一种垃圾焚烧飞灰水洗液深度除杂净化系统的制作方法

1.本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧飞灰水洗液深度除杂净化系统。


背景技术：

2.生活垃圾焚烧设施的烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰，简称“飞灰”，其主要含有重金属、二噁英类、氯盐以及烟气脱硝脱硝过程产生的副产物如氧化钙、硫酸钙、硝酸盐、尿素或氨等污染物。
3.根据《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》hj1134
‑
2020，采用水泥窑协同处置垃圾焚烧飞灰时，常采用水洗工艺洗掉飞灰中的可溶性氯含量，使飞灰中可溶性氯含量降至1％以内；对于飞灰水洗液的处置，专利公开的措施主要为预处理后蒸发结晶，其中，预处理工艺主要包含除钙镁、除重金属、石英砂过滤器除悬浮物、活性炭过滤器除外来絮凝剂；经预处理后的水洗液进蒸发系统，结晶产盐。这些预处理措施仅对飞灰水洗液中的重金属及钙镁进行处理，而没有对其它溶解态的离子进行处理，如氟离子、硫酸根离子、铵根离子、硝酸根离子、有机污染物toc，这些杂质离子的存在主要会导致以下问题：1)蒸发母液中氟离子浓度不断累积，腐蚀蒸发器本体及管道；2)母液中有机污染物、悬浮固体等影响蒸发结晶过程，降低蒸发浓缩效率，增大母液排放量；3)硫酸盐、硝酸盐、铵盐等的存在影响蒸发分盐过程，降低盐的纯度，导致钠盐纯度达不到《工业盐》gb/t5462
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2015标准优级指标、钾盐初度达不到《氯化钾》gb6549
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2011标准优等品指标。
4.综上，现有专利公开的飞灰水洗液处理工艺仅对飞灰水洗液中重金属离子、钙镁离子及悬浮物做了处理，普遍没有对其它杂质离子，如氟离子、硫酸根离子、铵根离子、硝酸根离子、有机污染物toc等做处理，导致实际项目运行中出现因蒸发系统效率降低母液排出量大、设备腐蚀严重寿命降低、分盐效果不理想引起的盐纯度降低达不到工业盐品质等问题，最终导致项目运行成本增加，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

5.本实用新型是为了解决现有飞灰水洗液处理工艺仅对飞灰水洗液中重金属离子、钙镁离子及悬浮物做了处理，未对其它杂质离子如氟离子、硫酸根离子、铵根离子、硝酸根离子、有机污染物toc等做处理，进而影响蒸发脱盐的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种垃圾焚烧飞灰水洗液深度除杂净化系统，包括有依次连接设置的：
7.用于收集飞灰水洗系统产生的飞灰水洗液的飞灰水洗液收集池；
8.用于去除飞灰水洗液中的重金属离子的除重金属反应沉淀池；
9.用于去除飞灰水洗液中的钙离子和镁离子的除钙镁机构；
10.用于调整飞灰水洗液的ph值的ph回调池；
11.蒸发结晶系统；
12.用于处理蒸发结晶系统产生的蒸发母液的电催化水处理机，
13.电催化水处理机连接飞灰水洗系统。
14.作为上述技术方案的优选，所述飞灰水洗液收集池内设有曝气搅拌装置。
15.作为上述技术方案的优选，还包括有污泥脱水机，污泥脱水机用于将除重金属反应沉淀池中沉淀产生的污泥进行脱水，污泥脱水机包括有滤液出口，滤液出口通过管道连接飞灰水洗液收集池。
