一種生活垃圾焚燒飛灰濕法模袋處理系統的制作方法

本實用新型屬于固體廢棄物處理、處置技術領域，特別涉及一種生活垃圾焚燒飛灰濕法模袋處理系統。

背景技術：

生活垃圾焚燒飛灰是一種灰白色或深灰色的細小粉末，具有含水率低、一般呈棒狀、多角質狀、棉絮狀、球狀等不規則形狀、粒徑不均、孔隙率高及比表面積大的特點。飛灰富含高濃度的氯鹽、高含量且易浸出的重金屬和二惡英，被世界各國列為危險廢棄物(中國，代碼為HW18)。因此，飛灰在填埋和資源化利用前必須經過嚴格的處置。近年來，國內外開展了多種飛灰處置技術的研究，包括固化穩定化、分離萃取、燒結熔融等熱處理、及炭/鐵漿等其它方法。但大規模工業化的處置技術主要集中于2種：螯合劑穩定化后填埋處置和水泥窯協同處置或燒結陶粒資源化利用。

飛灰經螯合劑穩定化后填埋處置，一般采用粉狀壓實、壓球、噸塊或磚塊成型的方式，均屬于干法處置。飛灰干法填埋處置存在以下幾個問題：(1)飛灰成分波動大，干法攪拌不能實現較優的均化效果，螯合劑作用不能有效發揮，用量不易穩定控制，解毒效果不穩定；或為了保證螯合效果，添加過量螯合劑，藥劑成本增加；(2)飛灰中含有大量微細粉塵，暴露在環境中極易形成PM 2.5污染源，常規的干法填埋處理雖有噴水加濕、機械碾壓、預成型等抑塵措施，但仍無法避免對填埋場周邊環境的影響；(3)新灰填埋時常伴有刺鼻的氨味，極易引發附近居民的不滿，甚至引發群體事件；(4)由于飛灰穩定化后的強度問題，僅能利用地面以下的空間，在坑內填埋處置，不能利用地面以上的空間，導致庫容利用率低；(5)夏秋雨季，填埋坑內可能會形成泥漿，使得填埋操作無法進行；(6)不可避免存在填埋場滲濾液的處理問題，增加額外處理成本。

飛灰水泥窯協同處置資源化利用方面，由于飛灰中含有高濃度氯鹽，進水泥窯協同處置前，必須經過水洗預處理。通過水洗、固液分離，水洗飛灰除去大部分氯鹽、并烘干后進入水泥窯處置；其中，水洗過程的水洗效果和固液分離是關鍵步驟，國內外科技工作者也做了大量的研究工作。中國專利文獻CN 101182144 A、CN 101773924 B、CN 102126837 B、CN 102173611 B、CN 105107820 A、CN 105080936 A、CN 105327927 A、CN 105481274 A、CN 105502977 A等公開的飛灰水洗固液分離技術，主要集中于板框壓濾、真空帶式壓濾、臥式離心脫水等。由于垃圾焚燒飛灰中CaO含量高、粒徑小、比表大、親水性好的特點，板框壓濾及真空過濾抽濾過程中出現濾布堵塞和腐蝕嚴重、固液分離效果差以及不能連續穩定運行的問題，造成分離后泥餅含水率高，飛灰中氯離子去除效果差，同時處置能力低；而臥式離心脫水設備對于細粒級飛灰的處理，也難以達到穩定的效果；另外水洗設備投資、占地面積及維護費用較大。另一方面，飛灰水洗后的廢水具有高pH、高重金屬濃度、高氯鹽的特點，由于污染物含量高，禁止直接排放；目前的常規做法是對飛灰水洗后的廢水進行藥劑除雜、絮凝沉淀后，將上清液蒸發結晶提鹽，提鹽后的清液作為洗灰水循環利用。存在的問題是：進蒸發結晶的上清液濃度沒有做過濃縮處理，導致蒸發結晶提鹽過程設備投資大、運行成本高；如果采用自然蒸發的方式將進蒸發結晶系統的上清液濃縮，基本不耗費處理成本，技術上可行，但該方法占用大量的土地，水洗預處理技術的實施地點一般在水泥廠，無法提供上清液自然蒸發濃縮所需的土地面積，故實際實施不可行；如果不將其中的氯鹽提取出來而直接循環利用，則可節省蒸發結晶的成本，但飛灰水洗氯鹽去除效果極差，不能發揮飛灰水洗預處理的作用。

