基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处理方法及处理系统技术方案

本发明专利技术公开了基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处理方法及处理系统。所述资源化处理方法包括：将飞灰浆液进行多级洗脱得到水洗飞灰和水洗液；水洗液进行净化处理得到的蒸发原料液依次进行预热、蒸发浓缩、蒸发结晶、石膏分离、氯化钠分离和氯化钾结晶分离处理，最终得到石膏、氯化钾和氯化钠和干燥的飞灰成品。本发明专利技术将石膏晶种法引入水洗液的蒸发结晶过程，省去了水洗液净化过程的脱钙处理环节，显著降低水洗液净化成本，有效防止换热器和蒸发结晶器结垢、降低传质传热能耗、保证系统运行稳定。通过将多级逆流洗脱、水洗液净化及石膏晶种法蒸发结晶有机结合，解决了水和钙镁离子脱除剂消耗高，蒸发结晶过程易结垢，结晶盐品质差等问题。

【技术实现步骤摘要】
基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处理方法及处理系统
本专利技术涉及垃圾焚烧飞灰的处理方法以及处理系统，尤其涉及基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处理方法及处理系统，属于垃圾焚烧飞灰的再处理及利用领域。
技术介绍
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。飞灰因其富含重金属无机有害物和高浓度二噁英有机致癌物，被列为固体危险废物(代号HW18)。目前主要的垃圾焚烧飞灰处置技术有：水泥固化、熔融烧结固化、化学药剂稳定化以及水泥窑协同处置法。飞灰经过固化或稳定化处理后均会进行填埋处理，填埋处理会占用大量的土地资源，填埋渗滤液易污染地下水和土壤，且未被去除的二噁英、重金属以及盐类对环境存在长期的潜在威胁。水泥窑协同处置技术是飞灰处置技术发展中一种新的处理手段，可以实现生活垃圾焚烧飞灰的“无害化、减量化、资源化”处置。飞灰入窑前必须进行脱氯预处理，否则飞灰中大量的氯离子会影响熟料的质量与水泥的品质，且易造成窑内结皮。水洗预处理是去除飞灰中氯离子的主要方法，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，而中国钾盐资源相对稀缺，通过蒸发结晶技术从飞灰水洗液中制取钾盐、钠盐，将缓解中国钾盐空缺。中国专利技术专利(CN108607870A)公开了一种垃圾飞灰处理系统及处理工艺，包括飞灰水洗系统和废水处理系统，废水依次经过重金属去除、活性炭清污处理、钙离子去除最后将废水利用；废水储水池与蒸发器连接，蒸发器与离心机、反应储水池连接，实现废水的蒸发结晶制盐。本专利技术能够将飞灰中的氯离子去除，解决了氯盐对水泥窑协同处置过程中的负面影响，同时产生了一定的经济效益，也降低了飞灰处理不完善带来的高额成本。现有技术虽解决了飞灰的污染问题，但蒸发结晶工艺过程简单，在蒸发过程中料液中盐分成晶体析出，会附着在蒸发器表面，导致传热不均、传热效率低，不仅会造成能源浪费，而且需要定期停运清理，严重影响了生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处置方法；本专利技术的目的之一是提供一种实现上述基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐资源化处置方法的处理系统；本专利技术的上述目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术首先提供了一种基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐资源化处置方法，包括：(1)将垃圾焚烧飞灰破碎处理后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；清液用酸性溶液调整pH值得到蒸发原料液；(4)将蒸发原料液依次进行预热、蒸发浓缩、蒸发结晶、石膏分离、氯化钠分离和氯化钾结晶分离处理得到石膏、氯化钾和氯化钠产品；其中，在蒸发结晶时加入石膏晶种，使结晶料液中的Ca2+和SO42-凝聚在固体石膏晶核上形成石膏结晶析出；(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。作为本专利技术的一种优选的具体实施方案，步骤(1)所述的破碎是将垃圾焚烧飞灰粉碎至粒度为2mm以下的颗粒；其中，破碎后的垃圾焚烧飞灰颗粒与制浆水的质量配比优选为1:2-1:4，最优选为1:3。作为本专利技术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％。作为本专利技术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；采用本专利技术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。作为本专利技术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。作为本专利技术的一种更优选的具体实施方案，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。作为本专利技术的一种优选的具体实施方案，步骤(4)中所述的预热是在温度为90℃-110℃的条件下对蒸发原料液进行预热；步骤(4)中所述的蒸发浓缩优选为将预热后的蒸发原料液进入强制循环换热器内进行蒸发浓缩处理，其中，将强制循环换热器温度控制在100℃-120℃。作为本专利技术的一种优选的具体实施方案，步骤(4)中在蒸发结晶器中进行蒸发结晶，在蒸发结晶时加入5-30g/L石膏晶种，利用同种物质的亲合力大于异种物质的亲合力这一原理，在蒸发结晶器中固体石膏小颗粒均匀地分散在料液中，料液中的Ca2+和SO42-将首先凝聚在固体石膏晶核上，形成石膏结晶析出。作为本专利技术的一种优选的具体实施方案，步骤(4)中在进行蒸发结晶时分别得到含石膏量为30wt％-60wt％的晶浆液、浓盐液和含盐量为30wt％-60wt％的盐浆；其中，将晶浆液在石膏分离器中将石膏与料液进行分离处理得到料液和含水率不大于60wt％结晶石膏，分离后的料液输送至强制循环换热器继续进行蒸发浓缩处理，将结晶石膏在石膏脱水装置中进行脱氯处理得到石膏产品和石膏洗脱液，其中，优选采用石膏水洗或淋洗方式进行脱氯；将石膏洗脱液可以作为步骤(2)中多级洗脱过程的制浆用水；将浓盐液输送至强制循环换热器进行蒸发浓缩处理；将盐浆进入氯化钠结晶分离器中进行结晶分离得到氯化钠结晶盐、上清液和氯化钠母液；将该上清液进入氯化钾结晶分离器中进行冷却降温处理，当温度降至10-50℃时有晶体析出，分离得到含水率不大于6wt％的氯化钾结晶盐、氯化钾母液以及不结晶的氯化钾母液；将不结晶氯化钾母液进行净化处理；将氯化钠母液和氯化钾母液输送至强制循环换热器中进行蒸发浓缩处理。其中，在强制循环换热器产生的冷凝水供给多级预热器预热使用，多级预热器产生的冷凝水可分别作为飞灰洗脱单元的制浆用水、石膏脱水装置的用水。作为本专利技术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。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处置方法，其特征在于，包括：(1)将垃圾焚烧飞灰破碎处理后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；清液用酸性溶液调整pH值得到蒸发原料液；(4)将蒸发原料液依次进行预热、蒸发浓缩、蒸发结晶、石膏分离、氯化钠分离和氯化钾结晶分离处理得到石膏、氯化钾和氯化钠产品；其中，在蒸发结晶时加入石膏晶种，使结晶料液中的Ca

