一种生活垃圾焚烧飞灰湿法模袋处理系统的制作方法

本实用新型属于固体废弃物处理、处置技术领域，特别涉及一种生活垃圾焚烧飞灰湿法模袋处理系统。

背景技术：

生活垃圾焚烧飞灰是一种灰白色或深灰色的细小粉末，具有含水率低、一般呈棒状、多角质状、棉絮状、球状等不规则形状、粒径不均、孔隙率高及比表面积大的特点。飞灰富含高浓度的氯盐、高含量且易浸出的重金属和二恶英，被世界各国列为危险废弃物(中国，代码为HW18)。因此，飞灰在填埋和资源化利用前必须经过严格的处置。近年来，国内外开展了多种飞灰处置技术的研究，包括固化稳定化、分离萃取、烧结熔融等热处理、及炭/铁浆等其它方法。但大规模工业化的处置技术主要集中于2种：螯合剂稳定化后填埋处置和水泥窑协同处置或烧结陶粒资源化利用。

飞灰经螯合剂稳定化后填埋处置，一般采用粉状压实、压球、吨块或砖块成型的方式，均属于干法处置。飞灰干法填埋处置存在以下几个问题：(1)飞灰成分波动大，干法搅拌不能实现较优的均化效果，螯合剂作用不能有效发挥，用量不易稳定控制，解毒效果不稳定；或为了保证螯合效果，添加过量螯合剂，药剂成本增加；(2)飞灰中含有大量微细粉尘，暴露在环境中极易形成PM 2.5污染源，常规的干法填埋处理虽有喷水加湿、机械碾压、预成型等抑尘措施，但仍无法避免对填埋场周边环境的影响；(3)新灰填埋时常伴有刺鼻的氨味，极易引发附近居民的不满，甚至引发群体事件；(4)由于飞灰稳定化后的强度问题，仅能利用地面以下的空间，在坑内填埋处置，不能利用地面以上的空间，导致库容利用率低；(5)夏秋雨季，填埋坑内可能会形成泥浆，使得填埋操作无法进行；(6)不可避免存在填埋场渗滤液的处理问题，增加额外处理成本。

飞灰水泥窑协同处置资源化利用方面，由于飞灰中含有高浓度氯盐，进水泥窑协同处置前，必须经过水洗预处理。通过水洗、固液分离，水洗飞灰除去大部分氯盐、并烘干后进入水泥窑处置；其中，水洗过程的水洗效果和固液分离是关键步骤，国内外科技工作者也做了大量的研究工作。中国专利文献CN 101182144 A、CN 101773924 B、CN 102126837 B、CN 102173611 B、CN 105107820 A、CN 105080936 A、CN 105327927 A、CN 105481274 A、CN 105502977 A等公开的飞灰水洗固液分离技术，主要集中于板框压滤、真空带式压滤、卧式离心脱水等。由于垃圾焚烧飞灰中CaO含量高、粒径小、比表大、亲水性好的特点，板框压滤及真空过滤抽滤过程中出现滤布堵塞和腐蚀严重、固液分离效果差以及不能连续稳定运行的问题，造成分离后泥饼含水率高，飞灰中氯离子去除效果差，同时处置能力低；而卧式离心脱水设备对于细粒级飞灰的处理，也难以达到稳定的效果；另外水洗设备投资、占地面积及维护费用较大。另一方面，飞灰水洗后的废水具有高pH、高重金属浓度、高氯盐的特点，由于污染物含量高，禁止直接排放；目前的常规做法是对飞灰水洗后的废水进行药剂除杂、絮凝沉淀后，将上清液蒸发结晶提盐，提盐后的清液作为洗灰水循环利用。存在的问题是：进蒸发结晶的上清液浓度没有做过浓缩处理，导致蒸发结晶提盐过程设备投资大、运行成本高；如果采用自然蒸发的方式将进蒸发结晶系统的上清液浓缩，基本不耗费处理成本，技术上可行，但该方法占用大量的土地，水洗预处理技术的实施地点一般在水泥厂，无法提供上清液自然蒸发浓缩所需的土地面积，故实际实施不可行；如果不将其中的氯盐提取出来而直接循环利用，则可节省蒸发结晶的成本，但飞灰水洗氯盐去除效果极差，不能发挥飞灰水洗预处理的作用。

