一种用于去除垃圾焚烧飞灰中重金属的生物浸提处理工艺及设备的制作方法

本发明涉及一种用于去除垃圾焚烧飞灰中重金属的生物浸提处理工艺及设备，属于环境工程。

背景技术：

1、飞灰中有毒重金属主要有zn、cu、cd、pb、cr、ni等，从飞灰中去除有毒金属是其资源化利用(如：水泥窑掺烧、制砖、岩棉、混凝土等)的前提和基础。水洗法可以有效溶解飞灰中有毒金属，但在消耗大量水的同时也会产生大量水洗液，水洗液中的重金属需要通过化学沉淀法去除，大量的酸碱及絮凝剂的投加，导致该方法运行成本较高、操作条件严、安全风险大，产生的化学污泥继续进入水洗系统，不断富集，造成沉积等问题。

2、与化学沉淀法相比，生物沥浸重金属法具有经济高效、环境友好、绿色安全等优点。主要原理是通过特定微生物的直接作用或其代谢活性产物的间接作用将固相材料中目标金属浸出并进入液相。生物沥浸已广泛用于低品矿石中目标金属的浸提和回收，但在飞灰中重金属浸提回收方面尚无实际的工程化应用。

技术实现思路

1、技术问题：本发明提供一种用于去除垃圾焚烧飞灰中重金属的生物浸提处理工艺及设备，通过该装置和工艺能够实现飞灰中重金属的高效分离回收。

2、技术方案：

3、一种用于去除垃圾焚烧飞灰中重金属的生物浸提处理设备，包括不锈钢方形箱式壳体，所述不锈钢方形箱式壳体内设有多个隔板，多个所述隔板将所述不锈钢方形箱式壳体依次分割成调节槽、再生槽、一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽、浓缩槽。

4、所述的隔板的高度低于所述不锈钢方形箱式壳体的侧壁，所述调节槽、再生槽、一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽之间通过导流孔联通，所述四号生物沥浸槽、浓缩槽之间通过生物沥浸槽出水口联通；

5、所述再生槽、一号生物沥浸槽之间的导流孔开设于所述隔板的左上侧，所述一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽之间的导流孔开设于所述隔板的右下侧，所述二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽之间的导流孔开设于所述隔板的左上侧，所述三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽之间的导流孔开设于所述隔板的右下侧。

6、所述的再生槽、一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽的底部均设有曝气器。

7、所述的一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽内均设上格栅挡板和下格栅挡板，所述上格栅挡板和下格栅板的孔径均小于硫自养菌营养填料的直径。

8、所述的调节槽的上方设有进灰口，所述的调节槽的内部设有搅拌设备，其一侧开设有营养液进水口，底部开设有飞灰泥浆出口，所述营养液进水口连接有营养液进水管。

9、所述的再生槽的上方开设有泥浆回流进口和菌剂投加口。

10、所述的一号生物沥浸槽的底部开设有飞灰泥浆进口，所述泥浆回流进口和所述飞灰泥浆进口之间设有泥浆进水管。

11、所述的四号生物沥浸槽的上方开设有泥浆回流出口，其一侧开设有生物沥浸槽出水口，所述生物沥浸槽出水口连接有导流管，所述导流管的另一端连接于所述浓缩槽，所述泥浆回流出口和所述泥浆回流进口之间设有回流管。

12、所述的浓缩槽内设有中心筒、一侧设有溢流堰、下方设有泥斗、底部开设有浓缩泥浆出口、一侧开设有浸提液出水口，所述浸提液出水口连接有浸提液出水管，所述浸提液出水管和所述营养液进水管之间设有浸提液回流管，所述浓缩泥浆出口和所述浸提液出水管之间设有污泥管。

13、所述隔板的材质为不锈钢材质，且隔板的两侧和底部均焊接于所述不锈钢方形箱式壳体内。

14、一种用于去除垃圾焚烧飞灰中重金属的生物浸提处理工艺，包括如下步骤：

15、s1：原灰经进灰口进入调节槽，培养液经营养液进水口进入调节槽，原灰与培养液迅速混合，制成含固率为1％～10％的飞灰泥浆，将飞灰泥浆泵送至一号生物沥浸槽，通过温度调节装置，控制调节槽内飞灰泥浆的温度在25～35℃；