由于飛灰傳統干法填埋具有螯合成本高、粉塵污染、氨味散逸、填埋庫容利用率低、雨季影響填埋作業、填埋場滲濾處理等不足，以及飛灰水洗預處理技術在大規模工業應用中存在水洗設備運行不穩定、水洗脫鹽及固液分離效果差、設備占地面積及維護費用大、水洗廢水處理成本高等缺陷，嚴重影響了飛灰安全處理處置技術的經濟性及環保特性。

土工模袋具有透水不透漿的特性，在堤岸、河道治理，地基處理，淤泥處置，尾礦筑壩等領域有工程應用，國內外科技工作者也做了大量的研究工作。公開號為CN 101486526 B和CN 102367193 B專利提出用土工織物袋或濾袋填埋處理污泥的方法，公開號為CN 101693590 B和CN 102493397 B專利提出采用土工布袋對重金屬污染淤泥進行處理并原位治理填埋造島資源化的方法；公開號為CN 102182193 A、CN 104912087 B和CN 105672318 A專利提出采用模袋及進行選礦尾礦堆壩的方法；上述專利公開的土工模袋處理污泥以及進行尾礦堆壩的方法，僅利用了土工模袋常規的透水不透漿的基本特性，對污泥或尾礦進行脫水減容，而且無需重點考慮土工模袋排出液的處理問題。

由于城市污泥、尾礦等屬于一般固體廢棄物，而生活垃圾焚燒飛灰屬于危險廢棄物(中國，代碼為HW18)，如果將上述技術簡單的移植到生活垃圾焚燒飛灰的處置領域，會產生以下問題：(1)環保問題：危廢處置后的產物以及處置過程中產生的廢渣、廢水等有嚴格的標準要求，與污泥、尾礦等一般固體廢棄物有嚴格的不同；(2)技術問題：1)污泥、尾礦含水50～95％，屬于含水物料，采用模袋處理，僅需考慮脫水減容問題；而飛灰含水1～2％，屬于干物料，采用模袋處理，需同時考慮制漿以及脫水處理，而且制漿環節對后續的脫水效果有較大的影響，并要求在整個處理過程中完成飛灰作為危險廢棄物的無害化處置；2)污泥或尾礦等固廢處理所用模袋，容易受到雨水的滲透，影響模袋內污泥或尾礦固結體的強度。

由于飛灰傳統干法填埋和飛灰水洗預處理技術在大規模工業應用中存在的上述缺陷和不足，以及將模袋簡單移植到生活垃圾焚燒飛灰的處置領域將導致技術和環保等方面的問題。因此，開發一種能夠避免飛灰傳統干法填埋、飛灰水洗預處理技術工業應用中存在的不足，技術可行、環保、投資及運行成本低的系統，對于生活垃圾焚燒飛灰無害化、減量化、資源化處置意義重大。

技術實現要素：

本實用新型為解決飛灰干法填埋、飛灰普通水洗預處理等公知技術中存在的缺陷而提供一種生活垃圾焚燒飛灰濕法模袋處理系統，該系統能夠有效避免飛灰傳統干法填埋、飛灰水洗預處理技術工業應用中存在的不足，實現飛灰均化、解毒、脫鹽、自發水化成型、填埋一體化處理，也為后續的飛灰資源化利用奠定了基礎，處理成本低，能夠應用于大規模的工業生產。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種生活垃圾焚燒飛灰濕法模袋處理系統，包括密閉制漿池2、料漿輸送管道3、改性模袋4、自然蒸發系統5、儲液池6和排出液處理系統7，所述密閉制漿池進口與飛灰運輸罐車1出口連接，所述料漿輸送管道進口與密閉制漿池出口連接，所述料漿輸送管道出口與改性模袋灰漿進口連接；所述改性模袋設有排液口，所述排液口通過排出液集液管道與自然蒸發濃縮系統進口連接；所述自然蒸發濃縮系統出口與儲液池進口連接；所述儲液池出口與排出液處理系統進口連接，排出液處理系統出口通過管道與密閉制漿池進口連接。