16.作为上述技术方案的优选，所述除重金属反应沉淀池旁安装有利用浓盐酸进行ph调节的ph自动调节机构和用于向除重金属反应沉淀池添加硫化钠的硫化钠加药箱。
17.作为上述技术方案的优选，所述除钙镁机构包括有依次连接的除钙镁反应池、隔膜压滤机和纤维过滤装置，除钙镁反应池旁设有用于向除钙镁反应池添加碳酸钠的碳酸钠加药箱和用于向除钙镁反应池添加氯化亚铁的氯化亚铁加药箱，除重金属反应沉淀池连接除钙镁反应池，纤维过滤装置连接ph回调池。
18.作为上述技术方案的优选，所述纤维过滤装置为纤维过滤器或纤维滤池，纤维过滤器或纤维滤池包括有反冲洗出水口，反冲洗出水口通过管道连接飞灰水洗液收集池。
19.作为上述技术方案的优选，所述ph回调池旁设有用于向ph回调池中添加盐酸的盐酸加药箱。
20.作为上述技术方案的优选，所述蒸发结晶系统与电催化水处理机之间依次设有蒸发母液储罐和除氟池，蒸发母液储罐连接蒸发结晶系统，除氟池连接电催化水处理机，除氟池旁设有用于向除氟池中添加飞灰水洗系统产生的飞灰水洗液的氟离子去除剂加药箱。
21.上述垃圾焚烧飞灰水洗液深度除杂净化系统的处理过程包括以下步骤：
22.1)、将飞灰水洗系统产生的飞灰水洗液排入到飞灰水洗液收集池中，利用曝气搅拌装置对飞灰水洗液收集池中的飞灰水洗液进行曝气搅拌；
23.2)、飞灰水洗液收集池中的飞灰水洗液进入除重金属反应沉淀池中，ph自动调节机构利用浓盐酸对除重金属反应沉淀池中的飞灰水洗液进行ph调节，使得除重金属反应沉淀池中的飞灰水洗液ph在9.2
‑
9.4之间，再利用硫化钠加药箱向除重金属反应沉淀池中的飞灰水洗液添加硫化钠，使得飞灰水洗液中的重金属离子沉淀形成污泥，再利用污泥脱水机将污泥脱水，污泥脱水机滤液出口产生的液体流入飞灰水洗液收集池，脱水后的污泥作为危废污泥另行处理；
24.3)、除重金属反应沉淀池处理过的飞灰水洗液进入除钙镁反应池中，利用碳酸钠加药箱向除钙镁反应池添加碳酸钠，再利用氯化亚铁加药箱向除钙镁反应池添加氯化亚铁，使得飞灰水洗液发生化学反应形成包含碳酸钙固体、碳酸镁固体、硫化亚铁的固液混合物，固液混合物进入隔膜压滤机进行压滤，分离出泥饼，飞灰水洗液再进入纤维过滤装置过滤后排入ph回调池，泥饼输送至飞灰水洗系统进行水洗；
25.4)、利用盐酸加药箱向ph回调池中添加盐酸调节飞灰水洗液的ph值并去除飞灰水洗液残留的碳酸根离子；
26.5)、利用蒸发结晶系统去除飞灰水洗液中的盐分，产生的蒸发母液排入到蒸发母液储罐中存储收集；
27.6)、蒸发母液储罐中的蒸发母液排入到除氟池中，飞灰水洗系统产生的部分飞灰水洗液装入氟离子去除剂加药箱中作为除氟药剂，一定量的除氟药剂加入到除氟池中去除
蒸发母液中的氟离子和硫酸根离子；
28.7)、使用电催化水处理机处理蒸发母液，利用电催化水处理机的阳极板氧化去除蒸发母液中的有机污染物toc和氨氮，阴极板去除蒸发母液中的硝酸根离子；
29.8)、电催化水处理机处理后的蒸发母液加入到飞灰水洗系统中用于洗垃圾焚烧飞灰的水中用于清洗垃圾焚烧飞灰。
30.作为上述技术方案的优选，所述3)中纤维过滤装置定期进行反冲洗作业，形成的反冲洗液排入飞灰水洗液收集池中。
31.本实用新型的有益效果是：本实用新型的垃圾焚烧飞灰水洗液深度除杂净化系统和方法，能够有效的对垃圾焚烧飞灰水洗液进行深度除杂净化，除了能够有效去除其中的重金属离子、钙镁离子及悬浮物，还能对其它杂质离子如氟离子、硫酸根离子、铵根离子、硝酸根离子、有机污染物toc等进行去除处理，避免这些杂志离子对蒸发结晶系统造成腐蚀影响，保证蒸发结晶系统的工作效率。
