本實(shí)用新型涉及一種處理垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的處理系統(tǒng)，特別是涉及一種垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

垃圾焚燒飛灰是垃圾焚燒后在熱回收利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)收集的物質(zhì)。主要來自余熱鍋爐產(chǎn)生的底灰、反應(yīng)塔產(chǎn)生的底灰和布袋除塵器收集的粉塵。其中含有大量的重金屬和二惡英等劇毒污染物，屬于國家規(guī)定的危險廢物(編號：HW18)，必須進(jìn)行安全處置。

飛灰的重要特性也是處置的難點(diǎn)是含有二惡英、重金屬，并且可溶氯鹽含量高。飛灰粒度細(xì)，垃圾焚燒產(chǎn)生的二惡英有很大一部分吸附在飛灰表面。同時，飛灰中還含有較高濃度的Pb、Zn、Cr以及Cd等多種有害重金屬(如Pb含量高達(dá)750～3500mg/kg，Zn含量高達(dá)900～3500mg/kg)。并且，垃圾焚燒飛灰中含有大量的可溶氯鹽是制約飛灰處置的關(guān)鍵因素，其含量最高可達(dá)25％以上。

焚燒飛灰處置方法主要有：水泥固化法、瀝青固化法、化學(xué)藥劑處置法、燒結(jié)處置法和熔融處置法等。

水泥固化法在碳酸化(酸化)的作用下，固化體中的重金屬及無機(jī)鹽大部分隨著時間的推移將被雨水逐漸溶出，對環(huán)境存在著長期的、潛在的威脅。考慮到這些問題飛灰處置場建設(shè)和運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)將大大提高，水泥固化后增容，運(yùn)行成本增加，限制了該方法的長期應(yīng)用。

瀝青固化法在處置過程中，必須將飛灰的粒徑大小及水分加以適當(dāng)調(diào)整，同時盡量去除雜質(zhì)，以便使瀝青的包覆層能完全覆蓋處置物。處置能力低，瀝青使用量大，成本高，較難得到推廣使用。

在處理未經(jīng)均化的飛灰時，若采用化學(xué)藥劑處置法處置，則高分 子螯合劑添加成本會相對較高。由于飛灰組分及重金屬存在形態(tài)的復(fù)雜性，以及對其反應(yīng)機(jī)理缺乏足夠的認(rèn)識和研究，因此，穩(wěn)定劑市場魚目混珠、水平參差不齊。

目前，國內(nèi)除上海、廣州、深圳、大連等主要城市的垃圾焚燒廠對焚燒飛灰進(jìn)行了安全處置之外，大多數(shù)垃圾焚燒廠還沒有對焚燒飛灰進(jìn)行必要的妥善處置。常見的方式是采用簡易水泥固化和石灰穩(wěn)定化的方式，但這些處置方式對重金屬長期穩(wěn)定化的效果并不理想，對二惡英類物質(zhì)的去除和控制作用也很有限，以石灰穩(wěn)定化處置為例，在低pH值環(huán)境中重金屬會再度浸出，而造成二次污染。

垃圾滲濾液是指來源于垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進(jìn)入填埋場的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土層的飽和持水量，并經(jīng)歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度廢水。垃圾滲濾液的水質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜，一般含有高濃度有機(jī)物、重金屬鹽及氨氮，垃圾滲濾液不僅污染土壤及地表水源，還會對地下水造成污染，對于垃圾滲濾液中COD及氨氮的去除已有許多研究，一般多采用生物法處置，但是處置效果不理想，且運(yùn)行成本相對較高。

在通常情況下，這兩種廢棄物都是分別處理，所以處理成本高，處理穩(wěn)定性低。因此，尋找一種處理工藝、處理設(shè)備簡單，處理成本低廉，并且處理效果顯著的工藝就顯得尤為重要了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提出一種垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液過程中資源消耗大、處理效率低、減量小、設(shè)備占地面積大、臭味大的難題，實(shí)現(xiàn)垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的減量化、無害化協(xié)同處理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)，所述協(xié)同處理系統(tǒng)包括預(yù)處理單元、換熱單元、氧化基質(zhì)單元、反應(yīng)單元以及分離單元；

