一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法.pdf

本发明公开了一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，包括如下步骤：1)飞灰水洗预处理工序；2)污水处理工序；3)煅烧水泥熟料；其中，步骤1)的飞灰水洗预处理工序包括用三级由水洗罐和真空过滤机组合的水洗处理装置进行飞灰水洗的步骤；其中水与飞灰以2∶1～3∶1的重量比混合；步骤2)的污水处理工序中包括对上清液脱盐处理，净化后冷凝水返回步骤1)重复水洗，实现水循环利用；步骤3)煅烧水泥熟料时，水泥窑窑体内的煅烧温度可达1750℃；因而可保证处理后的飞灰中的重金属离子被有效固定在水泥熟料晶格中，二恶英被完全分解，实现了飞灰的无害化与资源化处理；煅烧后得到的水泥可达到P.O42.5水泥具有的物理力学性能。

1.  一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，包括如下步骤：
1)飞灰水洗预处理工序；它包括用三级由水洗罐和真空过滤机组合的水洗处理装置进行飞灰水洗的步骤；具体操作为：在所述的飞灰中加入水，其水与飞灰以2∶1～3∶1的重量比混合，在一级水洗罐中通入CO₂搅拌成水洗料浆，然后将其送入一级真空过滤机过滤脱水，固液分离出滤液与滤饼；其中，滤液直接排入污水池，滤饼送入二级水洗罐进行第二次水洗；水洗料浆经搅拌后，送入二级真空过滤机过滤脱水，二次固液分离出滤液与滤饼，得到的滤液回流至一级水洗罐，重复水洗；得到的滤饼送入三级水洗罐进行第三次水洗；该水洗料浆经搅拌后，送入三级真空过滤机过滤脱水；三次固液分离出滤液与滤饼，得到的滤液回流至二级水洗罐，重复洗涤；得到的滤饼经烘干机烘干后送入水洗飞灰储仓中待用；
2)污水处理工序；具体操作为：A)将步骤1)排入污水池的滤液经反应沉淀池进行反应沉淀，并同时加入化学药剂，通过化学共沉法去除滤液中的重金属且分层出上清液和沉淀物；B)将步骤A)中的沉淀物送入离心机进行固液分离，得到的滤液返回至反应沉淀池，重复沉淀处理；得到的滤饼直接送入烘干机烘干后待用；步骤A)中的上清液通入CO₂进行酸碱中和，中和的液体进入沉淀池沉淀，再次分层出上清液与沉淀物；C)将步骤B)中的上清液经三效蒸发结晶器进行脱盐处理；结晶出的盐送入结晶盐储仓，蒸发出的水蒸汽冷凝后得到冷凝水，冷凝水汇集至一清水池后再回流至所述三级水洗罐，重复使用；步骤B)中的沉淀物经离心机固液分离出滤液和滤饼，所述滤饼经烘干机烘干后待用；所述滤液回流至所述反应沉淀池中重复步骤A)；
3)煅烧水泥熟料；将步骤1)所述水洗飞灰储仓中的滤饼和步骤2)烘干后的所述滤饼经计量输送设备从窑尾1000℃以上高温段进入水泥窑煅烧；其中，经烘干机烘干后的滤饼含水率为1％～3％；所述水泥窑窑内的煅烧温度可达1750℃。

2.  根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：步骤1)所述CO₂的通入量为10.4-13.8公斤(CO₂)/吨(料浆)。

3.  根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：步骤1)所述水洗料浆的搅拌时间为20～30分钟。

4.  根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：步骤1)所述水洗料浆送入所述一级、二级、三级真空过滤机所用的输送设备为泥浆泵。

5.  根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：步骤2)A)中所述的化学药剂为硫化钠和硫酸亚铁；所述化学共沉法的沉淀时间至少为3小时。

6.  根据权利要求1所述的水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，其特征在于：步骤2)B)中所述通入CO₂使得所述上清液中的PH值从10.78-11.91降低至9。