16、s2：在一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽内投入硫自养菌营养填料，在菌剂投加口中投入生物沥浸工程菌；

17、s3：飞灰泥浆和经过再生槽充分再生后活性很强的生物沥浸工程菌同步进入一号生物沥浸槽，并在一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽内折返推流前进；生物沥浸工程菌利用硫自养菌营养填料不断繁殖，一号生物沥浸槽、二号生物沥浸槽、三号生物沥浸槽、四号生物沥浸槽内ph不断降低，飞灰泥浆中的重金属被浸出；

18、s4：重金属被浸出的飞灰泥浆，85％通过导流管进入浓缩槽，15％通过回流泵回流至再生槽；

19、s5：进入浓缩槽的飞灰泥浆，通过中心筒下降，初步实现泥水分离，将浓缩槽下部的浓缩泥浆泵送至板框压滤机进行进一步脱水，上清液通过溢流堰出流；

20、s6：浓缩泥浆经板框压滤机进一步脱水，获得脱除重金属的无害化飞灰，压滤出水和浓缩槽出水混合，得到生物浸提液，生物浸提液回流至调节槽，用于配置营养液；

21、当氯离子浓度富集到1000mg/l，排出生物浸提处理设备，富含重金属的生物浸提液，通过萃取、离子交换、化学沉淀、吸附方式提取重金属；

22、s7：通过回流泵回流至再生槽的飞灰泥浆中含有生物沥浸工程菌，向再生槽内投加硫自养菌营养填料，并曝气，生物沥浸工程菌进行分解和合成代谢反应，使生物沥浸工程的活性得到恢复；含有恢复活性的生物沥浸工程菌泥浆自流进入一号生物沥浸槽，与硫自养菌营养填料接触后，进行繁殖，产生浸提效果；

23、s8：初始时刻时，按3％～10％的体积比从菌剂投加口加入生物沥浸工程菌，8～12h，系统达到稳定运行，每周期5～8h从再生槽菌剂投加口补投加生物沥浸工程菌。

24、优选的，步骤中投加的生物沥浸工程菌为氧化亚铁硫杆菌、喜温酸硫杆菌、氧化硫硫杆菌组成的混合菌种。

25、优选的，步骤中投加的培养液为含有硫酸亚铁、磷酸氢二钾、亚硝酸钠、硝酸钾、硫酸镁、氯化钙、硫单质的无机盐营养液。

26、优选的，步骤中投加的硫自养菌营养填料为聚丙烯中空渔网状球体，其内部填充负载硫单质的网状聚氨酯成方形粒状。

27、有益效果

28、本发明提供的一种用于去除垃圾焚烧飞灰中重金属的生物浸提处理设备及工艺，可以实现连续运行，具备大规模工程应用的潜力。通过生物浸提将垃圾焚烧飞灰中的重金属转移至浸提液中，实现了飞灰有毒金属的去除，产生的生物浸提液可以用于后续重金属回收。

29、本发明提供的一种用于去除垃圾焚烧飞灰中重金属的生物浸提处理设备及工艺，条件温和，操作简单，可以显著减少用水量、酸碱及絮凝剂耗量，不会引起二次污染。

30、本发明在沥浸槽前端增设再生槽，通过回流部分含有大量生物沥浸工程菌的泥浆至再生槽，在再生槽进行分解和合成代谢反应，充分恢复活性，减少了工程菌的投加量，增强了系统内工程菌的适应性，提高了系统抗冲击负荷能力，有益于提高生物沥浸的效果。在生物沥浸槽中沥浸工程菌遭到破坏时，再生槽中的工程菌也可以起到补救作用，提高了整个系统抗风险能力。

31、本发明通过将生物沥浸工程菌的能源物质硫单质，负载到网状聚氨酯颗粒上，并装入聚丙烯中空渔网状球体，得到硫自养菌营养填料，实现了能源物质的固定化，避免大量硫单质进入飞灰中，造成二次污染。且成本低、硫利用率高，部分沥浸工程菌可以固定生长在营养填料上，提高了微生物菌群数量、生物稳定性及环境耐受性，从而增强浸提效果。