垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理装置的制作方法

本实用新型涉及废弃物处理与资源化利用
技术领域：
，尤其是涉及一种垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理装置。
背景技术：
：膜浓缩液是“生化处理+膜分离(纳滤/反渗透)”组合工艺处理垃圾渗滤液得到的副产物，相比垃圾渗滤液，其含有高浓度的无机盐及难降解有机污染物。目前，膜浓缩液的处理技术主要有高级氧化、蒸发、膜蒸馏等，但在实际工程应用中，这些技术多难以稳定运行。纳滤膜浓缩液呈棕黑色，含有大量腐殖质类物质，COD浓度高，通常为1000-5000mg/L，此外还含有Ca、Mg、Ba、SO42-等二价盐离子及Cd、Zn、Pb、Cr等重金属离子。相比反渗透浓缩液，纳滤膜浓缩液更难处理处置。飞灰作为生活垃圾焚烧产生的副产物，因含有高浸出浓度的重金属和痕量的高毒性持久性有机物，已被我国作为危险废物进行管理，原则上需经无害化处理后进入危险废物填埋场，但由于危险废物填埋场的库容量有限且费用高，《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)允许其经过固化稳定化后进入生活垃圾填埋场填埋。但在对《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)实施评估时发现，飞灰预处理不达标、未分区填埋、易造成渗滤液导排系统淤堵等问题较多，重金属再度浸出污染环境的风险较高。有鉴于此，特提出本实用新型。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理装置，所述装置结构简单，处理效果显著，实现“以废治废”资源化综合利用，资源化利用率高。为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理方法，包括如下步骤：(a)采用渗滤液对飞灰进行淋滤处理；(b)淋滤处理后，取飞灰干燥，加热处理。本实用新型所述的垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理的方法，以渗滤液对飞灰进行淋滤处理，飞灰作为生活垃圾处理处置的衍生副产物，其颗粒堆积后具有丰富的孔隙结构，能够有效吸附截留浓缩液中污染物，主要包括有机物等；同时，渗滤液能够将飞灰中的有害重金属溶出，有效降低飞灰的浸出毒性。并且，对淋滤处理后的飞灰进行加热无害化处理后，其重金属浸出浓度进一步降低，达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)相应限值要求，无害化处理后的飞灰渣可作为建筑材料使用。优选的，所述渗滤液为渗滤液膜浓缩液。更优选的，所述渗滤液为渗滤液纳滤膜浓缩液。相比垃圾渗滤液，膜浓缩液含有高浓度的无机盐及难降解有机污染物。其中，纳滤膜浓缩液呈棕黑色，含有大量腐殖质类物质，COD浓度高，相比反渗透浓缩液，纳滤膜浓缩液处理处置难度更大。本实用新型，通过垃圾焚烧飞灰与渗滤液纳滤膜浓缩液协同处理，纳滤膜浓缩液能够溶出飞灰中有害金属，降低飞灰的浸出毒性，并且，飞灰能够降低渗滤液中有机等污染物的浓度，降低COD。优选的，所述步骤(a)中，采用渗滤液对飞灰进行淋滤处理，直至淋出液色度及电导率不变，达到淋滤终点。具体的，可以填料柱开始出水为计时点，随后每隔10-12h取依次淋出液，测定色度和电导率，当淋出液色度及电导率稳定不变时，说明渗滤液已经充分溶出飞灰中的有害重金属等物质，淋滤处理结束，达到淋滤终点。优选的，所述淋滤处理的速率为40-80mL/h。淋滤处理的速率对淋滤处理的效果具有较重要的意义，通过限定淋滤处理的速率在上述范围内，使渗滤液与飞灰颗粒充分接触交换，有效吸附截留渗滤液中的污染物，并充分将飞灰中的有害重金属等溶出。如在不同实施例中，所述淋滤处理的速率可以为40mL/h、45mL/h、50mL/h、55mL/h、60mL/h、65mL/h、70mL/h、75mL/h、80mL/h等等。优选的，所述淋滤处理时，飞灰的填充高度为5-25cm。采用上述的飞灰填充高度，使飞灰颗粒能够充分截留渗滤液中的污染物，同时兼顾有效溶出并洗脱飞灰中的有害重金属等。如在不同实施例中，飞灰的填充高度可以为5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm、20cm、21cm、22cm、23cm、24cm、25cm等等优选的，淋滤处理前，采用渗滤液对飞灰进行预饱水处理。