垃圾焚烧飞灰两级水洗资源化中试研究.pdf
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1、传源南环境1SSN1672-9064污染防治技术CN35-1272/TK垃圾焚烧飞灰两级水洗资源化中试研究王集哲(嘉兴沃特泰科环保科技股份有限公司上海分公司上海2 0 0 12 0)摘要为了验证垃圾楚烧飞灰资源化利用的工艺可行性,搭设了飞灰两级水洗资源化中试产线。评估了设计工艺对飞灰的预处理效果,同时验证了系统运行的稳定性,总结了工程化过程中容易出现的问题,为建设规模化飞灰处置中心积累了经验。通过该中试产线处置的飞灰达到水泥窑协同处置标准,副产盐可循环利用于工业生产。关键词飞灰协同处置中试系统水洗高盐水中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:16 7 2-90 6 4(2 0 2 3)0
2、5-10 1-0 3随着我国对垃圾减量化、资源化处置的不断重视,生活垃圾的处理方式也在逐渐从最初的填埋处理向焚烧发电转变。到2025年底,全国城镇生活垃圾焚烧处理能力要求达到8 0 万t/d左右,城市生活垃圾焚烧处理能力要求占比6 5%左右。垃圾焚烧过程中,不可避免的会有飞灰产生,并在烟气处理中通过布袋除尘器被捕集2 。飞灰产生量巨大,以炉排炉为例,其飞灰产量约为垃圾处理量的3%5%。飞灰中含有大量可溶性盐,通过填埋处理会有较大的环境风险;同时飞灰也对烟气中重金属、二嗯英有很强的吸附作用3-4。因此垃圾焚烧飞灰在国家危险废物名录中属于单一类别产量较大危废,巫函需绿色工艺实现无害化、资源化处置。
3、1飞灰处置技术对比目前国内外飞灰处置技术情况汇总见表1。国外除了填埋处理,较常见的是利用等离子体熔融进行热处理。从政策和技术层面出发,飞灰水洗结合水泥窑协同处置是目前最适合推广发展的资源化路径。该工艺使飞灰中的可溶性盐经过水洗过程转移到液相,后利用蒸发结晶转化为工业用盐;同时脱氯后的飞灰可以部分替代水泥生产的原材料,利用现有水泥窑,通过接近140 0 的高温可以将飞灰中的重金属固化在玻璃体晶格中,而少量二嗯英也在高温条件下彻底分解,实现飞灰无害化、资源化处置。处置技术原理将重金属等包裹后固定在经水化反应水泥固化技术生成的水化硅酸盐中5化学药剂利用螯合药剂实现飞灰中重金属等的稳定化技术稳定花间利
4、用Al、Si在碱性条件下合成硅酸盐水热处理技术矿物并将重金属稳定于矿物中行通过熔融等实现飞灰中有机污染物的热处理技术降解和重金属的稳定化8-分收稿日期:2 0 2 3-0 4-11作者简介:王隽哲(1990 一),男,研究生,硕士,助理工程师,研究方向为固体废物处置。2中试产线概况中试系统可实现连续进料,设计处置量为每天6 t干灰,平均投加量2 50 kg/h。中试线主要由飞灰输送系统、飞灰两级水洗系统、泥水分离系统、高盐水处理系统以及高盐水蒸发结晶系统组成。水洗用水主要为蒸发回用水,少量工业水作为补充。垃圾焚烧飞灰样品主要成分测试结果见表2。表2 飞灰样品主要成分分析结果测试指标质量百分比K
