一種去除垃圾焚燒飛灰中重金屬的膜分離及濃縮系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本發(fā)明涉及垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種去除垃圾焚燒飛灰中重金屬的膜分咼及濃縮系統(tǒng)。
[【背景技術(shù)】]
[0002]隨著社會的進(jìn)步以及人民生活水平的提高，城市生活垃圾的產(chǎn)量也是急劇增加，目前的處理技術(shù)主要依靠填埋、堆肥和焚燒。但是隨著填埋、堆肥場地的限制，很多城市土地緊張而導(dǎo)致填埋日趨飽和。而垃圾焚燒具有處理速度快、占地面積小、減量化效果好的優(yōu)勢，目前國內(nèi)外城市垃圾越來越傾向于采用焚燒法。日本、美國及歐洲大部分國家已經(jīng)普遍采用焚燒法，部分國家和地區(qū)的焚燒率甚至達(dá)到90 %以上。
[0003]目前，我國已建成投用的有140多家垃圾焚燒發(fā)電廠，在立項的總數(shù)超過400家。按照規(guī)劃，到2015年底全國城鎮(zhèn)焚燒處理設(shè)施能力達(dá)到無害化處理總能力的35%以上，屆時我國垃圾焚燒能力將超過七千萬噸每年。此外，我國還有300多座醫(yī)療垃圾焚燒廠在運行。但是生活垃圾焚燒后將產(chǎn)生3-5%的飛灰，即在煙氣凈化系統(tǒng)中收集的殘渣。因為飛灰具有較高浸出濃度的重金屬，我國和世界上很多國家都將垃圾焚燒飛灰列為危險廢物，需要安全處理處置。
[0004]當(dāng)今對于飛灰處理技術(shù)的研究主要有兩個方向，其一是采用固化的方法將飛灰中的重金屬進(jìn)行固定，然后進(jìn)行填埋處理，如水泥固化技術(shù)、燒結(jié)技術(shù)、螯合技術(shù)、熔融固化等。其二是利用浸提技術(shù)將飛灰中的重金屬溶解浸出，而后采用沉淀或者電解的方法實現(xiàn)重金屬的回收，處理后的飛灰不存在重金屬浸出風(fēng)險，可以按照一般廢物進(jìn)行處理或者直接資源化利用，國外在此方面的研究較多。
[0005]其中，固化的方法只是將飛灰中的重金屬固定在某種特定結(jié)構(gòu)里，減緩重金屬的浸出，但從長遠(yuǎn)來看，這些重金屬遲早會在特定的環(huán)境下浸出而進(jìn)一步污染環(huán)境，因此不是從根本上解決重金屬的污染問題。而浸提技術(shù)可以從飛灰中回收重金屬，因此日益受到環(huán)保工作者的重視。但是，目前的浸提技術(shù)一般是采用強(qiáng)酸將重金屬溶解在溶液中，然后進(jìn)行化學(xué)沉淀，沉淀后分離殘灰和廢液。但飛灰粒徑非常小，與廢液分離困難，過濾不完全很容易導(dǎo)致含高濃度重金屬的廢液混入殘灰。且該工藝路線操作繁瑣、且產(chǎn)生廢水、廢酸等二次污染。
[0006]而膜分離技術(shù)是近40年來發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的分離技術(shù)。膜分離是一個物理過程，其基本原理是在濃度差、壓力差、電位差等驅(qū)動力下，利用具有選擇透過性功能的薄膜把料液中的溶質(zhì)、雜質(zhì)、溶劑等進(jìn)行分離或濃縮的過程。膜分離過程是一個動態(tài)過濾過程，分離是在流動狀態(tài)下完成的，被截留的物質(zhì)會在膜表面堆積，過濾速度會逐漸衰減，并逐漸達(dá)到一個平衡，此時可以通過膜的清洗進(jìn)行過濾性能的恢復(fù)。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種去除垃圾焚燒飛灰中重金屬的膜分離及濃縮系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水及浸提液在膜系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)使用，沒有二次廢水廢液產(chǎn)生，且飛灰與浸提液通過膜技術(shù)達(dá)到高效分離，徹底解決了飛灰與重金屬交叉污染的難題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的設(shè)計一種去除垃圾焚燒飛灰中重金屬的膜分離及濃縮系統(tǒng)，包括清洗槽3、沉淀槽4、浸提槽6和壓濾機(jī)9，所述清洗槽3的飛灰進(jìn)口通過管道連接垃圾焚燒車間I的飛灰出口，所述清洗槽3上設(shè)有自來水進(jìn)水口，所述清洗槽3中設(shè)有攪拌裝置10以及精細(xì)曝氣系統(tǒng)11，所述清洗槽3的上清液出口連接沉淀槽4的飛灰進(jìn)口，所述沉淀槽4的上清液出口連接一級膜過濾系統(tǒng)5的進(jìn)口，所述一級膜過濾系統(tǒng)5的回流液出口通過管道連接沉淀槽4的回流口，所述一級膜過濾系統(tǒng)5的透過液出口通過管道連接清洗槽3的回流口，所述沉淀槽4底部的飛灰出口連接浸提槽6的飛灰進(jìn)口，所述浸提槽6中設(shè)有精細(xì)曝氣系統(tǒng)11，所述浸提槽6上設(shè)有酸投入口以及表面活性劑投入口，所述浸提槽6的上清液出口連接二級膜過濾系統(tǒng)7的進(jìn)口，所述二級膜過濾系統(tǒng)7的回流液出口通過管道連接浸提槽6的回流口一，所述二級膜過濾系統(tǒng)7的透過液出口連接三級膜濃縮系統(tǒng)8的進(jìn)口，所述三級膜濃縮系統(tǒng)8的透過液出口通過管道連接浸提槽6的回流口二，所述三級膜濃縮系統(tǒng)8上設(shè)有重金屬濃縮液出口，所述浸提槽6底部的飛灰出口連接壓濾機(jī)9的飛灰進(jìn)口，所述壓濾機(jī)9的濾液出口通過管道連接浸提槽6的回流口三，所述壓濾機(jī)9上設(shè)有無害化飛灰出口。
[0009]所述沉淀槽4中設(shè)有斜管，所述精細(xì)曝氣系統(tǒng)11通過管道連接鼓風(fēng)機(jī)23。
[0010]所述沉淀槽4的上清液出口通過原水栗18連接一級膜過濾系統(tǒng)5的進(jìn)口，所述浸提槽6的上清液出口通過原水栗18連接二級膜過濾系統(tǒng)7的進(jìn)口，所述二級膜過濾系統(tǒng)7的透過液出口通過原水栗18連接三級膜濃縮系統(tǒng)8的進(jìn)口，所述浸提槽6底部的飛灰出口通過污泥栗24連接壓濾機(jī)9的飛灰進(jìn)口。
[0011]所述一級膜過濾系統(tǒng)5、二級膜過濾系統(tǒng)7、三級膜濃縮系統(tǒng)8的膜形式均采用平板式、卷式、管式或中空纖維式。
[0012]所述一級膜過濾系統(tǒng)5、二級膜過濾系統(tǒng)7均采用錯流式管式膜形式，所述一級膜過濾系統(tǒng)5、二級膜過濾系統(tǒng)7的管式膜過濾流速為2-5m/s，所述三級膜濃縮系統(tǒng)8的膜形式采用卷式。
[0013]所述一級膜過濾系統(tǒng)5、二級膜過濾系統(tǒng)7采用的膜的分離孔徑均為0.01-lum。
[0014]所述一級膜過濾系統(tǒng)5、二級膜過濾系統(tǒng)7采用的膜的分離孔徑均為0.05um。
[0015]所述清洗槽3及浸提槽6中的精細(xì)曝氣風(fēng)量均為10-1000L/min/m2。
[0016]所述一級膜過濾系統(tǒng)5、二級膜過濾系統(tǒng)7采用的膜材質(zhì)均為有機(jī)材質(zhì)，所述有機(jī)材質(zhì)包括 PVDF、PE、PVC、PP、PS。
[0017]所述一級膜過濾系統(tǒng)5、二級膜過濾系統(tǒng)7采用的膜材質(zhì)均為無機(jī)材質(zhì)，所述無機(jī)材質(zhì)包括陶瓷、不銹鋼。
[0018]本發(fā)明同現(xiàn)有的飛灰中重金屬處理技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0019](I)飛灰清洗效率高，重金屬浸提效率高；
[0020](2)清洗廢水利用膜系統(tǒng)凈化后回收利用，沒有污水產(chǎn)生；
[0021](3)浸提液與飛灰利用膜系統(tǒng)進(jìn)行分離，固液分離效率極高；
[0022](4)高倍濃縮膜系統(tǒng)對浸提液濃縮，獲得的濃縮液中重金屬含量高，有利于資源回收；
[0023](5)高倍濃縮膜系統(tǒng)的產(chǎn)水回用到浸提槽，沒有廢液產(chǎn)生；
[0024](6)壓濾機(jī)滲出液返回浸提槽，沒有廢液產(chǎn)生；