更优选的，所述预饱水处理的饱水液固比为0.6-1L/kg，优选为0.7-0.9L/kg，更优选为0.8L/kg。采用渗滤液对飞灰进行预饱水处理，使飞灰颗粒先被渗滤液浸润后，再进行淋滤处理，提高浸润性，进而提高洗脱效率。优选的，所述淋滤处理的方法包括：以含飞灰成分制作飞灰填料柱，采用渗滤液对飞灰填料柱进行淋滤处理。更优选的，所述飞灰填料柱由下至上包括石英砂、飞灰、石英砂。石英砂与飞灰之间优选采用尼龙网间隔。优选的，所述石英砂的粒径为60-100目，优选为70-90目，更优选为80目。更优选的，所述石英砂的填装高度为4-5cm。优选的，所述尼龙网的孔径为0.08-0.12mm，优选为0.09-0.11mm，更优选为0.1mm。优选的，所述加热处理的温度为300-1200℃。更优选的，所述加热处理的温度为800-1200℃。通过上述加热处理后，经飞灰颗粒吸附截留的有机物在热作用下分解除去，并且，加热处理后，能够有效去除飞灰颗粒中的重金属，并且随着温度的增加，提高重金属如Pd、Cd、Zn、Cu、Cr等的去除率，进一步降低飞灰的重金属浸出毒性。优选的，所述加热处理的时间为0.2-2h，优选为0.5-1h。优选的，于空气氛围下进行加热处理。更优选的，空气流量为1-3L/min，优选为2L/min。优选的，所述加热处理产生的尾气经酸碱吸收处理后排放。本实用新型还提供了一种垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理装置，包括淋滤单元和加热单元；所述淋滤单元包括渗滤液承装容器和飞灰填充柱；所述渗滤液承装容器与飞灰填充柱顶部连通。本实用新型所述的垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理装置，结构简单，将渗滤液承装容器与飞灰填充柱连通，以渗滤液作为淋滤液体对飞灰进行淋滤处理，降低飞灰的浸出毒性，并降低渗滤液中污染物的浓度，处理效果显著，操作简便。优选的，所述渗滤液承装容器与飞灰填充柱之间通过导管连接。所述导管上优选设置有流量调节阀，以调节淋滤处理的速率。优选的，所述飞灰填充柱包括柱体和填料，所述填料填充于柱体中，所述填料由下至上包括石英砂层、飞灰层、石英砂层。石英砂层与飞灰层之间优选采用尼龙网间隔。更优选的，所述填料上方设置有均匀布液器，以使渗滤液经过均匀布液器后，均匀淋于填料上。填充柱的柱体可根据实际需求进行选择，优选采用有机玻璃柱，避免腐蚀。优选的，所述柱体底部设置有淋出液缓冲区，用于缓冲淋滤处理得到的淋出液。所述淋出液缓冲区底部设置有止水阀，用于开启或关闭淋滤处理过程。优选的，所述渗滤液承装容器顶部设置有进样口、进气管和排气口。所述进气管延伸至渗滤液承装容器内底部。以使淋滤过程在恒压条件下进行。如所述渗滤液承装容器可采用马氏瓶。优选的，所述加热单元包括加热炉、加热容器、尾气净化部，所述加热炉用于承装淋滤处理后的飞灰，所述加热炉对置于加热容器中的飞灰进行加热处理，所述尾气净化部连通于加热炉。所述尾气净化部主要包括酸碱吸收处理的试剂。加热炉设置有热电偶和炉温控件，用于检测并调控加热炉对飞灰的加热处理温度。加热炉的炉体外侧设置有炉体隔热层，用于对炉体保温隔热。优选的，所述加热单元还包括空气瓶，所述空气瓶连通于所述加热炉，用于向加热炉内通入空气。所述空气瓶与所述加热炉之间设置有流量计，用于调节送入加热炉的空气的流量。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：(1)本实用新型以渗滤液对飞灰进行淋滤处理，飞灰作为生活垃圾处理处置的衍生副产物，其颗粒堆积后具有丰富的孔隙结构，能够有效吸附截留浓缩液中污染物，主要包括有机物等；同时，渗滤液能够将飞灰中的有害重金属溶出，有效降低飞灰的浸出毒性；(2)本实用新型对淋滤处理后的飞灰进行加热无害化处理后，其重金属浸出浓度进一步降低，达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)相应限值要求，无害化处理后的飞灰渣可作为建筑材料使用；(3)本实用新型所述的垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理装置，结构简单，将渗滤液承装容器与飞灰填充柱连通，以渗滤液作为淋滤液体对飞灰进行淋滤处理，降低飞灰的浸出毒性，并降低渗滤液中污染物的浓度，处理效果显著，操作简便。附图说明为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例提供的淋滤单元的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的加热单元的结构示意图。