附图说明
32.图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。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。
34.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。
35.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。
36.如图1所示，一种垃圾焚烧飞灰水洗液深度除杂净化系统，包括有依次连接设置的：
37.用于收集飞灰水洗系统产生的飞灰水洗液的飞灰水洗液收集池，在飞灰水洗液收集池内设置曝气搅拌装置；
38.用于去除飞灰水洗液中的重金属离子的除重金属反应沉淀池。除重金属反应沉淀池旁安装有ph自动调节机构和硫化钠加药箱。除重金属反应沉淀池中沉淀产生的污泥通过污泥脱水机进行脱水，污泥脱水机产生的滤液返回到飞灰水洗液收集池；
39.用于去除飞灰水洗液中的钙离子和镁离子的除钙镁机构，除钙镁机构包括有依次
连接的除钙镁反应池、隔膜压滤机和纤维过滤装置，除钙镁反应池旁设有碳酸钠加药箱和氯化亚铁加药箱，除重金属反应沉淀池连接除钙镁反应池，纤维过滤装置连接ph回调池。所述纤维过滤装置为纤维过滤器，纤维过滤器包括有反冲洗出水口，反冲洗出水口通过管道连接飞灰水洗液收集池；
40.用于调整飞灰水洗液的ph值的ph回调池，所述ph回调池旁设有盐酸加药箱；
41.蒸发结晶系统；
42.用于处理蒸发结晶系统产生的蒸发母液的电催化水处理机，所述蒸发结晶系统与电催化水处理机之间依次设有蒸发母液储罐和除氟池，蒸发母液储罐连接蒸发结晶系统，除氟池连接电催化水处理机，除氟池旁设有用于向除氟池中添加飞灰水洗系统产生的飞灰水洗液的氟离子去除剂加药箱。
43.电催化水处理机连接飞灰水洗系统。
44.使用上述垃圾焚烧飞灰水洗液深度除杂净化系统处理垃圾焚烧飞灰水洗液，具体过程包括：
45.1)、将飞灰水洗系统产生的飞灰水洗液排入到飞灰水洗液收集池中，利用曝气搅拌装置对飞灰水洗液收集池中的飞灰水洗液进行曝气搅拌。飞灰水洗液收集池的容量设置以能够容纳飞灰水洗系统运行一天能够产生的飞灰水洗液为佳。
46.2)、飞灰水洗液收集池中的飞灰水洗液进入除重金属反应沉淀池中，ph自动调节机构利用浓盐酸对除重金属反应沉淀池中的飞灰水洗液进行ph调节，使得除重金属反应沉淀池中ph原本在11
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12.4的飞灰水洗液调节至ph为9.2
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9.4之间，再利用硫化钠加药箱向除重金属反应沉淀池中的飞灰水洗液添加硫化钠，使得飞灰水洗液中的重金属离子沉淀形成污泥，再利用污泥脱水机将污泥脱水，污泥脱水机滤液出口产生的液体流入飞灰水洗液收集池，脱水后的污泥作为危废污泥另行处理。硫化钠作为重金属捕获剂捕获飞灰水洗液的重金属离子，硫离子可与铅离子形成极难溶于水的硫化铅沉淀。本实用新型不采用有机类的重捕剂，因为有机类重捕剂会引起有机物的风险，有机物的加入会导致后续蒸发结晶系统的分盐过程中盐的纯度下降以及药剂投加成本高等问题。
