专利名称：除去底灰中含有的氯化物的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为实现底灰的再利用而从含有氯化物的底灰中除去氯化物的方法及系统，更具体地说，本发明涉及如下的一种方法及系统，其将含有氯化物的底灰和溶解水混合，使上述底灰内的氯化物溶解于溶解水中之后，再从底灰中将溶解有氯化物的溶解水分离出来，从而从底灰中除去氯化物。
背景技术：
由于焚烧生活废弃物而产生的底灰依据焚烧厂的排出部位分成两种从焚烧炉排出的底灰和燃烧气体中含有的粉尘等飞灰。其中，依据平均含水量，产生的底灰大约为焚烧废弃物的10重量％至15重量％，产生的飞灰为1重量％至1.5重量％；随着生活废弃物的增加，由于焚烧而产生的底灰量也有增加的趋势，因此在各方面进行了对底灰的再利用的研究。
尤其，近来由于众所周知的致癌物质二噁英的含量等，飞灰成为了棘手的问题，而底灰与飞灰不同，其重金属和二噁英的含量较少，因此适合于再利用。实际上，底灰已被使用于各种用途，如在停车场、非机动车道铺设以及道路建设中，其作为颗粒性下层包装材使用；以及用于防洪堤、隔音及隔音壁，在荷兰，1995年制定了有关于建筑材料的规定，将90％以上的底灰用作为道路防洪堤的填充材料、道路基层材料，尤其，底灰被积极地应用于尽量减少雨水浸透的用途中。
然而，虽然底灰依据焚烧废弃物的种类不同而存在差异，但其中含有1重量％至3重量％的氯成分，这妨碍了底灰的部分再利用应用。例如，将底灰作为水泥原料再利用时，底灰成分必须与水泥成分相同，但由表1可发现由于氯的原因，其组成不同于水泥，所以无法再利用。
底灰和水泥的化学成分比较
(ig.loss*是指在950℃温度下进行90分钟强加热后的物质，其中已经除去未燃碳、结晶水以及脱碳酸以外的挥发性物质。)因此，必须从底灰中除去氯成分，将氯离子浓度处理为小于等于1，000mg/kg的适当浓度。为此，目前部分企业采取将底灰露天堆放后从上部撒水的方法，但这种方法的处理用量有限，效率低且经济性差，还存在环保问题。
发明内容
本发明为解决上述问题点而提出，旨在提供一种可将底灰内含有的氯成分有效除去的方法及系统。
对于本发明所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为包含溶出阶段，其将含有氯化物的底灰和溶解水混合，使上述底灰内的氯化物分离出来并溶解于溶解水中的；以及固液分离阶段，其将溶解有氯化物的溶解水从底灰中分离出来。
此时，最好在溶解阶段之前，进一步包含前处理阶段，其中除去底灰内的金属物质并粉碎底灰。
此时，最好在固液分离阶段之后，进一步包含使用高压纯净水清洗底灰的清洗阶段。
本发明提出了三种为降低底灰中含有的氯离子浓度而将氯成分溶出的方法。第一种是使用超声波的方法，第二种是利用水波动的方法，第三种是使用高压空气的方法。上述三种方法可各自独立实施，或者选择性地实施或者依次实施。但是，需要将底灰中含有的1％至3％的氯离子浓度降低到小于等于1000mg/kg时，优选包含全部上述三个溶出阶段。
使用超声波溶出的方法中，将底灰投入储存于水槽中的溶解水中，通过照射超声波，增大毛细气孔内氯化物和水的接触效果，使底灰中的氯化物迅速地从上述底灰中分离并溶解于上述溶解水中；利用水波动的方法中，将底灰投入储存于水槽中的溶解水中，使溶解水水面于底灰所在区间上下波动，从而使底灰中的氯化物分离出来并溶解于上述溶解水中；使用高压空气冲击的方法中，使底灰和溶解水共同流入管内，在管内注入高压空气使得底灰中的氯化物分离出来并溶解于溶解水中。
图1是本发明所述的除去底灰中氯化物的方法的工序图。
图2是表示本发明所述的除去底灰中氯化物的方法的一个实施例的工序图。
图3是表示本发明所述的除去底灰中氯化物的系统的一个实施例的装置工序图。
图4是表示本发明所述的除去底灰中氯化物的系统的第二水槽的一个实施例的结构图。
图5a是表示本发明所述的除去底灰中氯化物的系统的空压管的一个实施例的部分切开正面图。
图5b是图5aA-A’的剖面图。
符号说明110加料斗120磁力筛选机130粉碎机210第一水槽220第二水槽221流入口222水槽罐223流出口
