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
【技术领域】
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[0001]本发明涉及焚烧飞灰的处理工艺领域，更具体的说是涉及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。
【背景技术】
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[0002]随着社会经济的发展，城市化过程加剧，我国很多大中城市遭遇“垃圾围城”的困扰。垃圾处理有3种方式:填埋、焚烧和堆肥，目前我国的垃圾处理采用以填埋为主，堆肥和焚烧为辅的措施，这将占用大量的土地资源。随着地价的上升，城市环境要求的不断提高，垃圾填埋变得不再经济和安全，越来越多的城市开始考虑垃圾焚烧处理。焚烧处理可以使城市垃圾的体积减少80— 90%，而且其产生的废渣可作资源化利用。
[0003]飞灰是垃圾焚烧的剩余物，垃圾焚烧产生的致癌物“二噁英” 90%都在飞灰中。未经固化处理的飞灰处理不当，其中大量的重金属及二噁英会造成严重的污染事故，危害居民健康。前，全国仅有少数几座城市在进行垃圾焚烧飞灰处理。一方面飞灰处理成本很高。另一方面由于市场不规范，监管不到位，存在恶性竞争的问题，使“飞灰”处于“乱飞”状态。飞灰不能得到安全处置，将是危害环境的极大隐患。
[0004]由于飞灰含有大量的氯离子，氯离子对水泥窑正常生产产生非常大的影响，主要表现在水泥窑结皮，严重的会产生质量事故，所以，水泥窑处置飞灰的关键是去除飞灰中的大量氯离子，水洗工艺是去除飞灰中氯离子的主要方法。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供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，本方法实现了飞灰的无害化和资源化处理，焚烧飞灰能满足水泥生产所用原料标准，而且膜蒸馏浓缩工艺可去除溶液中其余的氯离子并使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并进行了能源的回收利用；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。
[0006]本发明的技术解决措施如下:
[0007]—种垃圾飞灰水泥窑协同处置及无害化资源循环利用方法，它包括如下工艺过程:
[0008](1)垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐工艺；
[0009](2)混凝沉淀去除重金属工艺；
[0010](3)膜蒸馏浓缩工艺；
[0011](4)去极微量杂盐工艺；
[0012](5)三效蒸发结晶工艺。
[0013]作为优选，所述垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐工艺包括如下步骤:
[0014]a、水洗:垃圾焚烧飞灰从仓储吹入搅拌机，加入一定量水，且飞灰和水的重量比为1:3，搅拌过程中加入质量为飞灰的1%的促溶剂进行搅拌20分钟，搅拌充分后得到泥浆；
[0015]b、脱水:泥浆进入一级卧螺离心机进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和含水及二噁英的飞灰，含水及二噁英的飞灰的含水率为40% -50%，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，含水及二噁英的飞灰进入第二级水洗；
[0016]c、二次水洗:含水及二噁英的飞灰输送至二级搅拌机，且以初始飞灰和水的重量比为1:3加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1%的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到二次泥浆；
[0017]d、二次脱水:二次泥浆进入二级卧螺离心机进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和二次含水及二噁英的飞灰，二次含水及二噁英的飞灰的含水率为40% -50%，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，二次含水及二噁英的飞灰进入第三级水洗；
[0018]e、二次含水及二噁英的飞灰输送至三级搅拌机，且以初始飞灰和水的重量比为1:2加入水进行搅拌水洗，搅拌过程中加入质量为初始飞灰的1 %的促溶剂进行搅拌20分钟；搅拌充分后得到三次泥浆；