所述改性模袋為將模袋外表面噴涂拒水整理劑進行改性，拒水整理劑在溶液pH 2～14范圍能保證正常性能的發揮；

所述密閉制漿池與飛灰運輸罐車的連接管道上設有閥門10-1和流量計10-2；

所述密閉制漿池內部設有攪拌裝置；

所述料漿輸送管道上設有渣漿泵，當密閉制漿池與改性模袋之間的高度落差，無法使飛灰料漿通過自重自流進改性模袋中時，用于將飛灰料漿泵送至改性模袋中；

所述料漿輸送管道內的擾流裝置，為管道內壁螺紋、周向均勻分布的平板或螺旋葉片中的一種；

所述排出液處理系統為排出液過濾除雜系統13，或排出液過濾除雜系統和蒸發結晶提鹽系統14的組合；

所述排出液處理系統與密閉制漿池的連接管道上設有循環泵12-1、閥門12-2、流量計12-3、重金屬穩定或浸提藥劑和二惡英提取藥劑添加口8、以及新水補給口9。

所述排出液過濾除雜系統，為絮凝沉淀池、陶瓷膜、微濾膜、納濾膜、RO膜中的一種或幾種的組合

所述蒸發結晶提鹽系統，為機械蒸汽再壓縮結晶、多效蒸發結晶中的任意一種。

本實用新型具有的優點和積極效果是：

(1)實現飛灰均化、解毒、脫鹽、自發水化成型、填埋一體化處理。

通過飛灰制漿、飛灰料漿輸送和飛灰料漿脫水/水化固結3個環節，以簡化的處理工序，充分且同時實現了飛灰均化、解毒和脫鹽，解決了相同/不同批次飛灰性質波動性大、處理過程多變、飛灰解毒過程解毒不徹底或藥劑添加量大(本實用新型與傳統干法填埋相比，可降低重金屬螯合劑添加成本10～20％，同時可有效提取飛灰中的二惡英類污染物)、普通快速水洗耗水量大且脫鹽效率低的問題(本實用新型結合了攪拌水洗、靜置水浸、緩慢排水過程，脫鹽更充分)。

本實用新型通過工藝集成、創新，充分利用了飛灰的自發水化特性，飛灰在模袋的受限空間內、在水浸靜置過程中，更有利于飛灰固相顆粒之間發生自發水化反應，激發出火山灰活性，結合模袋的緩慢排水過程，無需添加固化劑，即可實現飛灰的自發固化成型，且固化體強度隨著靜置時間增加而不斷增強，此工藝特征區別于利用模袋處理污泥、尾礦等固廢，并優于現有的飛灰料漿機械脫水技術和飛灰添加固化劑固化成型技術。

飛灰模袋固結體既可利用現有的填埋坑進行填埋，又可利用填埋區地面以上的空間堆壩填埋，與傳統干法填埋相比，庫容利用系數擴大1倍以上，相當于降低了飛灰的處置成本，并可極大緩解城市土地資源緊張的難題。基于飛灰濕法模袋處理技術，采用在現有垃圾堆體外圍堆壩或者飛灰填埋坑地面堆壩的方式，還可作為目前生活垃圾填埋場或飛灰安全填埋場的應急擴容手段，短時間內緩解生活垃圾或飛灰的出路問題。

(2)通過在模袋外表面噴涂拒水整理劑，對模袋進行改性，可防止雨水或模袋排出液對袋內飛灰的沖刷與浸潤，并使模袋具有自清潔功能，便于清除模袋表面的泥灰積垢，降低模袋內外表面間的排水傳質阻力，加快袋內水分的瀝出速度；同時，消除外部進水對模袋內已固結塊體的影響，避免已固結塊體的重新吸水膨脹與進裂導致的固結體強度下降問題。

(3)采用本系統對飛灰進行填埋，無粉塵污染、無廢水排放、無氨味散逸；并可用垃圾滲濾液RO濃液替代飛灰制漿水，節省RO濃液的處置成本；另外，還可協同處置飛灰填埋場的滲濾液，實現飛灰填埋場滲濾液零排放。

(4)采用本系統對飛灰進行處理，經過飛灰制漿、飛灰料漿輸送和飛灰料漿脫水/水化固結3個環節，實現水洗和水浸脫鹽，無需傳統飛灰水洗預處理技術中的大型沉淀池、固液分離等設備，設備投資低、占地面積小、基本沒有維護費用，并可適應任何粒級類型的飛灰，尤其適合目前飛灰水洗預處理技術難以處理的高CaO含量的飛灰。