所述預(yù)處理單元包括儲存垃圾焚燒飛灰的飛灰儲罐、儲存水的水 儲罐、與所述飛灰儲罐和水儲罐相連接的水洗反應(yīng)器、與所述水洗反應(yīng)器相連的第一固液分離器以及與所述第一固液分離器相連的第一水處理器，

所述換熱單元包括與所述第一固液分離器相連接的預(yù)熱換熱器、與反應(yīng)單元相連接的冷卻換熱器以及設(shè)置在所述預(yù)熱換熱器和冷卻換熱器之間的導(dǎo)熱油鍋爐，

所述氧化基質(zhì)單元包括空壓機(jī)、與所述空壓機(jī)相連接的分子篩吸附塔以及與所述分子篩吸附塔相連接的增壓機(jī)，

反應(yīng)單元包括儲存垃圾滲濾液的垃圾滲濾液儲罐以及分別與所述垃圾滲濾液儲罐、預(yù)熱換熱器、冷卻換熱器、增壓機(jī)相連的反應(yīng)器，

所述分離單元包括與所述冷卻換熱器相連接的氣液分離器、與所述氣液分離器相連接的第二固液分離器以及與所述第二固液分離器相連的第二水處理器，所述第二水處理器與水儲罐相連接。

優(yōu)選地，所述預(yù)熱換熱器和冷卻換熱器均為套管換熱，導(dǎo)熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油。

優(yōu)選地，所述套管的外管包覆保溫隔熱材料。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)器為塔式平推流反應(yīng)器，并且所述反應(yīng)器內(nèi)部不設(shè)折流擋板或者設(shè)置短折流擋板，所述短折流擋板為寬度在10～30cm的圓環(huán)形擋板。

優(yōu)選地，所述氣液分離器采用立式兩相氣液分離器，并且所述氣液分離器的頂端采用絲網(wǎng)捕霧氣。

優(yōu)選地，所述第一固液分離器、第二固液分離器均為離心分離機(jī)。

基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

本實(shí)用新型的垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)在堿性水熱條件下，利于垃圾焚燒飛灰本身的硅鋁鈣物質(zhì)合成類沸石結(jié)構(gòu)，使飛灰中大量的重金屬吸附在類沸石結(jié)構(gòu)的孔隙中，降低飛灰中重金屬的浸出毒性；在水熱條件中，隨著密閉反應(yīng)器中溫度和壓力都不斷升高，大大提高了二惡英在水中的溶解度，有利于提高反應(yīng)活性，加快二惡英的氧化分解。而垃圾滲濾液中的有機(jī)物在高溫高壓有氧條件 下進(jìn)行液相氧化，通過氧化放熱可以為反應(yīng)提供一部分熱量，通過高效的換熱器用反應(yīng)后的物料預(yù)熱初始物料，采用封閉式的換熱結(jié)構(gòu)，不僅避免了氣體直接排放時將帶走大量水蒸氣，造成熱能損失，還能夠減少蒸汽的產(chǎn)生，減少了水的相變熱消耗的能量，進(jìn)而減少能量投入，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

與此同時，本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)設(shè)備簡單，處理成本低廉，并對二惡英及有機(jī)污染物的處理效率極高，重金屬離子經(jīng)處理后具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，使得處理后的固體物可實(shí)現(xiàn)無害化處理或者資源化利用。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型提供了一種垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)，所述協(xié)同處理系統(tǒng)包括預(yù)處理單元、換熱單元、氧化基質(zhì)單元、反應(yīng)單元以及分離單元。如圖1所示，其中示出了本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式。

具體地，所述預(yù)處理單元包括儲存垃圾焚燒飛灰的飛灰儲罐1、儲存水的水儲罐3、與所述飛灰儲罐1和水儲罐3相連接的水洗反應(yīng)器2、與所述水洗反應(yīng)器2相連的第一固液分離器6以及與所述第一固液分離器6相連的第一水處理器7。

將飛灰、水從飛灰儲罐1、水儲罐3按照固液質(zhì)量比為1:3～1:10的比例加入到水洗反應(yīng)器2中，以300～3000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌20min～60min，之后在第一固液分離器6即離心分離機(jī)上進(jìn)行固液分 離。優(yōu)選地，可重復(fù)上述水洗-分離過程1～2次，以提高水洗效率。在3次水洗后，氯的水洗率可達(dá)到99％以上，對設(shè)備的腐蝕性顯著降低，大幅延長了反應(yīng)器4的使用壽命。通過將飛灰中氯元素及無機(jī)鹽洗出，溶解到水洗液里，減少氯鹽對設(shè)備的腐蝕，并對無機(jī)鹽有效回收，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。