附图标记：1-渗滤液承装容器；2-飞灰填充柱；3-加热炉；4-加热容器；5-尾气净化部；6-空气瓶；7-热电偶；8-炉温控件；9-炉体隔热层；11-进样口；12-进气管；13-排气口；14-流量调节阀；21-均匀布液器；22-第一石英砂层；23-第一尼龙网；24-飞灰层；25-第二尼龙网；26-第二石英砂层；27-淋出液缓冲区；28-止水阀；29-接收容器；61-流量计。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。图1为本实用新型实施例提供的淋滤单元的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的加热单元的结构示意图。所述垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理装置，包括淋滤单元和加热单元。所述淋滤单元用于采用渗滤液对飞灰进行淋滤处理，所述加热单元用于对淋滤处理后的飞灰进行加热处理。所述淋滤单元包括渗滤液承装容器1和飞灰填充柱2；所述渗滤液承装容器1与飞灰填充柱2顶部通过导管连通。所述导管上设置有流量调节阀14，以调节淋滤处理的速率。所述渗滤液承装容器1顶部设置有进样口11、进气管12和排气口13。所述进样口11用于渗滤液的添加，优选为带旋塞，提供密闭环境。所述进气管12延伸至渗滤液承装容器1内底部，以使淋滤过程在恒压条件下进行。如所述渗滤液承装容器1可采用马氏瓶。所述飞灰填充柱2包括柱体和填料，所述填料填充于柱体中，所述填料由下至上包括第二石英砂层26、第二尼龙网25、飞灰层24、第一尼龙网23、第一石英砂层22，所述第一石英砂层22上方设置有均匀布液器21，以使渗滤液经过均匀布液器21后，均匀淋于填料上。填充柱的柱体可根据实际需求进行选择，优选采用有机玻璃柱，避免腐蚀。所述飞灰层24经适当压实，填充高度为5-25cm，使飞灰颗粒能够充分截留渗滤液中的污染物，同时兼顾有效溶出并洗脱飞灰中的有害重金属。采用的石英砂的粒径为60-100目，优选为70-90目，更优选为80目。所述第一石英砂层22和第二石英砂层26的装填高度为4-5cm。所述尼龙网的孔径为0.08-0.12mm，优选为0.09-0.11mm，更优选为0.1mm。所述柱体底部设置有淋出液缓冲区27，用于缓冲淋滤处理得到的淋出液。所述淋出液缓冲区27底部设置有止水阀28，用于开启或关闭淋滤处理过程。所述止水阀28底部设置有接收容器29，用于接收淋出液。所述加热单元包括加热炉4、加热容器4、尾气净化部5、空气瓶6、热电偶7、炉温空间8、炉体隔热层9。所述加热炉4可采用高温管式电炉，所述热电偶7与炉温控件8用于检测并调控加热炉4对飞灰的加热处理温度。所述加热容器4用于承装淋滤处理后的飞灰，所述加热容器4可采用刚玉坩埚。所述加热容器4承装淋滤处理后的飞灰，置于加热炉4内，对飞灰进行加热处理。所述空气瓶6连通于所述加热炉4的一端，用于向加热炉4内通入空气。所述空气瓶6与所述加热炉4之间设置有流量计61，用于调节送入加热炉4的空气的流量。所述尾气净化部5连通于所述加热炉4的另一端，使经加热炉4加热处理后产生的尾气经尾气净化部5净化处理后再进行排放。所述尾气净化部5主要包括酸碱吸收处理的试剂。所述炉体隔热层9包覆设置于加热炉4的外壁，用于对加热炉4的炉体保温隔热。本实用新型所述的垃圾焚烧飞灰与渗滤液协同处理方法，包括如下步骤：(1)按照柱体内由下至上依次为石英砂、尼龙网、飞灰、石英砂、尼龙网、均匀布液器的顺序制作飞灰填料柱，填料柱填装完毕后，采用渗滤液纳滤膜浓缩液对飞灰填料柱进行预饱水处理；(2)关闭渗滤液承装容器的流量调节阀，将渗滤液纳滤膜浓缩液加入渗滤液承装容器中，并加盖旋塞备用；(3)将渗滤液承装容器与飞灰填料柱顶部连通，并保证密闭性；调节渗滤液承装容器的流量调节阀至指定淋滤处理的速度，打开飞灰填料柱底部的止水阀，开始进行淋滤处理；(4)以填料柱开始出水为计时点，随后每隔10-12h取一次淋出液，测定色度及电导率，当淋出液的色度及电导率稳定不变时，即达到淋滤终点，淋滤处理完成；(5)淋滤完成后，取出淋滤处理的飞灰渣，烘干后，置于高温管式电炉中进行加热处理；加热处理的温度为300-1200℃，加热处理的时间为0.5h；空气流量为2L/min。本实用新型各实施例采用的渗滤液纳滤膜浓缩液为垃圾填埋场渗滤液经“厌氧生物+MBR+NF/RO”技术工艺处理过程，NF单元截留的浓缩液，飞灰为垃圾焚烧厂炉排炉焚烧工艺产生的烟气经布袋除尘器截留的灰分。