(5)本實用新型在模袋緩慢排水固結的同時，可利用填埋場空間和填埋場土工膜等組成的防滲設施對模袋排出液進行自然蒸發濃縮，在不額外延長處理時間、增加處理成本的前提下，減少處理液的總量，提高進蒸發結晶系統的溶液濃度，降低了后續蒸發結晶的設備投資及運行成本，解決了由于自然蒸發濃縮系統占地面積大而無法在水泥廠等場合應用的難題。

(6)脫水固結后模袋體內的飛灰含水率、二惡英、重金屬浸出指標滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)要求，飛灰氯鹽去除率60～90％。

附圖說明

圖1為生活垃圾焚燒飛灰濕法模袋處理系統示意圖。

圖中：1是飛灰運輸罐車、2是密閉制漿池、3是料漿輸送管道、4是改性模袋、5是自然蒸發濃縮系統、6是儲液池、7是排出液處理系統、8是重金屬穩定/浸提藥劑和二惡英提取劑添加口、9是新制漿水補充口、10是飛灰流量控制組件、11是循環泵、12是清液流量控制組件、13是排出液過濾除雜系統、14是蒸發結晶提鹽系統、10-1是閥門、10-2是飛灰質量流量計、12-1循環泵、12-2閥門、12-3流量計

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

實施例1：來自飛灰運輸罐車1或飛灰儲罐的飛灰，在閥門10-1和飛灰質量流量計10-2的控制下，進入密閉制漿池2，在密閉制漿池內部攪拌裝置的作用下與水攪拌制漿，飛灰和水的比例按重量比1∶5；所用水大部分為經排出液處理系統7中排出液過濾除雜系統13處理后的清液，以及部分補充的垃圾滲濾液RO濃液，在新制漿水補充口9補充；在重金屬穩定/浸提藥劑和二惡英提取劑添加口8，按照比例添加重金屬穩定藥劑和二惡英提取劑，重金屬穩定劑選用硫化物無機螯合劑、添加量為飛灰干基的1％，二惡英提取劑采用十二烷基硫酸鈉陰離子表面活性劑、添加量為飛灰干基的0.5％；密閉制漿池2與改性模袋4之間存在高度落差3m，可使飛灰料漿通過自重自流進改性模袋4中；料漿輸送管道3內的擾流裝置為管道內壁螺紋；模袋材質采用聚氯乙烯，模袋外表面噴涂拒水整理劑含氟有機硅氧烷進行改性(在模袋排出液pH為12.5的工況下能發揮正常性能)；改性模袋充滿飛灰料漿后靜置6天，實現完全均化、飛灰解毒無害化、脫鹽和脫水/水化固結；改性模袋4的排水進入自然蒸發濃縮系統5，模袋排出液在自然蒸發濃縮系統5中通過自然蒸發的方式，濃度進一步濃縮1倍左右，由循環泵11泵送至儲液池6后，進排出液處理系統7，由排出液過濾除雜系統13組成，采用二級陶瓷膜+納濾膜組合系統，將模袋排出液進行重金屬和二惡英回收后，直接作為飛灰制漿水循環利用。

脫水/水化固結后模袋體內的飛灰含水率、二惡英、重金屬浸出指標滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)要求，其中脫水/水化固結后模袋內的飛灰含水率＜15％，二惡英含量＜0.5μg TEQ/kg，重金屬浸出如下表所示，

表1脫水/水化固結后模袋體內飛灰重金屬浸出濃度(單位：mg/L)

脫水/水化固結后模袋內的飛灰的脫鹽率80.5％；脫水/水化固結后模袋體的填埋位置為飛灰安全填埋場或生活垃圾衛生填埋場、分區填埋，采用填埋坑填埋和合理利用地面以上的空間進行堆壩填埋的方式，填埋時無粉塵污染、無廢水排放、無氨味散逸，與傳統干法填埋相比，庫容利用系數擴大1.35倍，相當于降低了飛灰的處置成本，并可極大緩解城市土地資源緊張的難題；并可協同處置垃圾滲濾液RO濃液2～3m³/t飛灰。

