焚烧飞灰与制浆水搅拌制浆得到飞灰浆液；(2)将飞灰浆液用水进行多级洗脱得到水洗飞灰和水洗液；(3)水洗液进行净化处理得到清液和沉淀泥浆；清液调整pH值得到蒸发原料液；(4)将蒸发原料液依次进行预热处理、降膜换热处理、强制循环换热处理、蒸发结晶处理、氯化钠结晶分离处理、纳滤膜处理和氯化钾结晶分离处理，得到氯化钾和氯化钠产品；(5)将步骤(3)得到的沉淀泥浆进行脱泥处理得到污泥和清液；将污泥以及步骤(2)产生的水洗飞灰干燥得到飞灰成品。
2.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)将垃圾焚烧飞灰与制浆水的质量配比优选为1:2-1:4，最优选为1:3；
步骤(2)中所述多级洗脱为三级洗脱；优选的，所述三级洗脱包括：将步骤(1)制备的飞灰浆液进入一级洗脱分离装置进行第一级洗脱得到一级水洗飞灰和一级水洗液；将一级水洗飞灰与制浆水混合得到一级飞灰浆进入二级洗脱分离装置进行第二级洗脱得到二级水洗飞灰和二级水洗液；二级水洗飞灰与制浆水混合得到二级飞灰浆进入三级洗脱分离装置进行第三级洗脱后得到三级水洗飞灰和三级水洗液；将三级水洗飞灰干燥得到飞灰成品；
更优选的，将所述二级水洗液作为步骤(1)的制浆水，将所述三级水洗液作为第二级洗脱时的制浆水；采用循环水和补清水作为第三级洗脱的制浆水，初始工作时采用清水作为三级洗脱的制浆水。
3.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中采用步骤(2)一级水洗液进行净化处理得到清液和沉淀泥浆，其中，所述的净化处理依次包括钙镁离子脱除、重金属脱除、絮凝沉淀处理和多级过滤处理最终得到清液和沉淀泥浆；
优选的，所述的钙镁离子脱除是在钙镁离子脱除装置中加入碳酸钠进行钙镁离子脱除处理；所述的重金属脱除处理是在重金属脱除装置中加入重金属捕捉剂进行重金属脱除处理；所述的絮凝沉淀处理是加入絮凝沉淀药剂进行絮凝沉淀反应；所述的多级过滤处理是依次通过过滤孔径为10μm、5μm、1μm的过滤膜进行过滤；所述的调整pH值是将滤液用酸性溶液调整pH值至6-8。
4.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(4)中所述的预热处理是在温度为80℃-110℃的条件下对蒸发原料液进行预热；所述的降膜换热处理是将预热后的料液进入降膜换热器内进行加热蒸发，其中，降膜换热器内控制温度在80℃-100℃，料液在降膜换热器内循环加热蒸发，待料液中固液比达到20％-25％时料液进入强制循环换热器进行强制循环换热处理，将强制循环换热器温度控制在90℃-120℃，将料液进行蒸发浓缩，蒸发浓缩后得到的料液进入蒸发结晶器，在蒸发结晶器中经结晶、分层后得到晶浆液和浓盐液；将所述浓盐液输送至强制循环换热器继续进行蒸发浓缩，将晶浆液进入氯化钠结晶分离器中进行结晶得到结晶盐和料液，将结晶盐和料液进行分离处理得到氯化钠结晶盐、上清液和氯化钠母液；当上清液达到氯化钾饱和溶液时送入纳滤膜处理装置经处理得到清液和浓液；将所述浓液进行多级洗脱得到水洗飞灰和水洗液；将清液进入氯化钾结晶分离器进行冷却降温结晶处理得到结晶盐和料液，将结晶盐和料液进行分离处理得到氯化钾结晶盐、氯化钾母液和不结晶的氯化钾母液；将不结晶的氯化钾母液进行多级洗脱处理得到水洗飞灰和水洗液；将氯化钠母液和氯化钾母液输送至强制循环换热器中再进行蒸发浓缩处理。
5.按照权利要求4所述的处理方法，其特征在于，将降膜换热处理和强制循环换热处理过程产生的冷凝水用于多级预热过程中的预热用水；将多级预热过程产生的冷凝水作为飞灰洗脱时的制浆用水。
