焚烧废物的资源化处理方法及系统与流程

1.本发明涉及资源化处理领域，特别涉及一种焚烧废物的资源化处理方法及系统。


背景技术：

2.对于生活垃圾、工业垃圾等废品主要通过焚烧或填埋等方式进行处理，而焚烧处理的效果好，且能够产生的能量可用于发电，但通过焚烧的方式处理这些废品时，会形成对环境造成污染的焚烧废物。
3.焚烧废物主要包括飞灰和炉渣，飞灰中含有大量的二噁英、重金属、卤素等污染物质，如果处理不当将会对环境造成严重的影响，不利于可持续发展。处理飞灰的方法主要为螯合剂稳定法，螯合剂稳定法是借助螯合固化或化学药剂稳定的方法将飞灰经过处理后送入填埋场进行安全填埋，螯合剂稳定法存在对氯化物、二噁英无效的缺陷，且对重金属的固化率在60至90％，存在适用性差的问题，而且处理后的物质进行填埋时，重金属容易转移到渗滤液中，还是会对环境造成污染。相关技术中，无法满足低成本对焚烧废物进行有效处理的需求。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种焚烧废物的资源化处理方法，处理成本低，且能够令焚烧废物转换成地聚物原料以实现资源化处理。
5.本发明还提出了一种焚烧废物的资源化处理系统。
6.本发明第一方面实施例的焚烧废物的资源化处理方法，包括以下步骤：
7.将焚烧飞灰进行水洗，得到水洗混合物；
8.将水洗混合物进行固液分离，除去水洗混合物中的废水后，得到湿飞灰，其中，水洗混合物中的可溶性盐溶解于废水中；
9.将湿飞灰进行无氧热解，除去湿飞灰中的二噁英和有机物后，得到干飞灰；
10.将干飞灰、焚烧炉渣、固体氢氧化钠和固体硅酸钠进行混合，得到地聚物原料。
11.根据本发明第一方面实施例的焚烧废物的资源化处理方法，至少具有如下有益效果：通过对焚烧飞灰和炉渣进行处理，能够形成地聚物原料，既能对污染物进行处理以防止环境被污染，还能够对废物整合利用，实现资源化处理，且对焚烧废物的资源化利用率高，水洗、固液分离、无氧热解以及混合的处理操作简便，处理成本低，通过水洗的方式分离出可溶性盐，通过无氧热解的方式除去二噁英以及有机物，以被除去可溶性盐、二噁英和有机物后所得的干飞灰作为原材料制作地聚物原料，能够有效确保地聚物原料的品质。
12.根据本发明第一方面的一些实施例，将干飞灰、焚烧炉渣、固体氢氧化钠和固体硅酸钠进行混合，得到地聚物原料，包括以下步骤：
13.混合干飞灰和焚烧炉渣，得到初始混合物；
14.对初始混合物进行成分检测，得到硅铝氧化物质量分数；
15.若硅铝氧化物质量分数小于预设值，向初始混合物中加入硅铝氧化物直至硅铝氧化物质量分数达到预设值，得到焚烧混合物；
16.若硅铝氧化物质量分数大于或等于预设值，直接使用初始混合物作为焚烧混合物；
17.将焚烧混合物混合固体氢氧化钠和固体硅酸钠，得到地聚物原料。
18.根据本发明第一方面的一些实施例，预设值为30％至50％。
19.根据本发明第一方面的一些实施例，将焚烧混合物混合固体氢氧化钠和固体硅酸钠，得到地聚物原料，包括以下步骤：
20.按质量份配比混合以下材料：90至100份焚烧混合物、5至8份固体氧化钠和20至30份固体硅酸钠，得到地聚物原料。
21.根据本发明第一方面的一些实施例，硅铝氧化物包括氧化硅和/或氧化铝。
22.根据本发明第一方面的一些实施例，将湿飞灰进行无氧热解，除去湿飞灰中的二噁英和有机物后，得到干飞灰，包括以下步骤：
23.将湿飞灰放入温度为500℃至600℃的热解炉中进行无氧热解，除去湿飞灰中的二噁英和有机物后，得到干飞灰。