由于飞灰传统干法填埋具有螯合成本高、粉尘污染、氨味散逸、填埋库容利用率低、雨季影响填埋作业、填埋场渗滤处理等不足，以及飞灰水洗预处理技术在大规模工业应用中存在水洗设备运行不稳定、水洗脱盐及固液分离效果差、设备占地面积及维护费用大、水洗废水处理成本高等缺陷，严重影响了飞灰安全处理处置技术的经济性及环保特性。

土工模袋具有透水不透浆的特性，在堤岸、河道治理，地基处理，淤泥处置，尾矿筑坝等领域有工程应用，国内外科技工作者也做了大量的研究工作。公开号为CN 101486526 B和CN 102367193 B专利提出用土工织物袋或滤袋填埋处理污泥的方法，公开号为CN 101693590 B和CN 102493397 B专利提出采用土工布袋对重金属污染淤泥进行处理并原位治理填埋造岛资源化的方法；公开号为CN 102182193 A、CN 104912087 B和CN 105672318 A专利提出采用模袋及进行选矿尾矿堆坝的方法；上述专利公开的土工模袋处理污泥以及进行尾矿堆坝的方法，仅利用了土工模袋常规的透水不透浆的基本特性，对污泥或尾矿进行脱水减容，而且无需重点考虑土工模袋排出液的处理问题。

由于城市污泥、尾矿等属于一般固体废弃物，而生活垃圾焚烧飞灰属于危险废弃物(中国，代码为HW18)，如果将上述技术简单的移植到生活垃圾焚烧飞灰的处置领域，会产生以下问题：(1)环保问题：危废处置后的产物以及处置过程中产生的废渣、废水等有严格的标准要求，与污泥、尾矿等一般固体废弃物有严格的不同；(2)技术问题：1)污泥、尾矿含水50～95％，属于含水物料，采用模袋处理，仅需考虑脱水减容问题；而飞灰含水1～2％，属于干物料，采用模袋处理，需同时考虑制浆以及脱水处理，而且制浆环节对后续的脱水效果有较大的影响，并要求在整个处理过程中完成飞灰作为危险废弃物的无害化处置；2)污泥或尾矿等固废处理所用模袋，容易受到雨水的渗透，影响模袋内污泥或尾矿固结体的强度。

由于飞灰传统干法填埋和飞灰水洗预处理技术在大规模工业应用中存在的上述缺陷和不足，以及将模袋简单移植到生活垃圾焚烧飞灰的处置领域将导致技术和环保等方面的问题。因此，开发一种能够避免飞灰传统干法填埋、飞灰水洗预处理技术工业应用中存在的不足，技术可行、环保、投资及运行成本低的系统，对于生活垃圾焚烧飞灰无害化、减量化、资源化处置意义重大。

技术实现要素：

本实用新型为解决飞灰干法填埋、飞灰普通水洗预处理等公知技术中存在的缺陷而提供一种生活垃圾焚烧飞灰湿法模袋处理系统，该系统能够有效避免飞灰传统干法填埋、飞灰水洗预处理技术工业应用中存在的不足，实现飞灰均化、解毒、脱盐、自发水化成型、填埋一体化处理，也为后续的飞灰资源化利用奠定了基础，处理成本低，能够应用于大规模的工业生产。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种生活垃圾焚烧飞灰湿法模袋处理系统，包括密闭制浆池2、料浆输送管道3、改性模袋4、自然蒸发系统5、储液池6和排出液处理系统7，所述密闭制浆池进口与飞灰运输罐车1出口连接，所述料浆输送管道进口与密闭制浆池出口连接，所述料浆输送管道出口与改性模袋灰浆进口连接；所述改性模袋设有排液口，所述排液口通过排出液集液管道与自然蒸发浓缩系统进口连接；所述自然蒸发浓缩系统出口与储液池进口连接；所述储液池出口与排出液处理系统进口连接，排出液处理系统出口通过管道与密闭制浆池进口连接。