224筛网225排出沟226连通孔227辅助罐228异物排出管229空气注入管229’ 空气排出管230空压管231内部管232上部区间233下部区间235空气室236三角打击板237空气流入口240第一水力旋流器250第一脱水筛网260第二水力旋流器270第二脱水筛网310沉淀罐320压滤机具体实施方式
图1是本发明所述的除去含有氯化物的底灰中所含有的氯化物的方法的工序图，其中呈现了包含全部第一、二、三溶出方法的步骤。据此，依次进行以下步骤投入底灰(S1)，当投入的底灰中含有金属时，除去金属(S2)，之后使氯成分从底灰中溶出；溶出氯成分时，可依次实施使用超声波的方法(S3)、利用水波动的方法(S4)以及使用高压空气的方法(S5)。溶出过程结束后，进行固液分离过程(S6)，即利用离心力和比重差，将已经溶出氯成分的液体和底灰分离；固液分离过程(S6)之后，使用高压水清洗底灰以及实施脱水过程(S7)。然后，当最后底灰中含有的氯成分达到小于等于目标浓度时(S8)时，可将其作为再利用物质(S9)加以使用。
以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。图2是表示本发明所述的除去底灰中含有的氯化物的方法的一个实施例的工序图，图3是表示本发明中包含的氯化物除去系统的一个实施例的装置工序图。本发明所述的除去底灰中含有的氯化物的方法包含导入阶段(S10)、金属分离阶段(S20)、粉碎阶段(S30)、第一溶出阶段(S40)、第二溶出阶段(S50)、第三溶出阶段(S60)、第一固液分离阶段(S70)、第一脱水阶段(S80)、清洗阶段(S90)、第二固液分离阶段(S100)以及第二脱水阶段(S110)。
导入阶段(S10)、金属分离阶段(S20)以及粉碎阶段(S30)属于前处理阶段，在导入阶段(S10)中，最好导入直径小于等于30mm的底灰，此时，使用加料斗110导入底灰。金属分离阶段(S20)是辨别已经导入的底灰中的金属类，并从底灰中将金属类分离出来的阶段，可使用磁力筛选机120作为用于分离金属类的装置。粉碎阶段(S30)是使用粉碎机130，将底灰粉碎成直径小于等于5mm的过程，其目的在于提高底灰与溶解水的接触效率。
溶出阶段是将底灰和溶解水混合，使底灰内的氯化物分离出来并溶解于水中的阶段，包含第一溶出阶段(S40)、第二溶出阶段(S50)及第三溶出阶段(S60)；第一溶出阶段(S40)完成后，在将溶解水和底灰分离开来的基础上，再进入第二溶出阶段(S50)，进行第二溶出阶段(S50)，第二溶出阶段(S50)完成后，使底灰和溶解水共同进入第三溶出阶段(S60)，进行第三溶出阶段(S60)。
第一溶出阶段(S40)是在第一水槽210底面设置超声波振子，向流入溶解水的底灰照射超声波，提高毛细气孔内氯化物和水的接触效果，使氯化物迅速溶解于溶解水中的阶段。此时，所使用的超声波频率可依据底灰处理量和水槽高度而变化。最好使用10至100kHz的频率。
第一水槽210的溶解水最好连续流入及流出，以使因超声波照射而溶出的氯浓度不致过浓；在本实施例中，是将溶解水和从后述第二水力旋流器260的上部排出口261所排出的盐浓度低的溶解水加以回收，作为连续流入的一部分流入水使用，而经过浓缩的溶解水则连续流出至水处理阶段。此时，水槽内的盐浓度使用氯离子浓度传感器或电传导传感器加以测定，测定时，如果盐浓度大于等于规定浓度，则优选更换水槽内的全部溶解水。
此外，通过振荡超声波使底灰中的氯化物分离出来的效果较为显著，表2中表示使用超声波振荡从而除去底灰内氯化物的除去率。
(实验条件焚烧灰2g/cm2、频率40kHz、输出600W、振子数12个)实验1*施加3分钟超声波振荡时实验2**施加5分钟超声波振荡时当第一溶出阶段(840)结束时，底灰被置于无轴的螺旋输送机211上，移至第二溶出阶段(S50)，此时，溶解有氯化物的溶解水从底灰中分离出来，被隔离在第一溶出阶段(S40)，因此可阻止溶解有高浓度氯化物的溶解水进入下一阶段，可尽量减少溶解水使用量。
第二溶出阶段(S50)是将底灰投入第二水槽中储存的溶解水中，使溶解水水面在底灰所在区间内上下波动，从而将底灰中的氯化物分离出来并溶解于上述溶解水中的阶段。