47.3)、除重金属反应沉淀池处理过的飞灰水洗液进入除钙镁反应池中，利用碳酸钠加药箱向除钙镁反应池添加碳酸钠，再利用氯化亚铁加药箱向除钙镁反应池添加氯化亚铁，使得飞灰水洗液发生化学反应形成包含碳酸钙固体、碳酸镁固体、硫化亚铁的固液混合物，固液混合物进入隔膜压滤机进行压滤，分离出泥饼，飞灰水洗液再进入纤维过滤装置过滤后排入ph回调池。泥饼输送至飞灰水洗系统进行水洗。本实用新型专利为了减少不必要的药品投加，只设置起化学反应的除钙镁反应池，不设置絮凝单元和沉淀单元，采用隔膜压滤机直接过滤分离污泥制成泥饼。该法的优点是：1、不设置絮凝沉淀池，直接用脱水机进行固液分离，减少高分子絮凝剂的加入带来的引入有机物的风险，进而导致后续蒸发结晶系统的分盐过程产生的盐的纯度下降以及药剂投加成本高等问题；2、隔膜压滤机的使用是为了进一步降低污泥中的水份，泥饼利用飞灰水洗系统进行水洗处理并加入到成品飞灰中，降低其含水率是能够降低其氯离子进入成品飞灰中。氯化亚铁的加入为了去除前道步骤中过量投加的硫离子，避免硫离子影响蒸发结晶分盐过程对盐纯度的影响。而本技术中采用纤维过滤代替传统的石英砂过滤器、介质过滤器、管式微孔膜过滤器、超滤等，是因为纤维过滤的过滤精度达到1微米，能够满足蒸发结晶系统对进水悬浮物的要求。与介质过滤或者
石英砂过滤相比，纤维过滤的过滤精度更高；与管式微孔膜过滤或超滤相比，其产水率高达99％(扣除1％的反洗耗水率)，而超滤或微滤的产水率仅为90％左右，另外，纤维过滤的运行费用低，不需投加阻垢剂，且可采用重力流过滤，无需提升泵。
48.4)、利用盐酸加药箱向ph回调池中添加盐酸调节飞灰水洗液的ph值，ph回调池中飞灰水洗液的ph值控制在7
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8之间，用来去除飞灰水洗液残留的碳酸根离子，防止碳酸盐在蒸发结晶系统中富集而影响盐的纯度；同时，降低废水的碱度至100mg/l以下，满足蒸发器对进水碱度的要求。
49.5)、利用蒸发结晶系统去除飞灰水洗液中的盐分，产生的蒸发母液排入到蒸发母液储罐中存储收集。
50.6)、蒸发母液储罐中的蒸发母液排入到除氟池中，飞灰水洗系统产生的部分飞灰水洗液装入氟离子去除剂加药箱中作为除氟药剂，一定量的除氟药剂加入到除氟池中去除蒸发母液中的氟离子和硫酸根离子。未处理的飞灰水洗液中含有一定量的钙离子，利用其中的钙离子去除蒸发母液中的氟离子和硫酸根，防止氟离子和硫酸根离子在母液中累积，同时也避免了新的物质导入到正在处理的飞灰水洗液(蒸发母液)中。
51.7)、使用电催化水处理机处理蒸发母液，利用电催化水处理机的阳极板氧化去除蒸发母液中的有机污染物toc和氨氮，阴极板去除蒸发母液中的硝酸根离子；
52.8)、电催化水处理机处理后的蒸发母液加入到飞灰水洗系统中用于洗垃圾焚烧飞灰的水中用于清洗垃圾焚烧飞灰。
53.进一步的，所述3)中纤维过滤装置定期进行反冲洗作业，形成的反冲洗液排入飞灰水洗液收集池中。
54.值得一提的是，本实用新型专利申请涉及的飞灰水洗系统、蒸发结晶系统、电催化水处理机、纤维过滤器、ph自动调节机构、隔膜压滤机以及各种加药箱等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本实用新型专利的发明点所在，本实用新型专利不做进一步具体展开详述。
55.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化，因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。