一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法
技术领域
本发明涉及一种生活垃圾焚烧飞灰的处理方法，特别是利用水泥窑协同处置生活垃圾焚烧飞灰，实现生活垃圾焚烧飞灰彻底的无害化和资源化的一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法。
背景技术
由于城市在不断发展，生活垃圾产生量巨增，现已成为制约城市发展的重要因素。焚烧处理是目前处理城市生活垃圾的最重要的手段之一。但由于经过焚烧的生活垃圾中，焚烧飞灰的氯盐含量高达10％以上，并且含有苯并芘、苯并蒽、二恶英等有机污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等痕量重金属，被归为危险废弃物。
国内外现有的生活垃圾焚烧飞灰无害化和稳定化处理的方法主要包括固化稳定化、湿式化学处理和高温处理三大类。飞灰中各组分的波动性和不稳定性使得湿式化学处理方法目前还处于实验室研究阶段，很难达到工业化应用的目的。国内较为普遍的处置方法是对飞灰进行单独收集，经水泥固化处理后，送入危险废物填埋场进行填埋。但用水泥固化方式处理生活垃圾焚烧飞灰，面临着重金属固化稳定效果差、有害物质浸出率高的缺陷；且填埋占用大量的土地资源，填埋场对周边生态有潜在的环境污染影响，是一个潜在的污泥源。在高温处理方面主要是利用水泥窑烧制水泥，因飞灰中由于氯离子含量高，不但水泥窑处置量低，而且影响窑系统的正常运行。
公开号为101182144A的发明专利申请中公开了一种“生活垃圾焚烧飞灰水泥窑煅烧资源化的方法”其中公开了对生活垃圾焚烧飞灰进行水洗-碳酸化预后作为水泥生料与其它生料一起投入水泥窑煅烧预的方法，该方法可使飞灰中的重金属在高温条件下有效地固定在水泥熟料晶格中；同时，处理后的生活垃圾焚烧飞灰中氯的含量可降至1％，为水泥窑处理生活垃圾焚烧飞灰提供了可行的方法；但该方法中用水量大，水洗预处理过程中产生的污水未进行脱盐处理，含盐量高，很难达到回用水的要求，飞灰滤饼含水率过高在经生料配比进入水泥窑煅烧时，不但掺入量小，而且对生料配料过程及窑系统稳定性均有不良影响。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种省水，工艺安全、合理，可使处理后的飞灰在水泥窑处置的掺入量占生料比例有效提高的一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法，包括如下步骤：
1)飞灰水洗预处理工序；它包括用三级由水洗罐和真空过滤机组合的水洗处理装置进行飞灰水洗的步骤；具体操作为：在所用的飞灰中加入水，其水与飞灰以2∶1～3∶1的重量比混合，在一级水洗罐中通入CO₂搅拌成水洗料浆，CO₂的通入量为10.4-13.8公斤(CO₂)/吨(料浆)；然后将其送入一级真空过滤机过滤脱水，固液分离出滤液与滤饼；其中，滤液直接排入污水池，滤饼送入二级水洗罐进行第二次水洗；水洗料浆经搅拌后，送入二级真空过滤机过滤脱水，二次固液分离出滤液与滤饼，得到的滤液回流至一级水洗罐，重复水洗；得到的滤饼送入三级水洗罐进行第三次水洗；该水洗料浆经搅拌后，送入三级真空过滤机过滤脱水；三次固液分离出滤液与滤饼，得到的滤液回流至二级水洗罐，重复洗涤；得到的滤饼经烘干机烘干后送入水洗飞灰储仓中待用；
2)污水处理工序；具体操作为：A)将步骤1)排入污水池的滤液经反应沉淀池进行反应沉淀，并同时加入化学药物，通过化学共沉法去除滤液中的重金属且分层出上清液和沉淀物；所用的化学药剂为硫化钠和硫酸亚铁；化学共沉法的沉淀时间至少为3小时。