24.根据本发明第一方面的一些实施例，将干飞灰、焚烧炉渣、固体氢氧化钠和固体硅酸钠进行混合，得到地聚物原料之前，还包括以下步骤：
25.将焚烧炉渣进行机械粉碎。
26.根据本发明第一方面的一些实施例，焚烧炉渣的直径小于74μm。
27.根据本发明第一方面的一些实施例，将干飞灰、焚烧炉渣、固体氢氧化钠和固体硅酸钠进行混合，得到地聚物原料之后，还包括以下步骤：
28.将地聚物原料混合水，得到注模浆；
29.将注模浆注入模具中成型，得到地聚物。
30.根据本发明第二方面实施例的焚烧废物的资源化处理系统，包括水洗装置、固液分离装置、热解炉、第一混合装置和第二混合装置；水洗装置用于将焚烧飞灰进行水洗并得到水洗混合物；固液分离装置的输入端连接水洗装置的输出端，固液分离装置用于将水洗混合物进行固液分离并得到湿飞灰；热解炉的输入端连接固液分离装置的固体输出端，热解炉用于将湿飞灰进行无氧热解并得到干飞灰；第一混合装置的输入端连接热解炉的固体输出端，第一混合装置用于将干飞灰与焚烧炉渣进行混合并得到焚烧混合物；第二混合装置的输入端连接第一混合装置的输出端，第二混合装置用于将焚烧混合物混合固体氢氧化钠和固体硅酸钠并得到地聚物原料。
31.根据本发明第二方面实施例的焚烧废物的资源化处理系统，至少具有如下有益效果：通过对焚烧飞灰和炉渣进行处理，能够形成地聚物原料，既能对污染物进行处理以防止环境被污染，还能够对废物整合利用实现资源化处理，且对焚烧废物的资源化利用率高，水洗、固液分离、无氧热解以及混合的处理操作简便，处理成本低，通过水洗的方式分离出可溶性盐于废水中，通过无氧热解的方式分离出二噁英以及有机物于废气中，以所得的干飞灰作为材料之一制作地聚物原料，能够有效确保地聚物原料的品质。
32.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
33.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
34.图1是本发明实施例的焚烧废物的资源化处理方法的主要步骤图；
35.图2是本发明实施例的焚烧废物的资源化处理方法中s400的主要步骤图；
36.图3是本发明实施例的焚烧废物的资源化处理方法中s400之后的主要步骤图；
37.图4是本发明实施例的焚烧废物的资源化处理系统的结构示意图。
38.附图标记：
39.水洗装置710、固液分离装置720、热解炉730、第一混合装置740、第二混合装置750。
具体实施方式
40.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
41.相关技术中，处理飞灰的方法主要有螯合剂稳定法、水泥固定法以及熔融法等。螯合剂稳定法是借助螯合固化或化学药剂稳定的方法将飞灰经过处理后送入填埋场进行安全填埋，螯合剂稳定法存在对氯化物、二噁英无效的缺陷，且对重金属的固化率在60至90％，存在适用性差的问题，而且处理后的物质进行填埋时，重金属容易转移到渗滤液中，还是会对环境造成污染；采用水泥固化法所获水泥的品质会受氯化物的影响；使用熔融法进行处理时，飞灰中低熔点的金属和非金属元素分解后会重新生成并富集在新产生的飞灰中，硫、氯等酸性气体的产生还会增加二次处理的成本，熔融法的处理成本高，不适合工业推广。
42.基于此，参考图1至图4，本发明提供一种焚烧废物的资源化处理方法及系统，用于对焚烧产生的废物进行无害化处理以及资源回收利用，处理成本低，资源化利用率高。