图4是更加详细地表示第二水槽的结构图。据此，第二水槽220包含水槽罐222；筛网224，其从底灰流向上述水槽罐222上部的流入口221向流出底灰的流出口223倾斜；异物排出管228，其设置于流出口223上部；排出沟225，其形成于水槽罐222的底面；以及辅助罐227，其设置于水槽罐222的一侧面上。
筛网224使流入的底灰中直径大于筛网224间隔的底灰沿着倾斜的筛网224向流出口223移动，直径小于筛网224间隔的底灰通过筛网224，已经通过筛网224的底灰经过形成于水槽罐222底面的排出沟225向外部排出。此时，与从流出口排出的底灰合流后进入第三溶出阶段。此外，异物排出管228是将底灰内密度较低且飘浮的物质分离出来的管道。
辅助罐227具有与水槽罐222连通的连通孔226，还具备通过注入空气可调节水槽罐222的水位的空气注入管229及空气排出管229’。
第二溶出阶段(S50)是通过在辅助罐227内注入或排出空气，从而实现溶解水的上下波动，当将空气注入辅助罐227时(PH)，则辅助罐227内的溶解水经过连通孔216进入水槽罐222内，使水槽罐222水位上升(LH)；当将空气向辅助罐227排出时(PL)，水槽罐222内的溶解水经过连通孔226进入辅助罐227，使水槽罐222水位下降(LL)。因此，通过反复进行空气注入和排出，便可重复使置于筛网224上的底灰浸入水面或露出水面的波动过程。通过波动过程，底灰和溶解水之间产生摩擦力，从而使底灰中的氯化物成分再次溶出。
当第二溶出阶段(S50)结束时，溶解于溶解水中的底灰从流出口223流出，进入第三溶出阶段(S60)。
第三溶出阶段(S60)是使底灰和溶解水共同流向空压管230，并在上述管道中注入高压空气，使底灰中的氯化物分离出来并溶解于溶解水中的阶段。
图5a是更详细地呈现空压管的结构图，图5b是沿A-A线切开的剖面图。据此，空压管230包含内部管231及空气室235，上述内部管231是由多孔性材质形成的下部区间233和普通非多孔性材质形成的上部区间232连接而成，且内面上部具备三角打击板236，上述空气室235和内部管231之间形成一定空间，并且包围内部管231。
下部区间233是由多孔性材质构成从而形成有微气孔，因此空气可流向微气孔。优选形成的下部区间233从内部管231的最低部分开始，占据左右各60°的区间。此时，上部区间232占据剩余的240°区间。
从内部管232的侧面观察时，在内部管232的内侧上部，沿着轴方向连续设有呈三角形状的三角打击板236。优选从内部管231的内侧上部至三角打击板236顶端为止的长度约为管道直径的1/3。
空气室235和内部管232之间具有一定空间，并且空气室235包围住内部管232，从外部完全无法看见内部管232，在空气室235底部形成有多个可流入空气的空气流入口237。
在空压管230中，溶解水和流向内部管内部的底灰共同流入空气流入口，和通过形成于内部管231下部区间233的微气孔流入内部管231内部的高压空气以及三角打击板236产生撞击，使得附着于底灰中的细微氯化物再次溶出，从而极大程度地溶出氯化物。
当第三溶出阶段(S60)结束时，通过空压管230的溶解水和溶解于溶解水中的底灰进入第一水力旋流器240，开始第一固液分离阶段(S70)。
第一固液分离阶段(S70)是将溶解有氯化物的溶解水从底灰中分离出来的阶段，可使用水力旋流器加以实施。水力旋流器是利用离心力的固液分离装置，其构造及作用是具备本技术领域常识的人(以下称为本领域技术人员)所周知的事实，因此省略这部分详细说明。当底灰和溶解水共同通过第一水力旋流器240时，溶解水从上部排出口241排出，底灰从下部排出口242排出。从下部排出口242排出的底灰经过第一脱水阶段(S80)，即使用第一脱水筛网250除去水分之后，进入清洗阶段(S90)。
清洗阶段(S90)是清洗底灰的阶段，其中使用高压纯净水P和第二水力旋流器260。即，于直角方向上，向第一脱水阶段(S80)中被第一脱水筛网250排出的部分喷射高压纯净水P，清洗底灰表面，通过向底灰喷射高压纯净水P，将可能存在于底灰与底灰间的含有氯离子的溶解水置换为纯净水P。
以纯净水P清洗过的底灰被第二固液分离阶段(S100)中的第二水力旋流器260固液分离。此时同样也是洗涤水从上部排出口261排出，底灰从下部排出口262排出。从下部排出口262排出的底灰再次经过第二脱水阶段(S110)中的第二脱水筛网270进行脱水后，可作为再利用物质加以使用。