[0019]f、三次泥浆进入三级卧螺离心机进行脱水，将泥浆分离出含氯离子溶液和三次含水及二噁英的飞灰，三次含水及二噁英的飞灰的含水率为40% -50%，含氯离子溶液进入混凝沉淀池，三次含水及二噁英的飞灰以及含氯离子低于1%的飞灰进入水泥窑在1400°C以上焚烧后飞灰变成水泥原料，二噁英在800°C以上裂解，从而减少了 99%以上的二噁英产生。
[0020]作为优选，所述垃圾焚烧飞灰三级水洗脱盐工艺中的三次加促溶剂均是采用同一套加药装置，并分别采用自动控制流量进行投放，当药量不足时会发出报警提示。
[0021]作为优选，所述混凝沉淀去除重金属工艺包括如下步骤:
[0022]a、步骤2中获得的含氯离子溶液进入混凝沉淀池，往混凝沉淀池内加入重金属耦合剂搅拌，且重金属親合剂的质量占含氯离子溶液质量的1%。?5%。，使多种分散金属离子聚合后形成大分子从而沉淀，静止0.5?1小时后，使85?95%的重金属离子沉淀；
[0023]b、然后取出混凝沉淀池上的清液进入多介质过滤器将未完全沉淀的重金属、杂质过滤掉，得到含盐率为8-15%的溶液；
[0024]c、将沉淀的85?95%重金属离子运送进入污泥收集池进行预干化，预干化后进入水泥窑焚烧，从而解决垃圾焚烧飞灰重金属的污染。
[0025]作为优选，所述膜蒸馏浓缩工艺包括如下步骤:
[0026]a、含盐率为8-15%的溶液输送进入加热水箱，使用容积式换热器利用厂区余热对溶液加温，溶液温升至70°后，溶液进入工作水箱；
[0027]b、膜蒸馏处理:然后溶液进入膜蒸馏系统进行循环，溶液经过膜组件内发生相变，水蒸气通过膜蒸馏器内的膜管，再通过导热系数高的耐腐蚀冷凝管冷凝成蒸馏水，蒸馏水用于膜组件反洗和垃圾焚烧飞灰水洗补水；
[0028]c、随着溶液中水的减少，溶液浓度越来越大，溶液浓度达到含盐率20% -30%近饱和状态后，溶液不进行循环，近饱和液进入浓缩水箱，工作水箱达到低液位，自吸栗启动将膜组件和冷凝管道内残留液全部排入浓缩水箱；
[0029]d、排空后反洗启动，由产生的蒸馏水对膜组件进行反洗，反洗管道均由膜组件上口进入，从下口排出，膜蒸馏系统内附着的微量结晶体洗净；反洗过程中，加热水箱对工作水箱进行补液达到高液位后停止补液，反洗结束后，工作水箱进行下一个循环浓缩。
[0030]作为优选，所述膜蒸馏系统内包括有并联连接的2?22组膜组件，每一组膜组件由3?6个膜蒸馏器串联而成。
[0031]作为优选，所述去极微量杂盐工艺包括如下步骤:
[0032]a、浓缩水箱的浓液进入平板式超微水过滤膜一级杂盐脱离装置后进行升温，温度升为80-110°C进行处理，利用物理方法使溶解度随着温度升高而降低的杂盐沉淀，浓液分别进入一级去杂盐水箱a和一级去杂盐水箱b，杂盐沉淀进入杂盐收集池，杂盐去填埋或者焚烧；
[0033]b、利用热栗将一级去杂盐水箱b的热量回收到一级去杂盐水箱a，一级去杂盐水箱b的溶液进入特制平板针刺膜滤袋二级杂盐脱离装置后进行降温，温度降为_2?2°C进行处理，利用物理方法使溶解度随着温度升高而降低的杂盐沉淀，浓液进入除杂盐浓缩水箱，杂盐沉淀进入杂盐收集池，杂盐去填埋或者焚烧；
[0034]c、一级去杂盐水箱a和除杂盐浓缩水箱内的成品浓液通过换热器进行换热，使除杂盐浓液得到热量升温进入三效蒸发结晶系统进行蒸发结晶，避免了蒸发结晶过程中的污堵现象，这样将回收的热能来加热降温后的成品浓液，使蒸发结晶母液的温度提高，降低能耗。
[0035]作为优选，所述三效蒸发结晶工艺包括如下步骤:
[0036]a、步骤5中获得的蒸发结晶母液首先进入第一效强制循环结晶蒸发器，同时90°C的加热蒸气被引入第一效强制循环结晶蒸发器，加热其中的蒸发结晶母液，使其蒸发并在旋涡盐分离器内分离，固态的盐被分离进入储盐池由此实现盐分与浓液的固液分离；
[0037]b、第一效强制循环结晶蒸发器的蒸发换热室中，在负压液体沸点降低下加热至过热产生的蒸气被引入第二效强制循环结晶蒸发器作为加热蒸气，使第二效强制循环结晶蒸发器内的浓液以比第一效强制循环结晶蒸发器的更低的温度蒸发，这个过程一直重复到第三效强制循环结晶蒸发器，固态的盐被旋涡盐分离器分离进入储盐池由此实现盐分与浓液的固液分离；
[0038]c、第一效强制循环结晶蒸发器内的冷凝水返回热源处，第二效强制循环结晶蒸发器和第三效强制循环结晶蒸发器的冷凝水汇集后作为蒸馏水输出；同时蒸发结晶母液经过由第一效强制循环结晶蒸发器到第三效强制循环结晶蒸发器的依次浓缩，在第三效强制循环结晶蒸发器内达到过饱和而结晶析出。
[0039]本发明的有益效果在于:
[0040]本发明的三级水洗脱盐工艺产生的含氯离子溶液进入混凝沉淀池，三次含水及二噁英的飞灰以及含氯离子低于1%的飞灰进入水泥窑在1400°C以上焚烧后飞灰变成水泥原料，二噁英在800°C以上裂解，从而减少了 99%以上的二噁英产