43.参考图1所示，根据本发明第一方面实施例的焚烧废物的资源化处理方法，包括以下步骤：
44.s100、将焚烧飞灰进行水洗，得到水洗混合物；
45.s200、将水洗混合物进行固液分离，除去水洗混合物中的废水后，得到湿飞灰，其中，水洗混合物中的可溶性盐溶解于所述废水中；
46.s300、将湿飞灰进行无氧热解，除去湿飞灰中的二噁英和有机物后，得到干飞灰，其中，无氧热解能够除去湿飞灰中的二噁英及有机物；
47.s400、将干飞灰、焚烧炉渣、固体氢氧化钠和固体硅酸钠进行混合，得到地聚物原料。
48.通过对焚烧飞灰和炉渣进行处理，能够形成地聚物原料，既能对污染物进行处理以防止环境被污染，还能够对废物整合利用，实现资源化处理，且对焚烧废物的资源化利用
率高，水洗、固液分离、无氧热解以及混合的处理操作简便，处理成本低，通过水洗的方式分离出可溶性盐，通过无氧热解的方式除去二噁英以及有机物，以被除去可溶性盐、二噁英和有机物后所得的干飞灰作为原材料制作地聚物原料，能够有效确保地聚物原料的品质。
49.具体的，步骤s100，将焚烧飞灰进行水洗，得到水洗混合物，包括：
50.按质量份配比混合以下材料：1至2份焚烧飞灰和8至15份水，得到水洗混合物。
51.重金属会以盐的形式参与到反应中，如氯离子、钠离子和钾离子会对固化体系中的反应物产生影响，也会影响固化体的抗压强度。焚烧炉渣不存在以可溶性盐存在的氯离子、钠离子和钾离子，焚烧飞灰中存在以可溶性盐存在的氯离子、钠离子和钾离子，因此本发明设置水洗步骤对焚烧飞灰进行处理，废水能够带走以可溶性盐存在的氯离子、钠离子和钾离子，避免其参与后续的步骤，从而有效降低这些物质对固化体系中的反应物造成的影响，能够有效提高最终所获地聚物原料的品质，在地聚物原料应用到对应的环境后，还能够有效避免重金属盐以渗滤液的形式污染环境。一般危险品焚烧飞灰进行水洗后，并将水洗混合物进行固液分离后，废水中氯离子的质量分数为10.75％，钠离子的质量分数为4.7％，钾离子的质量分数为1.3％。
52.可以理解的是，水洗混合物包括液态的废水和固态的湿飞灰，步骤s200，将水洗混合物进行固液分离，能够令湿飞灰与废水实现分离，废水可以通过储罐储存，或通过管道输送至废水回收系统实现进一步的回收利用，其中，废水中溶解有可溶性盐，可溶性盐包括氯化钙、氯化钠、硫酸钠、氯化钾和硫酸钾等。
53.可以理解的是，s300，将湿飞灰进行无氧热解，除了得到干飞灰，还会得到废气，废气可以通过储罐储存，或送入净化塔实现净化回收，废气被净化回收后可以用作燃料。
54.可以理解的是，参考图2所示，步骤s400，混合干飞灰和焚烧炉渣，得到焚烧混合物，包括以下步骤：
55.s410、混合干飞灰和焚烧炉渣，得到初始混合物；
56.s420、对初始混合物进行成分检测，得到硅铝氧化物质量分数，其中，成分检测可以通过xrf轻金属分析仪或离子体发射光谱仪进行；
57.s431、若硅铝氧化物质量分数小于预设值，向初始混合物中加入硅铝氧化物直至硅铝氧化物质量分数达到预设值，得到焚烧混合物；
58.s432、若硅铝氧化物质量分数大于或等于预设值，直接使用初始混合物作为焚烧混合物；
59.s440、将焚烧混合物混合固体氢氧化钠和固体硅酸钠，得到地聚物原料。
60.可以理解的是，步骤s431和步骤s432中，预设值为30％至50％，具体可设置为40％。