此外，从废水再利用的角度考虑，优选将从第一固液分离阶段(S70)中的第一水力旋流器240的上部排出口241排出的溶解水回收至第一溶出阶段(S40)中的第一水槽210；将从第二固液分离阶段(S100)中的第二水力旋流器260的上部排出口261排出的洗涤水回收至第二溶出阶段(S50)中的第二水槽220，然后加以再利用。如上所述，在第一溶出阶段(S40)中使用的溶解水将进入水处理阶段，水处理阶段通常包含经过沉淀罐310的沉淀阶段(S210)，经过压滤机320的过滤阶段(S220)，最后输送到废水处理厂。沉淀阶段(S210)及过滤阶段(S220)是本领域技术人员所周知的技术，因此省略详细说明。
本发明基于上述实施例进行了主要说明，但在不脱离发明主旨和范围的前提下，可进行其他多种修改和变形。例如，变更各阶段的部分顺序；追加清洗或者追加或减少脱水阶段等；在工序中注入不会产生明显效果的化学物质；变更三角打击板形状；以及利用与本实施例中所说明的装置具有相同功能的其他装置；等等，这些均是本领域技术人员实施可容易推导出的变更。
依据本发明所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，可将底灰中含有的氯化物有效降低至所需浓度或所需浓度之下。并且，由于经过连续阶段完成，因此可实现大容量处理，并具有节约处理费用的效果。
上述本发明的权利范围由以下权利要求所规定，不拘于说明书内容，属于权利要求范围的变形和变更均属于本发明范围内。
权利要求
1.一种除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，包含将含有氯化物的底灰和溶解水混合，使所述底灰内的氯化物分离并溶解于溶解水中的溶出阶段；以及将溶解有所述氯化物的溶解水从底灰中分离出来的固液分离阶段。
2.如权利要求1所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，在所述溶解阶段之前还包含除去所述底灰内的金属物质并粉碎所述底灰的前处理阶段。
3.如权利要求2所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，在所述固液分离阶段之后还包含使用高压纯净水清洗所述底灰的清洗阶段。
4.如权利要求1至3项中任一项所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，所述溶出阶段至少包含以下三个溶出阶段中的一个第一溶出阶段，其将所述底灰投入至储存有溶解水的水槽中，照射超声波，通过空化作用将底灰中的氯化物从所述底灰中分离出来，并溶解于所述溶解水中；第二溶出阶段，其将所述底灰投入至储存有溶解水的水槽中，使溶解水的水面在底灰所在的区间上下波动，将底灰中的氯化物分离出来并溶解于所述溶解水中；以及第三溶出阶段，其使所述底灰和溶解水共同流入可注入高压空气的空压管内，将底灰中的氯化物分离出来并溶解于所述溶解水中。
5.如权利要求4所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，所述溶出阶段中，在所述第一溶出阶段的基础上，分离溶解水与底灰之后，进入第二溶出阶段并进行第二溶出阶段，第二溶出阶段之后，使底灰和溶解水共同进入第三溶出阶段从而进行第三溶出阶段。
6.如权利要求5所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，所述第一溶出阶段的溶解水连续流入和流出所述水槽。
7.如权利要求6所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，所述第二溶出阶段的水槽包含具有特定网孔的倾斜筛网，其用来载放被注入的底灰；异物分离管，其设置于所述水槽上部，用于分离从所述底灰中落下而飘浮的异物；排出沟，其设置于水槽底面，用于将通过所述筛网且直径小于所述筛网网孔的底灰向外部排出；以及流出口，其用于将沿着所述倾斜筛网移动且直径大于所述筛网网孔的底灰向外部排出。