所述改性模袋为将模袋外表面喷涂拒水整理剂进行改性，拒水整理剂在溶液pH 2～14范围能保证正常性能的发挥；

所述密闭制浆池与飞灰运输罐车的连接管道上设有阀门10-1和流量计10-2；

所述密闭制浆池内部设有搅拌装置；

所述料浆输送管道上设有渣浆泵，当密闭制浆池与改性模袋之间的高度落差，无法使飞灰料浆通过自重自流进改性模袋中时，用于将飞灰料浆泵送至改性模袋中；

所述料浆输送管道内的扰流装置，为管道内壁螺纹、周向均匀分布的平板或螺旋叶片中的一种；

所述排出液处理系统为排出液过滤除杂系统13，或排出液过滤除杂系统和蒸发结晶提盐系统14的组合；

所述排出液处理系统与密闭制浆池的连接管道上设有循环泵12-1、阀门12-2、流量计12-3、重金属稳定或浸提药剂和二恶英提取药剂添加口8、以及新水补给口9。

所述排出液过滤除杂系统，为絮凝沉淀池、陶瓷膜、微滤膜、纳滤膜、RO膜中的一种或几种的组合

所述蒸发结晶提盐系统，为机械蒸汽再压缩结晶、多效蒸发结晶中的任意一种。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)实现飞灰均化、解毒、脱盐、自发水化成型、填埋一体化处理。

通过飞灰制浆、飞灰料浆输送和飞灰料浆脱水/水化固结3个环节，以简化的处理工序，充分且同时实现了飞灰均化、解毒和脱盐，解决了相同/不同批次飞灰性质波动性大、处理过程多变、飞灰解毒过程解毒不彻底或药剂添加量大(本实用新型与传统干法填埋相比，可降低重金属螯合剂添加成本10～20％，同时可有效提取飞灰中的二恶英类污染物)、普通快速水洗耗水量大且脱盐效率低的问题(本实用新型结合了搅拌水洗、静置水浸、缓慢排水过程，脱盐更充分)。

本实用新型通过工艺集成、创新，充分利用了飞灰的自发水化特性，飞灰在模袋的受限空间内、在水浸静置过程中，更有利于飞灰固相颗粒之间发生自发水化反应，激发出火山灰活性，结合模袋的缓慢排水过程，无需添加固化剂，即可实现飞灰的自发固化成型，且固化体强度随着静置时间增加而不断增强，此工艺特征区别于利用模袋处理污泥、尾矿等固废，并优于现有的飞灰料浆机械脱水技术和飞灰添加固化剂固化成型技术。

飞灰模袋固结体既可利用现有的填埋坑进行填埋，又可利用填埋区地面以上的空间堆坝填埋，与传统干法填埋相比，库容利用系数扩大1倍以上，相当于降低了飞灰的处置成本，并可极大缓解城市土地资源紧张的难题。基于飞灰湿法模袋处理技术，采用在现有垃圾堆体外围堆坝或者飞灰填埋坑地面堆坝的方式，还可作为目前生活垃圾填埋场或飞灰安全填埋场的应急扩容手段，短时间内缓解生活垃圾或飞灰的出路问题。

(2)通过在模袋外表面喷涂拒水整理剂，对模袋进行改性，可防止雨水或模袋排出液对袋内飞灰的冲刷与浸润，并使模袋具有自清洁功能，便于清除模袋表面的泥灰积垢，降低模袋内外表面间的排水传质阻力，加快袋内水分的沥出速度；同时，消除外部进水对模袋内已固结块体的影响，避免已固结块体的重新吸水膨胀与进裂导致的固结体强度下降问题。

(3)采用本系统对飞灰进行填埋，无粉尘污染、无废水排放、无氨味散逸；并可用垃圾渗滤液RO浓液替代飞灰制浆水，节省RO浓液的处置成本；另外，还可协同处置飞灰填埋场的渗滤液，实现飞灰填埋场渗滤液零排放。

(4)采用本系统对飞灰进行处理，经过飞灰制浆、飞灰料浆输送和飞灰料浆脱水/水化固结3个环节，实现水洗和水浸脱盐，无需传统飞灰水洗预处理技术中的大型沉淀池、固液分离等设备，设备投资低、占地面积小、基本没有维护费用，并可适应任何粒级类型的飞灰，尤其适合目前飞灰水洗预处理技术难以处理的高CaO含量的飞灰。