[0025](7)系統(tǒng)自動化程度高、運行維護(hù)簡單、價格低廉，投資省，系統(tǒng)資源回收效率高；
[0026]綜上:本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的浸提效率不高、飛灰與浸提液分離不徹底、產(chǎn)生廢水廢液二次污染等缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水及浸提液在膜系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)使用，沒有二次廢水廢液產(chǎn)生，同時，飛灰與浸提液通過膜技術(shù)達(dá)到高效分離，徹底解決了飛灰與重金屬交叉污染的難題。
[【附圖說明】]
[0027]圖1是本發(fā)明的工藝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中:1、垃圾焚燒車間2、飛灰3、清洗槽4、沉淀槽5、一級膜過濾系統(tǒng)6、浸提槽7、二級膜過濾系統(tǒng)8、三級膜濃縮系統(tǒng)9、壓濾機(jī)10、攪拌裝置11、精細(xì)曝氣系統(tǒng)12、酸13、表面活性劑14、一級膜回流液15、一級膜透過液16、二級膜回流液17、三級膜透過液18、原水栗19、壓濾機(jī)濾液20、無害化飛灰21、重金屬濃縮液22、自來水23、鼓風(fēng)機(jī)24、污泥栗。
[【具體實施方式】]
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作以下進(jìn)一步說明:
[0030]如附圖所示，本發(fā)明包括:清洗槽3、沉淀槽4、浸提槽6和壓濾機(jī)9，清洗槽3的飛灰進(jìn)口通過管道連接垃圾焚燒車間I的飛灰出口，清洗槽3上設(shè)有自來水進(jìn)水口，清洗槽3中設(shè)有攪拌裝置10以及精細(xì)曝氣系統(tǒng)11，清洗槽3的上清液出口連接沉淀槽4的飛灰進(jìn)口，沉淀槽4的上清液出口通過原水栗18連接一級膜過濾系統(tǒng)5的進(jìn)口，一級膜過濾系統(tǒng)5的回流液出口通過管道連接沉淀槽4的回流口，一級膜過濾系統(tǒng)5的透過液出口通過管道連接清洗槽3的回流口，沉淀槽4底部的飛灰出口連接浸提槽6的飛灰進(jìn)口，浸提槽6中設(shè)有精細(xì)曝氣系統(tǒng)11，浸提槽6上設(shè)有酸投入口以及表面活性劑投入口，浸提槽6的上清液出口通過原水栗18連接二級膜過濾系統(tǒng)7的進(jìn)口，二級膜過濾系統(tǒng)7的回流液出口通過管道連接浸提槽6的回流口一，二級膜過濾系統(tǒng)7的透過液出口通過原水栗18連接三級膜濃縮系統(tǒng)8的進(jìn)口，三級膜濃縮系統(tǒng)8的透過液出口通過管道連接浸提槽6的回流口二，三級膜濃縮系統(tǒng)8上設(shè)有重金屬濃縮液出口，浸提槽6底部的飛灰出口通過污泥栗24連接壓濾機(jī)9的飛灰進(jìn)口，壓濾機(jī)9的濾液出口通過管道連接浸提槽6的回流口三，壓濾機(jī)9上設(shè)有無害化飛灰出口。
[0031]本發(fā)明的清洗槽中設(shè)有精細(xì)曝氣系統(tǒng)，以配合攪拌，提高飛灰清洗效率；沉淀槽中設(shè)有斜管，能夠顯著提高飛灰沉淀效率；沉淀槽上清液經(jīng)過一級膜過濾系統(tǒng)澄清后，返回清洗槽，實現(xiàn)回收利用；一級膜過濾系統(tǒng)可采用平板式、卷式、管式、中空纖維式等膜形式，優(yōu)選錯流式管式膜系統(tǒng)，不易堵塞，通量大，濃縮液返回沉淀槽進(jìn)一步沉淀；一級膜過濾系統(tǒng)所采用的膜的分離孔徑在0.0l-1um之間，優(yōu)選0.05um ;一級膜過濾系統(tǒng)所采用的膜材質(zhì)可以是有機(jī)材質(zhì)，諸如PVDF、PE、PVC、PP、PS等，也可以是無機(jī)材質(zhì)，諸如陶瓷、不銹鋼等，且并不局限于此；一級膜過濾系統(tǒng)所用管式膜過濾流速在2-5m/s，沖刷效果好，不易堵塞；浸提槽中設(shè)有精細(xì)曝氣系統(tǒng)，并投加酸、表面活性劑，從而提高了重金屬的浸出效率