8.如权利要求7所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，所述空压管包含内部管，其是由多孔性材质形成的下部区间和普通非多孔性材质形成的上部区间连接而成，且内面上部具备三角打击板；以及空气室，所述空气室和所述内部管之间形成一定空间，并且包围所述内部管。
9.一种除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，包含将底灰导入的导入阶段；金属分离阶段，其将所导入的所述底灰中含有的金属筛选出来；粉碎阶段，其将经过金属分离后的所述底灰粉碎成更小的直径；第一溶出阶段，其将所述底灰投入连续流入流出第一水槽的第一溶解水中，照射超声波，通过空化作用而将所述底灰中含有的氯化物从所述底灰中分离出来，并溶解于所述溶解水中；第二溶出阶段，其通过所述第一溶出阶段之后，将已经除去水分的底灰投入第二溶解水所流入的第二水槽中，使第二水槽的水位在底灰所在区间上下波动，将底灰中含有的氯化物分离出来，并溶解于所述溶解水中；第三溶出阶段，其使通过所述第二溶出阶段的底灰和第二溶解水共同流入空压管内，在所述空压管中注入高压空气，将底灰中的氯化物分离出来并溶解于所述溶解水中；第一固液分离阶段，其将通过所述第三溶出阶段的底灰和溶解有氯化物的第二溶解水互相分离；第一脱水阶段，其从在所述第一固液分离阶段中分离出来的所述底灰中将水分除去；清洗阶段，其使用高压洗涤水清洗所述第一脱水阶段后的所述底灰；第二固液分离阶段，其将通过所述清洗阶段的底灰和洗涤水互相分离；以及第二脱水阶段，其从在所述第二固液分离阶段中排出的所述底灰中将水分除去。
10.如权利要求9所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，将在所述第一固液分离阶段中分离出来的第二溶解水回收至第一溶出阶段的第一溶解水中。
11.如权利要求10所述的除去底灰中含有的氯化物的方法，其特征为，将在所述第二固液分离阶段中分离出来的洗涤水回收至第二溶出阶段的第二溶解水中。
12.一种方法，其将底灰作为水泥或填充原料使用，所述底灰通过权利要求9至11中任一项所述的除去方法除去了氯化物。
13.一种除去底灰中含有的氯化物的系统，其包含用于装入底灰的加料斗；磁力筛选机，其将装入所述加料斗的所述底灰中含有的金属筛选出来；粉碎机，其将由所述磁力筛选机分离金属后的所述底灰粉碎成更小的直径；第一水槽，其底面设有超声波振子，通过超声波照射从所述粉碎机中流入的所述底灰，使所述底灰中含有的氯化物分离出来并溶解于溶解水中；第二水槽，其使其水位在所述底灰所在区间上下波动，将所述底灰中含有的氯化物分离出来并溶解于溶解水中；其包含具有特定网孔的倾斜筛网，其上放置有从所述第一水槽注入的所述底灰；异物分离管，其设置于上部，用于分离从所述底灰中落下而飘浮的异物；排出沟，其设置于水槽底面，用于将通过所述筛网且直径小于所述筛网网孔的底灰向外部排出；以及流出口，其用于将沿着所述倾斜筛网移动且直径大于所述筛网网孔的底灰向外部排出；空压管，其包含内部管及空气室，通过将高压空气注入所述内部管中，使所述底灰中含有的氯化物分离出来并溶解于所述溶解水中；所述内部管由多孔性材质形成的下部区间和普通非多孔性材质形成的上部区间连接而成，其内面上部具备三角打击板，并且流经所述第二水槽的底灰和溶解水通过所述内部管，所述空气室和所述内部管之间形成一定空间并且包围所述内部管；第一水力旋流器，其使通过所述空压管的底灰和溶解有氯化物的溶解水互相分离；第一脱水筛网，其从使用所述第一水力旋流器所分离的所述底灰中除去水分；清洗机，其使用高压洗涤水清洗经过了所述第一脱水筛网的所述底灰；第二水力旋流器，其使通过所述清洗机的底灰和洗涤水互相分离；以及第二脱水筛网，其从所述第二水力旋流器所排出的所述底灰中除去水分。
全文摘要
本发明公开了一种为实现底灰再利用，从含有氯化物的底灰中除去氯化物的方法及系统。本发明的特征在于包含下述阶段将包含氯化物的底灰和溶解水混合，使上述底灰内的氯化物分离并溶解于溶解水中的溶出阶段；以及将溶解有上述氯化物的溶解水从底灰中分离出来的固液分离阶段。
文档编号B09B5/00GK1810392SQ20051000515
公开日2006年8月2日 申请日期2005年1月28日 优先权日2005年1月28日
发明者郑浚教, 张廷喜, 李教诚, 吴昇勋 申请人:现代建设株式会社