【技术特征摘要】
1.一种基于晶种法的垃圾焚烧飞灰水洗制盐的资源化处置方法，其特征在于，包括：(1)将垃圾焚烧飞灰破碎处理后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；清液用酸性溶液调整pH值得到蒸发原料液；(4)将蒸发原料液依次进行预热、蒸发浓缩、蒸发结晶、石膏分离、氯化钠分离和氯化钾结晶分离处理得到石膏、氯化钾和氯化钠产品；其中，在蒸发结晶时加入石膏晶种，使结晶料液中的Ca2+和SO42-凝聚在固体石膏晶核上形成石膏结晶析出；(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所述的资源化处置方法，其特征在于，步骤(1)所述的破碎是将垃圾焚烧飞灰粉碎至粒度为2mm以下的颗粒；其中，破碎后的垃圾焚烧飞灰颗粒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；所述的三级洗脱包括：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；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，干燥介质的温度为低于300℃，优选为160-260℃；
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所述的资源化处置方法，其特征在于，步骤(3)中采用步骤(2)的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通过过滤孔径为0.05μm-10μm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所述的资源化处置方法，其特征在于，步骤(4)中所述的预热是指将蒸发原料液预热至80℃-110℃；步骤(4)中所述的蒸发浓缩为将预热后的蒸发原料液进入强制循环换热器内进行蒸发浓缩处理，其中，将强制循环换热器温度控制在90℃-120℃。


5.按照权利要求1所述的资源化处置方法，其特征在于，步骤(4)中在蒸发结晶器中进行蒸发结晶，在蒸发结晶时加入5-30g/L石膏晶种进行蒸发结晶；
蒸发结晶后分别得到晶浆液、浓盐液和盐浆；其中，将晶浆液在石膏分离器中将石膏与料液进行分离处理得到料液和结晶石膏，分离后的料液输送至强制循环换热器继续进行蒸发浓缩处理，将结晶石膏在石膏脱水装置中进行处理得到石膏产品和石膏洗脱液；将石膏洗脱液作为步骤(2)中多级洗脱过程的制浆用水；将浓盐液输送至强制循环换热器进行蒸发浓缩处理；将盐浆进入氯化钠结晶分离器中进行结晶分离得到氯化钠结晶盐、上清液和氯化钠母液；将该上清液进入氯化钾结晶分离器中进行降温处理分离得到氯化钾结晶盐、氯化钾母液以及不结晶的氯化钾母液，将不结晶氯化钾母液进行净化处理；将氯化钠母液和氯化钾母液输送至强制循环换热器中进行蒸发浓缩处理；
其中，在强制循环换热器产生的冷凝水供给多级预热器预热使用，多级预热器产生的冷凝水可分别作为飞灰洗脱单元的制浆用水、石膏脱水装置的用水。


6.一种实现权利要求1-5任何一项所述的资源化处置方法的系统，其特征在于，所述系统包括飞灰制浆单元(1)、飞灰洗脱单元(2)、水洗液净化单元(3)、蒸发结晶单元(4)和干燥单元(5)；其中，所述飞灰制浆单元(1)设有飞灰浆料出口，所述飞灰洗脱单元(2)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(3)设有液相入口、液相出口以及固相出口；所述蒸发结晶单元(4)设有蒸发原料液入口、不结晶母液出口以及冷凝水出口；所述飞灰制浆单元(1)的飞灰浆料出口与所述飞灰洗脱单元(2)的飞灰浆料入口相连，所述飞灰洗脱单元(2)的固相产物出口与所述的干燥单元(5)的入口连接，所述飞灰洗脱单元(5)的液相产物出口与所述的水洗液净化单元(3)的液相入口连接，所述的水洗液净化单元(3)的液相出口与所述的蒸发结晶单元(4)的蒸发原料液入口连接，所述的水洗液净化单元(3)的固相出口与所述的干燥单元(5)的入口相连，所述蒸发结晶单元(4)的不结晶母液出口与所述水洗液净化单元(3)的液相入口相连，所述蒸发结晶单元(4)的冷凝水出口与所述的飞灰洗脱单元(2)的制浆水入口相连。


7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，所述飞灰制浆单元包括飞灰预处理装置(1-1)、飞灰缓存装置(1-2)、飞灰计量装置(1-3)、制浆设备(1-4)，水计量装置(1-5)；其中，飞灰预处理装置(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠锋，孔令然，赵小楠，庞新辉，蔡佳龙，刘璐璐，
申请(专利权)人：北京中科国润环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11