61.具体的，步骤s431，当硅铝氧化物质量分数小于预设值，向初始混合物中加入硅铝氧化物直至硅铝氧化物质量分数达到预设值，得到焚烧混合物，其中，加入的硅铝氧化物的直径小于74μm，即设置硅铝氧化物都能够通过200目的过滤网，能够提高地聚物原料中各物质分布的均匀性，从而有效提高地聚物原料的性能。
62.可以理解的是，步骤s440，将焚烧混合物混合固体氢氧化钠和固体硅酸钠，得到地聚物原料，包括以下步骤：
63.按质量份配比混合以下材料：90至100份焚烧混合物、5至8份固体氧化钠和20至30
份固体硅酸钠，得到地聚物原料。
64.通过设置焚烧混合物中硅铝氧化物质量分数达到预设值，同时设置焚烧混合物、固体氢氧化钠和固体硅酸钠的质量份配比满足上述要求，能够确保混合后能够形成具备良好品质的地聚物原料。
65.可以理解的是，步骤s400中，硅铝氧化物包括氧化硅和/或氧化铝，硅铝氧化物一般设置为固体颗粒。
66.相关技术中，采用螯合剂稳定法对飞灰进行处理时，无法对二噁英进行处理，存在处理漏洞，未被处理的二噁英将会对环境造成污染。
67.可以理解的是，步骤s300，将湿飞灰进行无氧热解，除去湿飞灰中的二噁英和有机物后，得到干飞灰，包括以下步骤：
68.将湿飞灰放入温度为500℃至600℃的热解炉中进行无氧热解，除去湿飞灰中的二噁英和有机物后，得到干飞灰。
69.由于地聚物固化体系无法对二噁英进行处理，通过无氧热解除去二噁英，能够有效提高最终所获地聚物原料的性能。
70.具体的，无氧热解时间为40至100分钟，可以设置为60分钟。
71.可以理解的是，步骤s400，将干飞灰、焚烧炉渣、固体氢氧化钠和固体硅酸钠进行混合，得到地聚物原料之前，还包括以下步骤：
72.将焚烧炉渣进行机械粉碎。
73.具体的，步骤s400中，焚烧炉渣的直径小于74μm，即设置焚烧炉渣能够通过200目的过滤网，能够提高地聚物原料中各物质分布的均匀性，从而有效提高地聚物原料的性能。
74.可以理解的是，参考图3所示，步骤s400，将干飞灰、焚烧炉渣、固体氢氧化钠和固体硅酸钠进行混合，得到地聚物原料之后，还包括以下步骤：
75.s500、将地聚物原料混合水，得到注模浆；
76.s600、将注模浆注入模具中成型，得到地聚物。
77.具体的，步骤s500，将地聚物原料混合水，得到注模浆，包括：
78.按质量份配比混合以下材料：85至100份地聚物原料和10至25份水，得到注模浆。
79.具体的，步骤s600，将注模浆注入模具中成型，得到地聚物，包括：
80.将注模浆注入模具中成型，并进行养护，得到地聚物。
81.下面以一个具体的实施例详细描述本发明实施例的焚烧废物的资源化处理方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。
82.按质量份配比混合以下材料：1份焚烧飞灰和10份水，得到水洗混合物；
83.将对水洗混合物进行固液分离，得到湿飞灰和废水，其中，废水用储罐回收；
84.将湿飞灰送入温度为600℃的热解炉中进行无氧热解，得到干飞灰和废气，其中，废气通过储罐回收；
85.将焚烧炉渣进行机械粉碎至能够通过200目的过滤网，得到焚烧炉渣；
86.将干飞灰与焚烧炉渣进行混合，得到初始混合物；
87.对初始混合物进行成分检测，得到初始混合物中氧化硅的质量分数为30％、初始混合物中氧化铝的质量分数为10％，初始混合物中硅铝氧化物质量分数为40％；
88.根据硅铝氧化物质量分数为40％，预设值为40％，得到硅铝氧化物质量分数与预