各步骤的具体参数如下表1所示：表1不同协同处理方法的条件注：其中“—”表示未经加热处理，实施例2和实施例5为平行实验实验例1采用我国《水质化学需氧量的测定快速消解分光光度法》(HJ/T399—2007)、《水质氯化物的测定硝酸银滴定法》(GB11896-89)和《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》(HJ766-2015)等方法对本实用新型中的未经处理的渗滤液纳滤膜浓缩液中COD、氯化物及重金属进行测定，结果见表2。分别采用我国《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》(HJ766-2015)和《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》(HJ557-2009)方法对本实用新型中未经处理的飞灰的重金属含量及浸出毒性进行测定，结果见表3、4。表2纳滤膜浓缩液氯化物及重金属含量分析表3飞灰的重金属含量分析重金属CrCuZnCdPb含量(mg/kg)140.4694.47715267.14039表4飞灰的浸出毒性(mg/L)项目实测值标准限值pH11.84—Pb21.340.25Zn9.3100Cu0.9140Cd0.00130.15Cr2.844.5注：标准限值为GB16889-2008中表1限值为了探究不同淋滤处理的速率对飞灰中氯盐及重金属洗脱效果的影响、对膜浓缩液中COD去除效果的影响，对实施例1-3中固定飞灰层高度为15cm，分别设置40mL/h、60mL/h、80mL/h的淋滤速率，协同处理前后分别按照国家环境保护行业标准HJ/T399—2007、GB11896-89和HJ766-2015方法进行液体样品COD、氯化物和重金属的测定，按照HJ557-2010方法对固体样品进行浸出毒性分析，测试结果如表5。表5不同浸出速率对浓缩液COD去除、飞灰中氯盐及重金属洗脱效果测试结果为了探究不同飞灰层的填充高度对飞灰中氯盐及重金属洗脱效果的影响、对膜浓缩液中COD去除效果的影响，对实施例4、5和6中固定60mL/h的淋滤速率，飞灰层的高度分别为5cm、15cm、25cm，协同处理前后分别按照国家环境保护行业标准HJ/T399—2007、GB11896-89和HJ766-2015方法进行液体样品COD、氯化物和重金属的测定，按照HJ557-2010方法对固体样品进行浸出毒性分析，测试结果如表6。表6不同飞灰层高度对浓缩液COD去除、飞灰中氯盐及重金属洗脱效果测试结果从上表中可知，随着飞灰层填充高度的减少，协同处理过程中渗滤液纳滤膜浓缩液对飞灰中污染物的洗脱效率增强。为了探究不同热处理温度对飞灰中重金属挥发率及浸出浓度的影响，对实施例7-11中固定淋滤速率及飞灰层的高度，加热处理的温度分别为300℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃，协同处理前后分别按照国家环境保护行业标准HJ766-2015和HJ557-2010方法进行固体样品的重金属含量及浸出毒性分析，测试结果如表7和8。表7不同热处理温度对飞灰中重金属挥发率测试结果(％)编号PbZnCuCrCd实施例754.454.360.546.833.0实施例858.658.665.661.257.0实施例957.850.761.948.745.4实施例1076.159.269.257.066.6实施例1194.668.969.458.497.7从上表中可知，随着热处理温度的升高，重金属Pb、Cd的挥发率显著增大，Zn、Cu及Cr挥发率的增大幅度相对较小。整个热处理过程中，Pb、Zn、Cu、Cr、Cd的最大挥发率分别为94.6％、68.9％、69.4％、61.2％、97.7％。表8不同热处理温度对飞灰中重金属浸出浓度测试结果注：标准限值为GB16889-2008中表1限值；ND指未检出从上表中可知，经过加热处理，能够进一步降低飞灰中重金属的浸出浓度和浸出毒性，并且，当处理温度达到800℃及以上时，各重金属的浸出浓度均可以达到《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》表1中的限值要求。其中，Cr的浸出浓度呈先增大后减小的趋势，主要是因为飞灰中Cr主要以难浸出的Cr3+形式存在,但在高温条件下,Cr3+容易转化为移动性较大的Cr6+,当温度继续升高时,逐渐烧结并进一步熔融,包裹内部物质进而使得Cr6+的浸出率降低。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。当前第1页1 2 3