實施例2：自飛灰運輸罐車1或飛灰儲罐的飛灰，在閥門10-1和飛灰質量流量計10-2的控制下，進入密閉制漿池2，在密閉制漿池內部攪拌裝置的作用下與水攪拌制漿，飛灰和水的比例按重量比1∶10；所用水大部分為經排出液處理系統7中排出液過濾除雜系統13和蒸發結晶提鹽系統14處理后的清液，以及部分補充的新水，在新制漿水補充口9補充；在重金屬穩定/浸提藥劑和二惡英提取劑添加口8，按照比例添加重金屬浸提藥劑和二惡英提取劑，重金屬浸提劑選用純醋酸、添加量為飛灰干基的8％，二惡英提取劑采用丙酮、添加量為飛灰干基的0.7％；密閉制漿池2與改性模袋4之間無高度落差，飛灰料漿泵送至改性模袋4中；料漿輸送管道3內的擾流裝置為管道內壁周向均勻分布的螺旋葉片；模袋材質采用聚氯乙烯，模袋外表面噴涂拒水整理劑含氟有機硅氧烷進行改性(在模袋排出液pH為5.5的工況下能發揮正常性能)；改性模袋充滿飛灰料漿后靜置9天，實現完全均化、飛灰解毒無害化、脫鹽和脫水/水化固結；改性模袋4的排水進入自然蒸發濃縮系統5，模袋排出液在自然蒸發濃縮系統5中通過自然蒸發的方式，濃度進一步濃縮1.2倍左右，由循環泵11泵送至儲液池6后，進排出液處理系統7；排出液處理系統7包括排出液過濾除雜系統13和蒸發結晶提鹽系統14，采用二級陶瓷膜+納濾膜組合系統，將模袋排出液進行重金屬和二惡英回收后，進入機械蒸汽再壓縮結晶提鹽系統，處理后的清液作為飛灰制漿水循環利用。

脫水/水化固結后模袋體內的飛灰含水率、二惡英、重金屬浸出指標滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)要求，其中脫水/水化固結后模袋內的飛灰含水率＜15％，二惡英含量＜0.5μg TEQ/kg，重金屬浸出如下表所示，

表2脫水/水化固結后模袋體內飛灰重金屬浸出濃度(單位：mg/L)

脫水/水化固結后模袋內的飛灰的脫鹽率95％，脫鹽后的飛灰可以進行填埋處置也可以進行資源化利用；脫水/水化固結后模袋體的填埋位置為飛灰安全填埋場或生活垃圾衛生填埋場、分區填埋，采用填埋坑填埋和合理利用地面以上的空間進行堆壩填埋的方式，填埋時無粉塵污染、無廢水排放、無氨味散逸，與傳統干法填埋相比，庫容利用系數擴大1.35倍，相當于降低了飛灰的處置成本，并可極大緩解城市土地資源緊張的難題。也可將飛灰從模袋體中取出進行資源化利用，資源化利用方式為高溫燒結陶粒等。

上述改性模袋4的主要作用為：將來自密閉制漿池2的飛灰料漿，通過自然脫水或強制脫水，單獨或綜合的脫水方式，在飛灰制漿和飛灰料漿輸送環節水洗脫鹽的基礎上，進行水浸脫鹽，脫除飛灰中的氯鹽并逐步脫水/水化固結；同時，在重金屬穩定/浸提劑、二惡英提取劑的作用下，以及在飛灰制漿和飛灰料漿輸送環節預解毒和強化解毒的基礎上，達到飛灰重金屬和二惡英解毒的目的，實現飛灰無害化處置。飛灰在改性模袋4中，可同時實現飛灰均化、解毒、脫鹽、脫水/水化固結成型；固結成型后的模袋體可以在安全填埋場或衛生填埋場進行填埋處置，也可以將飛灰從模袋中取出進行資源化利用。上述排出液處理系統7的主要作用為飛灰制漿水回收，實現廢水零排放；模袋排出液進排出液處理系統7前，利用填埋場的空間進行自然蒸發濃縮，不額外增加投資及運行成本，降低排出液處理成本。

通過排出液過濾除雜系統13處理過的排出液，作為飛灰制漿水循環利用時，脫水/水化固結后模袋體內的飛灰適宜采用填埋的方式處置；通過排出液過濾除雜系統13和蒸發結晶提鹽系統14聯合處理過的清液，作為飛灰制漿循環水利用時，脫水/水化固結后模袋體內的飛灰可以填埋處置或進行資源化利用。

盡管上面結合附圖對本實用新型的優選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內。