如圖1所示，所述換熱單元包括與所述第一固液分離器6相連接的預(yù)熱換熱器5、與反應(yīng)單元相連接的冷卻換熱器10以及設(shè)置在所述預(yù)熱換熱器5和冷卻換熱器10之間的導(dǎo)熱油鍋爐11。換熱單元可采用導(dǎo)熱油介質(zhì)換熱，也可采用套管換熱器冷熱物料直接換熱。換熱器可以采用兩種方案，一種為介質(zhì)間接換熱，另一種換熱方式為原料間接換熱。

如采用介質(zhì)換熱，換熱器需設(shè)計兩套，一套預(yù)熱原料，一套冷卻反應(yīng)后物料，介質(zhì)采用導(dǎo)熱油。換熱器為了避免堵塞，設(shè)計采用套管換熱器，內(nèi)管采用DN80，外管采用DN100。外管包覆保溫隔熱材料，優(yōu)選地，可以采用石棉保溫。配套導(dǎo)熱油鍋爐11，作為起始熱源以及補(bǔ)充熱量的作用。由于反應(yīng)本身為放熱反應(yīng)，整個反應(yīng)器4維持溫度不需要導(dǎo)熱油鍋爐10提供額外的熱能。

在換熱器的進(jìn)口、出口分別安裝溫度傳感器采集換熱器的溫度。如果溫度達(dá)不到要求，則同時開啟導(dǎo)熱油鍋爐11，以增加導(dǎo)熱油的溫度，保證反應(yīng)得以正常進(jìn)行。

如采用原料間接換熱，換熱器外管直接通入反應(yīng)器4排出的固液氣三相混合物。熱物料走內(nèi)管，冷物料走外管。

上述兩種換熱方式各有特點(diǎn)，介質(zhì)換熱可控性強(qiáng)，原料直接換熱能源利用率高。在實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)人員可以根據(jù)成本、效率綜合考慮，選用對于自身合適的換熱方式。

經(jīng)過預(yù)熱換熱器5的物料溫度上升至初始反應(yīng)溫度，在高溫高壓下菌渣中可氧化有機(jī)物與溶解到水中的氧在反應(yīng)器4內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，放出熱量。根據(jù)溫度、壓力、是否加入催化劑、停留時間等的不同，最終反應(yīng)活性也不一致。

所述氧化基質(zhì)單元包括空壓機(jī)12、與所述空壓機(jī)12相連接的分子篩吸附塔13以及與所述分子篩吸附塔13相連接的增壓機(jī)14。所述氧化基質(zhì)單元制取氧化基質(zhì)的過程為，首先通過空壓機(jī)12以及分子篩吸附塔13將氧氣增濃至50％～80％，所述空壓機(jī)11優(yōu)選為螺桿式空壓機(jī)。再通過增壓機(jī)14將增濃后的空氣壓力升高，根據(jù)工藝溫度的不同，調(diào)整到大于水在此溫度下的飽和蒸汽壓即可，最高壓力可以達(dá)到90kg。

在本實(shí)用新型的系統(tǒng)中，空壓機(jī)和增壓機(jī)各兩臺，一臺在正常使用，另一臺作為備用，并且共用一個儲氣罐。所述分子篩吸附塔13利用吸引劑沸石分子篩對空氣中的氧氣和氮?dú)獾奈侥芰Φ牟町悂韺?shí)現(xiàn)氧氣和氮?dú)獾姆蛛x，增加氧氣的濃度，能夠有效減少空壓機(jī)12的工作量與能源消耗。

如圖1所示，反應(yīng)單元包括儲存垃圾滲濾液的垃圾滲濾液儲罐8以及分別與所述垃圾滲濾液儲罐8、預(yù)熱換熱器5、冷卻換熱器10、增壓機(jī)14相連的反應(yīng)器4。