B)将步骤A)中的沉淀物送入离心机进行固液分离，得到的滤液返回至反应沉淀池，重复沉淀处理；得到的滤饼直接送入烘干机烘干后待用；步骤A)中的上清液通入CO₂进行酸碱中和，通入CO₂后使得该上清液中的PH值从10.78-11.91降低至9；中和后的液体进入沉淀池沉淀，再次分层出上清液与沉淀物；C)将步骤B)中的上清液经三效蒸发结晶器进行脱盐处理；结晶出的盐送入结晶盐储仓，蒸发出的水蒸汽冷凝后得到冷凝水，冷凝水汇集至一清水池后再回流至所述三级水洗罐，重复使用；步骤B)中的沉淀物经离心机固液分离出滤液和滤饼，所述滤饼经烘干机烘干后待用；所述滤液回流至所述反应沉淀池中重复步骤A)；
3)煅烧水泥熟料；将步骤1)所述水洗飞灰储仓中的滤饼和步骤2)烘干后的所述滤饼经计量输送设备从窑尾1000℃以上高温段进入水泥窑煅烧；其中，烘干后的滤饼含水率为1％～3％；所述水泥窑窑内的煅烧温度可达1750℃。
上述步骤1)中一级、二级、三级的水洗料浆的搅拌时间均为20～30分钟；搅拌后的水洗料进入真空过滤机所用的输送设备为泥浆泵。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：1、飞灰按水∶飞灰＝2∶1～3∶1重量比混合经三级水洗及真空过滤脱水处理，最终得到的飞灰滤饼，氯离子的去除率可提高为95％以上，为垃圾焚烧飞灰的处理与利用可行。2、飞灰水洗的污水经污水处理工序处理后，重新回用于飞灰水洗预处理工序中的水洗，实现了水的循环利用，使得水洗过程中水的实际用水量为0.7～1吨水/吨飞灰，大幅度节约用水量。3、飞灰水洗后的污水处理中采用三效蒸发结晶装置脱盐，使污水中水与盐达到分离。达到洗灰水100％回用，对外界零排放的目的。4.飞灰经过水洗预处理后，氯离子含量不高于0.5％，使水泥窑安全处置飞灰的能力由不能超过生料量的0.5％提高到3％左右，飞灰处理能力加大，利用率提高。5.利用本发明的方法处理生活垃圾焚烧飞灰，得到的滤饼经烘干后送入水泥窑煅烧出的水泥，可达到P.O42.5水泥的性能要求，实现了飞灰资源化综合利用。6.经水洗后的飞灰，由于氯及碱金属含量低，解决了现有技术中水泥窑因处置飞灰易结皮而影响该水泥窑系统正常运转的难题，减少了水泥窑停机维修的时间，提高了水泥窑的生产效率。7.飞灰经窑尾1000℃高温段进入水泥窑煅烧，二恶英被完全分解，而重金属被有效固定在水泥熟料晶格中，实现了飞灰的无害化与资源化处置。
附图说明
图1为本发明工艺流程框图
图2为飞灰水洗预处理工序的具体流程图
图3为污水处理工序的具体流程图
图4为水泥煅烧工序具体流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明水泥窑协同处理生活垃圾焚烧飞灰的方法作进一步的详细说明。
如图1所示：本发明的工艺流程包括飞灰水洗预处理工序、污水处理工序与煅烧水泥熟料三大步骤。其中，经飞灰水洗预处理工序1处理得到的滤饼经烘干机6烘干后送入水洗飞灰储仓5，然后进入水泥煅烧工序3中煅烧水泥熟料；得到的滤液进入第二步的污水处理工序2，经该步骤处理后得到的滤饼经烘干机6烘干后送入水洗飞灰储仓5；蒸发出的冷凝水净化后回流至飞灰水洗预处理工序1中，重复用于水洗飞灰；可有效降低水洗飞灰的用水量。
第三步水泥煅烧工序3中，水泥窑排出的废气，经急冷塔8急冷后，经袋收尘装置9收尘处理后，排入大气。
如图2所示：在飞灰水洗预处理工序中，包括三级设置的由水洗罐和真空过滤机组合的水洗预处理装置，其中，一级水洗罐11的输入端安装有一输入水的补给水池4，输出端与一级真空过滤机12相接，在一级真空过滤机12上设有2个输出端口，一端口与污水池13连接，另一端口与二级水洗罐14相接；二级水洗罐14输出端与二级真空过滤机15相接，二级真空过滤机15上设有2个输出端口，一端与一级水洗罐11相接，另一端与三级水洗罐16连通；三级水洗罐16的输出端与三级真空过滤机17相接，三级真空过滤机17上设有2个输出端口，一端与二级水洗罐14相接，另一端与烘干机6入口连通，烘干机6输出口与水洗飞灰储仓5连接。