5、19.97Ca14.68Cl13.44Na7.45Si4.33A13.133工艺方案介绍中试系统采用两级逆流水洗,系统总体分为两部分。一部分用于对飞灰进行水洗脱氯,包括飞灰输送系统、飞灰两级水洗系统、泥水分离系统;另一部分用于精制高盐水并制备钠、钾盐,包括高盐水处理系统和高盐水蒸发结晶系统。3.1水洗工艺飞灰和水以固定的水灰比连续进料在一级水洗罐进行混表1飞灰处置技术原理及优缺点对比优点工艺设备成熟,操作简单;处理成本低,材料来源广重金属稳定化程度高;稳定剂种类多飞灰无害化程度高;处理后的飞灰可以再利用减容、减量效果好;重金属稳定性高;二嗯英分解彻底2023.NO.5.101(%)测试指标质量
6、百分比Fe1.76Mg1.64S1.38Hg0.03P0.02缺点造成填埋增容;重金属、二嗯英固化效果有限占用土地资源技术尚不成熟,案例较少能耗高、成本高;烟气挥发量大形成二次污染传源南环境污染防治技术1SSN1672-9064CN35-1272/TK合搅拌,其中一级水洗的水来自二级固液分离回用;一级水洗后,混合物料进入一级固液分离,分离后液相进入高盐水处理系统进行后续处理,固相转移到二级水洗罐进行深度水洗。二级水洗的液体为蒸发器蒸馏水回用以及少量的补充工业用水,二级固液分离后产生的固体为含水率在30%以内的脱氯飞灰。中试处置量为6 t/d,处置量相对较少。处理后飞灰无需干燥即可直接投加到水泥
7、窑进行高温处理,少量水分带入不会影响到窑体运行工况。水洗部分的工艺特点有以下2 点。(1)飞灰是一种真实密度较小的粉尘,易吸收潮气结块。而飞灰和水在容器中混合搅拌过程会使容器上方空间非常潮湿,飞灰下落口有逐渐堵塞的趋势,需要对相应的管路进行了振打和鼓气处理。(2)由于固液分离机械耗电量大且设备价格高,根据工艺需求,本系统一级固液分离利用重力分离的方式,可以节省运行成本;由于水泥窑进料对固相中的含水率有较严格控制要求,二级固液分离采用卧螺离心机深度脱水。垃圾焚烧飞灰水洗工艺流程框见图1。飞灰灰仓一级水洗图1垃圾梵烧飞灰水洗工艺流程框图3.2高盐水处理工艺一级分离产生的盐水由中间水池存储,随后进人
8、脱钙池,使用碳酸钠沉淀脱钙。脱钙的同时,碳酸根对重金属如Hg等也有沉淀作用,沉淀产生的重金属转移到固相再返回至脱氯飞灰中,最终通过水泥窑实现高温熔融无害化处理。脱钙池悬浮物经过絮凝后进入到微滤系统,可实现自动化的过滤及反冲洗过程。经过调节pH液体达到中性,最终经吸附过程深度去除残留的有机物和重金属,保证进入蒸发器的液相中仅含有可溶性NaCl和KCl。高盐水处理中微滤部分循环产生的固液混合相输送至一级固液分离,可充分利用一级分离的处置能力,在不影响工艺的同时无需单独为脱钙池配备脱水设备。通过特定的控制逻辑即可实现稳定的运行。高盐水处理部分的工艺特点有以下3点。(1)系统中的絮凝过程选用聚铁类混凝
9、剂,相比聚铝类混凝剂更适宜用于飞灰处置的碱性环境。(2)微滤系统具有较高的耐受性,适合处理水相中残留的微量飞灰及脱钙池产生的悬浮颗粒。过滤后的清液中悬浮固体可降至2 0 0 mg/L以下,颗粒度 5m,满足蒸发器进料要求。(3)吸附柱的设置既可以去除残余有机物,防止蒸发过程产生的盐有发黄或发黑的现象而影响下游销售;又可以在末端深度去除重金属,防止水相中有重金属残留。4中试成果讨论4.1飞灰脱氯效果国标水泥工厂设计规范(GB502952016)规定了石灰质、硅铝质水泥原料主要质量指标中氯离子含量 0.0 3%。以50 0 0 t/d水泥产线为例,若水泥原料中添加飞灰比例为固液分离中间水池二级水洗
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