申请日2016.08.31
公开(公告)日2017.09.15
IPC分类号C02F9/04; B09B3/00; B01J20/18; C02F1/72; C02F101/30; C02F101/20; C02F103/06
摘要
本实用新型涉及一种垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统，所述协同处理系统包括预处理单元、换热单元、氧化基质单元、反应单元以及分离单元。本实用新型的垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统利用处于亚临界或者临界状态下的溶剂具有极强的氧化性，同时处理飞灰中的二恶英及飞灰和垃圾渗滤液中的重金属和有机污染物。与此同时，本实用新型的处理系统设备简单，处理成本低廉，并对二恶英及有机污染物的处理效率极高，重金属离子经处理后具有较强的稳定性，使得处理后的固体物可实现无害化处理或者资源化利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统，其特征在于：所述协同处理系统包括预处理单元、换热单元、氧化基质单元、反应单元以及分离单元;
所述预处理单元包括储存垃圾焚烧飞灰的飞灰储罐(1)、储存水的水储罐(3)、与所述飞灰储罐(1)和水储罐(3)相连接的水洗反应器(2)、与所述水洗反应器(2)相连的第一固液分离器(6)以及与所述第一固液分离器(6)相连的第一水处理器(7)，
所述换热单元包括与所述第一固液分离器(6)相连接的预热换热器(5)、与反应单元相连接的冷却换热器(10)以及设置在所述预热换热器(5)和冷却换热器(10)之间的导热油锅炉(11)，
所述氧化基质单元包括空压机(12)、与所述空压机(12)相连接的分子筛吸附塔(13)以及与所述分子筛吸附塔(13)相连接的增压机(14)，
反应单元包括储存垃圾渗滤液的垃圾渗滤液储罐(8)以及分别与所述垃圾渗滤液储罐(8)、预热换热器(5)、冷却换热器(10)、增压机(14)相连的反应器(4)，
所述分离单元包括与所述冷却换热器(10)相连接的气液分离器(15)、与所述气液分离器(15)相连接的第二固液分离器(16)以及与所述第二固液分离器(16)相连的第二水处理器(9)，所述第二水处理器(9)与水储罐(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的协同处理系统，其特征在于：所述预热换热器(5)和冷却换热器(10)均为套管换热，导热介质为导热油。
3.根据权利要求2所述的协同处理系统，其特征在于：所述套管的外管包覆保温隔热材料。
4.根据权利要求1所述的协同处理系统，其特征在于：所述反应器(4)为塔式平推流反应器，并且所述反应器(4)内部不设折流挡板或者设置短折流挡板，所述短折流挡板为宽度在10～30cm的圆环 形挡板。
5.根据权利要求1所述的协同处理系统，其特征在于：所述气液分离器(15)采用立式两相气液分离器，并且所述气液分离器(15)的顶端采用丝网捕雾气。
6.根据权利要求1所述的协同处理系统，其特征在于：所述第一固液分离器(6)、第二固液分离器(16)均为离心分离机。
说明书
一种垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种处理垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的处理系统，特别是涉及一种垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统。
背景技术
垃圾焚烧飞灰是垃圾焚烧后在热回收利用系统、烟气净化系统收集的物质。主要来自余热锅炉产生的底灰、反应塔产生的底灰和布袋除尘器收集的粉尘。其中含有大量的重金属和二恶英等剧毒污染物，属于国家规定的危险废物(编号：HW18)，必须进行安全处置。
飞灰的重要特性也是处置的难点是含有二恶英、重金属，并且可溶氯盐含量高。飞灰粒度细，垃圾焚烧产生的二恶英有很大一部分吸附在飞灰表面。同时，飞灰中还含有较高浓度的Pb、Zn、Cr以及Cd等多种有害重金属(如Pb含量高达750～3500mg/kg，Zn含量高达900～3500mg/kg)。并且，垃圾焚烧飞灰中含有大量的可溶氯盐是制约飞灰处置的关键因素，其含量最高可达25%以上。
焚烧飞灰处置方法主要有：水泥固化法、沥青固化法、化学药剂处置法、烧结处置法和熔融处置法等。