(5)本实用新型在模袋缓慢排水固结的同时，可利用填埋场空间和填埋场土工膜等组成的防渗设施对模袋排出液进行自然蒸发浓缩，在不额外延长处理时间、增加处理成本的前提下，减少处理液的总量，提高进蒸发结晶系统的溶液浓度，降低了后续蒸发结晶的设备投资及运行成本，解决了由于自然蒸发浓缩系统占地面积大而无法在水泥厂等场合应用的难题。

(6)脱水固结后模袋体内的飞灰含水率、二恶英、重金属浸出指标满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)要求，飞灰氯盐去除率60～90％。

附图说明

图1为生活垃圾焚烧飞灰湿法模袋处理系统示意图。

图中：1是飞灰运输罐车、2是密闭制浆池、3是料浆输送管道、4是改性模袋、5是自然蒸发浓缩系统、6是储液池、7是排出液处理系统、8是重金属稳定/浸提药剂和二恶英提取剂添加口、9是新制浆水补充口、10是飞灰流量控制组件、11是循环泵、12是清液流量控制组件、13是排出液过滤除杂系统、14是蒸发结晶提盐系统、10-1是阀门、10-2是飞灰质量流量计、12-1循环泵、12-2阀门、12-3流量计

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1：来自飞灰运输罐车1或飞灰储罐的飞灰，在阀门10-1和飞灰质量流量计10-2的控制下，进入密闭制浆池2，在密闭制浆池内部搅拌装置的作用下与水搅拌制浆，飞灰和水的比例按重量比1∶5；所用水大部分为经排出液处理系统7中排出液过滤除杂系统13处理后的清液，以及部分补充的垃圾渗滤液RO浓液，在新制浆水补充口9补充；在重金属稳定/浸提药剂和二恶英提取剂添加口8，按照比例添加重金属稳定药剂和二恶英提取剂，重金属稳定剂选用硫化物无机螯合剂、添加量为飞灰干基的1％，二恶英提取剂采用十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂、添加量为飞灰干基的0.5％；密闭制浆池2与改性模袋4之间存在高度落差3m，可使飞灰料浆通过自重自流进改性模袋4中；料浆输送管道3内的扰流装置为管道内壁螺纹；模袋材质采用聚氯乙烯，模袋外表面喷涂拒水整理剂含氟有机硅氧烷进行改性(在模袋排出液pH为12.5的工况下能发挥正常性能)；改性模袋充满飞灰料浆后静置6天，实现完全均化、飞灰解毒无害化、脱盐和脱水/水化固结；改性模袋4的排水进入自然蒸发浓缩系统5，模袋排出液在自然蒸发浓缩系统5中通过自然蒸发的方式，浓度进一步浓缩1倍左右，由循环泵11泵送至储液池6后，进排出液处理系统7，由排出液过滤除杂系统13组成，采用二级陶瓷膜+纳滤膜组合系统，将模袋排出液进行重金属和二恶英回收后，直接作为飞灰制浆水循环利用。

脱水/水化固结后模袋体内的飞灰含水率、二恶英、重金属浸出指标满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)要求，其中脱水/水化固结后模袋内的飞灰含水率＜15％，二恶英含量＜0.5μg TEQ/kg，重金属浸出如下表所示，

表1脱水/水化固结后模袋体内飞灰重金属浸出浓度(单位：mg/L)

脱水/水化固结后模袋内的飞灰的脱盐率80.5％；脱水/水化固结后模袋体的填埋位置为飞灰安全填埋场或生活垃圾卫生填埋场、分区填埋，采用填埋坑填埋和合理利用地面以上的空间进行堆坝填埋的方式，填埋时无粉尘污染、无废水排放、无氨味散逸，与传统干法填埋相比，库容利用系数扩大1.35倍，相当于降低了飞灰的处置成本，并可极大缓解城市土地资源紧张的难题；并可协同处置垃圾渗滤液RO浓液2～3m³/t飞灰。