该飞灰水洗处理的具体操作为：将生活垃圾焚烧飞灰投入一级水洗罐11中，由补给水池4向一级水洗罐11中加水，水与其飞灰以2∶1～3∶1的重量比混合后机械搅拌20～30分钟后成水洗料浆，在搅拌的同时向该水洗料浆中通入CO₂，CO₂的通入量为10.4-13.8公斤(CO₂)/吨(料浆)，用于调整该水洗料浆的料性，有利于后续烘干设备的运行；然后用单螺杆泥浆泵将其送入一级真空过滤机12过滤脱水，固液分离出滤液与滤饼；其中，滤液直接排入污水池；滤饼送入二级水洗罐14进行第二次水洗；水洗料浆经搅拌后，用单螺杆泥浆泵送入二级真空过滤机15过滤脱水，二次固液分离出滤液与滤饼，得到的滤液回流至一级水洗罐11，重复水洗；得到的滤饼送入三级水洗罐16进行第三次水洗；该水洗料浆经搅拌后，用单螺杆泥浆泵送入三级真空过滤机17过滤脱水；三次固液分离出滤液与滤饼，得到的滤液回流至二级水洗罐14，重复水洗；得到的滤饼经烘干机6烘干，烘干后的滤饼含水量为1％～3％，然后将其送入水洗飞灰储仓5中待用。
如图3所示，污水处理工序2中包括有与排入滤液的污水池13相接的反应沉淀池21，在反应沉淀池21的输出端设有2个输出端口，其中、1个端口设置有离心机22、与离心机22连接为烘干机6；另1个端口设置有中和罐23，中和罐23出口设置有一中和沉淀池24，该中和沉淀池24设有2个输出口，1个输出口与上述离心机22相接；另1个输出口装有一三效蒸发结晶器25；该三效蒸发结晶器25设有2个输出口，其中1个输出口装有一收集结晶盐的结晶盐储仓26；另1个输出口与清水池27相接；清水池27通过管路与三级水洗罐16连通。
上述污水处理工序的具体操作为：A)将步骤1)排入污水池13的滤液送入反应沉淀池21内加入化学药剂，所用的化学药剂采用硫化钠和硫酸亚铁，具体加入方法为：先加入过量的硫化钠药剂反应去除重金属，然后加入适量的硫酸亚铁药剂去除过量的S^2-，滤液的重金属离子与S^2-通过化学共沉法得以去除，反应沉淀3小时后分层出上清液和沉淀物；B)将步骤A)中的沉淀物送入离心机22进行固液分离，得到的滤液返回至反应沉淀池21，重复沉淀处理；得到的滤饼直接送入烘干机6烘干后送入水洗飞灰储仓5；步骤A)中的上清液送入中和罐23内通入CO₂进行酸碱中和，使得该上清液中的PH值从10.78-11.91降低至9，中和反应后的液体进入沉淀池24沉淀，沉淀4小时再次分层出上清液与沉淀物；C)将步骤B)中的上清液经三效蒸发结晶器25进行脱盐处理；结晶出的盐送入结晶盐储仓26，蒸发出的水蒸汽冷凝后得到冷凝水，冷凝水汇集至一清水池27后再回流至所述三级水洗罐16，重复使用；步骤B)中的沉淀物经离心机22固液分离出滤液和滤饼，所述滤饼经烘干机6烘干后送入水洗飞灰储仓5；所述滤液回流至所述反应沉淀池21中重复步骤A)。
如图4所示，水泥煅烧熟料所用的水泥窑31为新型干法回转窑，具体操作为：将水洗飞灰储仓5中的滤饼经计量输送设备从窑尾高温段送入上述的新型干法回转窑中煅烧，该窑体内煅烧温度可高达1750℃，因而可保证重金属被有效固定在水泥熟料晶格中，二恶英被完全分解，最终煅烧成为水泥熟料。其窑尾排出的废气经急冷塔8与袋收尘装置9处理后达标排放。
采用本发明方法处置飞灰生产出的水泥可达到P.O42.5水泥符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的性能要求。检测结果如下：