6.一种实现权利要求1-5任何一项所述处理方法的***，其特征在于，所述***包括飞灰制浆单元、飞灰洗脱单元、水洗液净化单元、蒸发结晶单元和干燥单元；所述飞灰制浆单元设有飞灰浆料出口，所述飞灰洗脱单元设有飞灰浆料入口、固相产物出口、液相产物出口以及制浆水入口；所述水洗液净化单元设有液相入口、液相出口以及固相出口；所述蒸发结晶单元设有蒸发原料液入口、不结晶母液出口以及冷凝水出口；
其中，所述飞灰制浆单元的飞灰浆料出口与所述飞灰洗脱单元的飞灰浆料入口相连，所述飞灰洗脱单元的固相产物出口与所述的干燥单元的入口连接，所述飞灰洗脱单元的液相产物出口与所述的水洗液净化单元的液相入口连接，所述的水洗液净化单元的液相出口与所述的蒸发结晶单元的蒸发原料液入口连接，所述的水洗液净化单元的固相出口与所述的干燥单元的入口相连，所述蒸发结晶单元的不结晶母液出口与所述水洗液净化单元的液相入口相连，所述蒸发结晶单元的冷凝水出口与所述的飞灰洗脱单元的制浆水入口相连。
7.按照权利要求6所述的***，其特征在于，所述飞灰制浆单元包括飞灰计量装置(1)、制浆水计量装置(2)和制浆设备(3)；飞灰计量装置(1)设有飞灰进口和飞灰出口，制浆水计量装置(2)设有制浆水进口和制浆水出口，制浆设备(3)设有飞灰进料口、制浆水进口以及飞灰浆料出口，其中，飞灰计量装置(1)的飞灰出口与制浆设备(3)的飞灰进料口相连，制浆水计量装置(2)的制浆水出口与制浆设备(3)的制浆水进口相连。
8.按照权利要求6所述的***，其特征在于，所述飞灰洗脱单元包括一级洗脱分离装置(4)、二级洗脱分离装置(5)以及三级洗脱分离装置(6)；一级洗脱分离装置(4)设有飞灰浆液入口、水洗液出口和固相出口；二级洗脱分离装置(5)设有浆液入口、固相出口和液相入口；三级洗脱分离装置(6)设有浆液入口、固相出口和液相出口；其中，一级洗脱分离装置(4)的水洗液出口与所述的水洗液净化单元的水洗液入口相连，所述一级洗脱分离装置(4)的固相出口与所述的二级洗脱分离装置(5)的浆液入口相连，所述二级洗脱分离装置(5)的液相出口与所述的制浆单元的制浆水计量装置(2)的制浆水进口相连，所述二级洗脱分离装置(5)的固相出口与所述的三级洗脱分离装置(6)的浆液入口相连，所述三级洗脱分离装置(6)的液相出口与所述的二级洗脱分离装置(5)的液相入口相连，所述三级洗脱分离装置(6)的固相出口所述干燥单元的入口相连。
9.按照权利要求6所述的***，其特征在于，所述的水洗液净化单元包括钙镁脱除装置(7)、重金属脱除装置(8)、絮凝沉淀装置(9)、多级过滤装置(10)、脱泥装置(11)和pH值调整装置(12)；所述钙镁脱除装置(7)设有水洗液入口、液相出口和污泥出口；所述重金属脱除装置(8)设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述絮凝沉淀装置(9)设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述多级过滤装置(10)设有液相入口、液相出口和污泥出口；所述脱泥装置(11)设有污泥入口、固相出口和液相出口；所述pH值调整装置(12)设有液相入口和液相出口；其中，所述钙镁脱除装置(7)的水洗液入口与所述飞灰洗脱单元的一级洗脱分离装置(4)的液相出口相连，所述钙镁脱除装置(7)的液相出口与所述重金属脱除装置(8)的液相入口相连，所述重金属脱除装置(8)的液相出口与絮凝沉淀装置(9)的液相入口相连，所述絮凝沉淀装置(9)的液相出口与所述多级过滤装置(10)的液相入口相连，所述多级过滤装置(10)的液相出口与所述pH值调整装置(12)的液相入口相连；所述钙镁脱除装置(7)的污泥出口、所述重金属脱除装置(8)的污泥出口、所述絮凝沉淀装置(9)的污泥出口、所述多级过滤装置(10)的污泥出口均与所述脱泥装置(11)的污泥入口相连；所述脱泥装置(11)的固相出口与所述的干燥单元的入口相连，所述脱泥装置(11)的液相出口与所述钙镁脱除装置(7)的水洗液入口相连，所述pH值调整装置(12)的液相出口与所述蒸发结晶单元的入口相连。