实施例2：自飞灰运输罐车1或飞灰储罐的飞灰，在阀门10-1和飞灰质量流量计10-2的控制下，进入密闭制浆池2，在密闭制浆池内部搅拌装置的作用下与水搅拌制浆，飞灰和水的比例按重量比1∶10；所用水大部分为经排出液处理系统7中排出液过滤除杂系统13和蒸发结晶提盐系统14处理后的清液，以及部分补充的新水，在新制浆水补充口9补充；在重金属稳定/浸提药剂和二恶英提取剂添加口8，按照比例添加重金属浸提药剂和二恶英提取剂，重金属浸提剂选用纯醋酸、添加量为飞灰干基的8％，二恶英提取剂采用丙酮、添加量为飞灰干基的0.7％；密闭制浆池2与改性模袋4之间无高度落差，飞灰料浆泵送至改性模袋4中；料浆输送管道3内的扰流装置为管道内壁周向均匀分布的螺旋叶片；模袋材质采用聚氯乙烯，模袋外表面喷涂拒水整理剂含氟有机硅氧烷进行改性(在模袋排出液pH为5.5的工况下能发挥正常性能)；改性模袋充满飞灰料浆后静置9天，实现完全均化、飞灰解毒无害化、脱盐和脱水/水化固结；改性模袋4的排水进入自然蒸发浓缩系统5，模袋排出液在自然蒸发浓缩系统5中通过自然蒸发的方式，浓度进一步浓缩1.2倍左右，由循环泵11泵送至储液池6后，进排出液处理系统7；排出液处理系统7包括排出液过滤除杂系统13和蒸发结晶提盐系统14，采用二级陶瓷膜+纳滤膜组合系统，将模袋排出液进行重金属和二恶英回收后，进入机械蒸汽再压缩结晶提盐系统，处理后的清液作为飞灰制浆水循环利用。

脱水/水化固结后模袋体内的飞灰含水率、二恶英、重金属浸出指标满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)要求，其中脱水/水化固结后模袋内的飞灰含水率＜15％，二恶英含量＜0.5μg TEQ/kg，重金属浸出如下表所示，

表2脱水/水化固结后模袋体内飞灰重金属浸出浓度(单位：mg/L)

脱水/水化固结后模袋内的飞灰的脱盐率95％，脱盐后的飞灰可以进行填埋处置也可以进行资源化利用；脱水/水化固结后模袋体的填埋位置为飞灰安全填埋场或生活垃圾卫生填埋场、分区填埋，采用填埋坑填埋和合理利用地面以上的空间进行堆坝填埋的方式，填埋时无粉尘污染、无废水排放、无氨味散逸，与传统干法填埋相比，库容利用系数扩大1.35倍，相当于降低了飞灰的处置成本，并可极大缓解城市土地资源紧张的难题。也可将飞灰从模袋体中取出进行资源化利用，资源化利用方式为高温烧结陶粒等。

上述改性模袋4的主要作用为：将来自密闭制浆池2的飞灰料浆，通过自然脱水或强制脱水，单独或综合的脱水方式，在飞灰制浆和飞灰料浆输送环节水洗脱盐的基础上，进行水浸脱盐，脱除飞灰中的氯盐并逐步脱水/水化固结；同时，在重金属稳定/浸提剂、二恶英提取剂的作用下，以及在飞灰制浆和飞灰料浆输送环节预解毒和强化解毒的基础上，达到飞灰重金属和二恶英解毒的目的，实现飞灰无害化处置。飞灰在改性模袋4中，可同时实现飞灰均化、解毒、脱盐、脱水/水化固结成型；固结成型后的模袋体可以在安全填埋场或卫生填埋场进行填埋处置，也可以将飞灰从模袋中取出进行资源化利用。上述排出液处理系统7的主要作用为飞灰制浆水回收，实现废水零排放；模袋排出液进排出液处理系统7前，利用填埋场的空间进行自然蒸发浓缩，不额外增加投资及运行成本，降低排出液处理成本。

通过排出液过滤除杂系统13处理过的排出液，作为飞灰制浆水循环利用时，脱水/水化固结后模袋体内的飞灰适宜采用填埋的方式处置；通过排出液过滤除杂系统13和蒸发结晶提盐系统14联合处理过的清液，作为飞灰制浆循环水利用时，脱水/水化固结后模袋体内的飞灰可以填埋处置或进行资源化利用。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。