水泥固化法在碳酸化(酸化)的作用下，固化体中的重金属及无机盐大部分随着时间的推移将被雨水逐渐溶出，对环境存在着长期的、潜在的威胁。考虑到这些问题飞灰处置场建设和运行的标准将大大提高，水泥固化后增容，运行成本增加，限制了该方法的长期应用。
沥青固化法在处置过程中，必须将飞灰的粒径大小及水分加以适当调整，同时尽量去除杂质，以便使沥青的包覆层能完全覆盖处置物。处置能力低，沥青使用量大，成本高，较难得到推广使用。
在处理未经均化的飞灰时，若采用化学药剂处置法处置，则高分 子螯合剂添加成本会相对较高。由于飞灰组分及重金属存在形态的复杂性，以及对其反应机理缺乏足够的认识和研究，因此，稳定剂市场鱼目混珠、水平参差不齐。
目前，国内除上海、广州、深圳、大连等主要城市的垃圾焚烧厂对焚烧飞灰进行了安全处置之外，大多数垃圾焚烧厂还没有对焚烧飞灰进行必要的妥善处置。常见的方式是采用简易水泥固化和石灰稳定化的方式，但这些处置方式对重金属长期稳定化的效果并不理想，对二恶英类物质的去除和控制作用也很有限，以石灰稳定化处置为例，在低pH值环境中重金属会再度浸出，而造成二次污染。
垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度废水。垃圾渗滤液的水质相当复杂，一般含有高浓度有机物、重金属盐及氨氮，垃圾渗滤液不仅污染土壤及地表水源，还会对地下水造成污染，对于垃圾渗滤液中COD及氨氮的去除已有许多研究，一般多采用生物法处置，但是处置效果不理想，且运行成本相对较高。
在通常情况下，这两种废弃物都是分别处理，所以处理成本高，处理稳定性低。因此，寻找一种处理工艺、处理设备简单，处理成本低廉，并且处理效果显著的工艺就显得尤为重要了。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统，以解决现有垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液过程中资源消耗大、处理效率低、减量小、设备占地面积大、臭味大的难题，实现垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的减量化、无害化协同处理。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统，所述协同处理系统包括预处理单元、换热单元、氧化基质单元、反应单元以及分离单元;
所述预处理单元包括储存垃圾焚烧飞灰的飞灰储罐、储存水的水 储罐、与所述飞灰储罐和水储罐相连接的水洗反应器、与所述水洗反应器相连的第一固液分离器以及与所述第一固液分离器相连的第一水处理器，
所述换热单元包括与所述第一固液分离器相连接的预热换热器、与反应单元相连接的冷却换热器以及设置在所述预热换热器和冷却换热器之间的导热油锅炉，
所述氧化基质单元包括空压机、与所述空压机相连接的分子筛吸附塔以及与所述分子筛吸附塔相连接的增压机，
反应单元包括储存垃圾渗滤液的垃圾渗滤液储罐以及分别与所述垃圾渗滤液储罐、预热换热器、冷却换热器、增压机相连的反应器，
所述分离单元包括与所述冷却换热器相连接的气液分离器、与所述气液分离器相连接的第二固液分离器以及与所述第二固液分离器相连的第二水处理器，所述第二水处理器与水储罐相连接。
优选地，所述预热换热器和冷却换热器均为套管换热，导热介质为导热油。
优选地，所述套管的外管包覆保温隔热材料。
优选地，所述反应器为塔式平推流反应器，并且所述反应器内部不设折流挡板或者设置短折流挡板，所述短折流挡板为宽度在10～30cm的圆环形挡板。
优选地，所述气液分离器采用立式两相气液分离器，并且所述气液分离器的顶端采用丝网捕雾气。
优选地，所述第一固液分离器、第二固液分离器均为离心分离机。
基于上述技术方案，本实用新型的优点是：
本实用新型的垃圾焚烧飞灰和垃圾渗滤液的协同处理系统在碱性水热条件下，利于垃圾焚烧飞灰本身的硅铝钙物质合成类沸石结构，使飞灰中大量的重金属吸附在类沸石结构的孔隙中，降低飞灰中重金属的浸出毒性;在水热条件中，随着密闭反应器中温度和压力都不断升高，大大提高了二恶英在水中的溶解度，有利于提高反应活性，加快二恶英的氧化分解。而垃圾渗滤液中的有机物在高温高压有氧条件 下进行液相氧化，通过氧化放热可以为反应提供一部分热量，通过高效的换热器用反应后的物料预热初始物料，采用封闭式的换热结构，不仅避免了气体直接排放时将带走大量水蒸气，造成热能损失，还能够减少蒸汽的产生，减少了水的相变热消耗的能量，进而减少能量投入，节约运行费用。
与此同时，本实用新型的处理系统设备简单，处理成本低廉，并对二恶英及有机污染物的处理效率极高，重金属离子经处理后具有较强的稳定性，使得处理后的固体物可实现无害化处理或者资源化利用。