10.按照权利要求6所述的***，其特征在于，所述的蒸发结晶单元包括多级预热器(13)、降膜换热器(14)、强制循环换热器(15)、蒸发结晶器(16)、氯化钠结晶分离器(17)、纳滤膜处理装置(18)、氯化钾结晶分离器(19)；所述的多级预热器(13)设有蒸发原料液入口、预热水入口、冷凝水出口和液相出口；所述降膜换热器(14)设有料液入口，冷凝水出口和蒸发液出口；所述强制循环换热器(15)设有料液入口，冷凝水出口和蒸发液出口；所述蒸发结晶器(16)设有蒸发液入口、晶浆液出口和浓盐液出口；所述氯化钠结晶分离器(17)设有晶浆液入口、氯化钠结晶盐出口、上清液出口和母液出口；所述纳滤膜处理装置(18)设有上清液入口、清液出口和浓液出口；所述氯化钾结晶分离器(19)设有清液入口、氯化钾结晶盐出口、氯化钾母液出口和不结晶氯化钾母液出口；
其中，所述多级预热器(13)的蒸发原料液入口与所述水洗液净化单元的pH值调整装置(12)的液相出口相连；所述多级预热器(13)的液相出口与所述降膜换热器(14)的料液入口相连，所述降膜换热器(14)的蒸发液出口与所述强制循环换热器(15)的料液入口相连；所述强制循环换热器(15)的蒸发液出口与所述蒸发结晶器(16)的蒸发液入口相连，所述降膜换热器(14)的冷凝水出口以及强制循环换热器(15)的冷凝水出口与所述的多级预热器(13)的预热水入口相连，所述蒸发结晶器(16)的晶浆液出口与所述氯化钠结晶分离器(17)的晶浆液入口相连，所述蒸发结晶器(16)的浓盐液出口与所述强制循环换热器(15)的料液入口相连；所述氯化钠结晶分离器(17)的氯化钠母液出口通过母液回流管路与强制循环换热器(15)的料液入口相连，所述氯化钠结晶分离器(17)的上清液出口与所述纳滤膜处理装置(18)的上清液入口相连；所述纳滤膜处理装置(18)的清液出口与所述氯化钾结晶分离器(19)的清液入口相连；所述氯化钾结晶分离器(19)的氯化钾母液出口与所述强制循环换热器(15)的料液入口相连；
所述纳滤膜处理装置(18)的浓液出口、所述氯化钾结晶分离器(19)的不结晶氯化钾母液出口均与飞灰洗脱单元的入口相连；
所述纳滤膜处理装置设有保温层。
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Denomination of invention: The treatment method and system for chlorine removal from waste incineration fly ash by water washing and evaporative crystallization of water washing solution Granted publication date: 20230919 Pledgee: Bank of Beijing Co.,Ltd. Dongdaqiao Branch Pledgor: BJ ZKGR TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2024980010348 |