设值相等，直接使用初始混合物作为焚烧混合物；
89.按质量份配比混合以下材料：100份焚烧混合物、6份固体氧化钠和25份固体硅酸钠，得到地聚物原料，又称地聚物反应前驱体；
90.按质量份配比混合以下材料：85份地聚物原料和15份水，得到注模浆；
91.将注模浆注入模具中成型，并进行养护，得到地聚物。
92.一般危险品焚烧飞灰和炉渣成分如下表1所示。
93.表1
94.类型sio2(wt％)al2o3(wt％)飞灰0.67～9.950.48～2.21炉渣10.41～22.696.77～16.92
95.能够利用焚烧炉渣作为地聚物原料的硅铝主要来源，焚烧废物的资源化利用率高。
96.参考图4所示，根据本发明第二方面实施例的焚烧废物的资源化处理系统，包括水洗装置710、固液分离装置720、热解炉730、第一混合装置740和第二混合装置750；水洗装置710用于将焚烧飞灰进行水洗并得到水洗混合物；固液分离装置720的输入端连接水洗装置710的输出端，固液分离装置720用于将水洗混合物进行固液分离并得到湿飞灰；热解炉730的输入端连接固液分离装置720的固体输出端，热解炉730用于将湿飞灰进行无氧热解并得到干飞灰；第一混合装置740的输入端连接热解炉730的固体输出端，第一混合装置740用于将干飞灰与焚烧炉渣进行混合并得到焚烧混合物；第二混合装置750的输入端连接第一混合装置740的输出端，第二混合装置750用于将焚烧混合物混合固体氢氧化钠和固体硅酸钠并得到地聚物原料。
97.可以理解的是，水洗装置710包括水洗槽和第一输入管道，第一输入管道用于输送焚烧飞灰，第一输入管道的出口连接水洗槽的入口，焚烧飞灰通过输入管道进入到水洗槽，飞灰进入到水洗槽的液体中，得到水洗混合物。
98.具体的，固液分离装置720可以为过滤装置或旋风分离器。
99.可以理解的是，第一混合装置740包括第一搅拌罐和第二输入管道，第二输入管道用于输送焚烧炉渣，第二输入管道的出口连接第一搅拌罐的入口，第一搅拌罐还设有另一入口连接热解炉730的固体输出端，干飞灰和焚烧炉渣被送入到第一搅拌罐中进行搅拌混合，从而得到焚烧混合物。
100.具体地，第二输入管道的入口连接有粉碎机，粉碎机用于对焚烧炉渣进行机械粉碎。
101.可以理解的是，第二混合装置750包括第二搅拌罐、第三输入管道和第四输入管道，第三输入管道用于输送固体氢氧化钠，第四输送管道用于输送固体硅酸钠，第二搅拌罐设置有三个入口，第二搅拌罐的其中两个入口分别连接第三输入管道的出口和第四输入管道的出口，第二搅拌罐的另一个入口连接第一混合装置740的出口，焚烧混合物、固体氢氧化钠和固体硅酸钠被送入到第二搅拌罐中进行搅拌混合，从而得到地聚物原料。
102.通过对焚烧飞灰和炉渣进行处理，能够形成地聚物原料，既能对污染物进行处理以防止环境被污染，还能够对废物整合利用实现资源化处理，且对焚烧废物的资源化利用率高，水洗、固液分离、无氧热解以及混合的处理操作简便，处理成本低，通过水洗的方式分
离出可溶性盐于废水中，通过无氧热解的方式分离出二噁英以及有机物于废气中，以所得的干飞灰作为材料之一制作地聚物原料，能够有效确保地聚物原料的品质。
103.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
104.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。