反應(yīng)器4采用塔式平推流反應(yīng)器，內(nèi)部不設(shè)折流擋板或者設(shè)置較短擋板，盡量抑制徑向混合。所述短折流擋板為寬度在10～30cm的圓環(huán)形擋板。物料從反應(yīng)器4的下方進(jìn)入，從上方排出。工作時，反應(yīng)器4根據(jù)流速來控制物料的停留時間。所述反應(yīng)器4的底部還設(shè)有氣體分布器，以接入氧化基質(zhì)單元制取的氧化基質(zhì)。

在反應(yīng)時，確定所述反應(yīng)器4氣密性良好后，把溫度參數(shù)調(diào)節(jié)至120～350℃，并將反應(yīng)釜的壓力設(shè)置為1.5～17.0Mpa。所述反應(yīng)器4的升溫時，其升溫速率為1～10℃/min。并且所述反應(yīng)器4內(nèi)帶有自動攪拌的裝置，可以在在加熱過程中不斷地勻速攪拌固液混合物，使得固液混合物受熱均勻，充分反應(yīng)。由于有著耐壓以及防腐蝕要求，優(yōu)選地，所述反應(yīng)釜為耐壓反應(yīng)釜，所述反應(yīng)釜內(nèi)部材質(zhì)為不銹鋼、陶瓷或聚四氟乙烯，外部材質(zhì)為鑄鐵。

在反應(yīng)時，還需要加入氧化硅、氧化鋁、氧化鈣的混合物。優(yōu)選地，所述氧化硅、氧化鋁、氧化鈣的含量占飛灰質(zhì)量的比例均為1～5％ 為宜。通過同時補(bǔ)充可以形成類沸石結(jié)構(gòu)的必要物質(zhì)，如氧化硅、氧化鋁、氧化鈣等物質(zhì)，類沸石結(jié)構(gòu)可吸附重金屬等有害物質(zhì)于空隙中，降低重金屬浸出毒性。為了獲得較佳的處理效果，可在其中添加甲醇等醇類物質(zhì)，也可加入銅粉、鐵粉、金屬氧化物等物質(zhì)，作為催化劑，以加快反應(yīng)速率，節(jié)約成本。

當(dāng)反應(yīng)器4內(nèi)的溫度升高到設(shè)置的溫度值后，繼續(xù)反應(yīng)1～10h。關(guān)閉加熱器，自然冷卻至室溫。反應(yīng)釜在處理飛灰及垃圾滲濾液時，溶劑處于亞臨界或者臨界狀態(tài)。正是由于這種處于亞臨界或者臨界狀態(tài)的溶劑具有極強(qiáng)的氧化性，以至于其能夠分解二惡英。與此同時，水熱反應(yīng)后飛灰以及垃圾滲濾液中的重金屬與飛灰中的硅酸鹽形成了具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的其他硅鋁酸鹽，使重金屬的浸出毒性降低。在堿性水熱條件下，利于垃圾焚燒飛灰本身的硅鋁鈣物質(zhì)合成類沸石結(jié)構(gòu)，使飛灰中大量的重金屬吸附在類沸石結(jié)構(gòu)的孔隙中，降低飛灰中重金屬的浸出毒性。

所述分離單元包括與所述冷卻換熱器10相連接的氣液分離器15、與所述氣液分離器15相連接的第二固液分離器16以及與所述第二固液分離器16相連的第二水處理器9，所述第二水處理器9與水儲罐3相連接。

所述氣液分離器15安裝在冷卻換熱器10的出口，用于分離系統(tǒng)內(nèi)的氣體和液體，也用于氣體除霧。由于氧化處理、冷卻之后，氣體主要為潔凈的二氧化碳，物料經(jīng)過氣液分離器15后，可以直接排放在大氣中。第二固液分離器16即離心分離機(jī)用于固液分離，利用高速離心遠(yuǎn)動，降低其含水率。優(yōu)選地，氣液分離器15采用立式兩相氣液分離器，所述氣液分離器15的頂端采用絲網(wǎng)捕霧氣，能夠有效地防止大量水霧的產(chǎn)生。

為了能夠更大程度地利用水資源，本實(shí)用新型的垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)在所述第二固液分離器16后加入了第二水處理器9，并將所述第二水處理器9與水儲罐3相連接，使得處理后的固液分離得到的水經(jīng)過處理后進(jìn)行重復(fù)利用，有效地降低了運(yùn)行 成本。

固體物在脫水后可以進(jìn)行無害化處理或者資源化利用。優(yōu)選地，所述固液分離方式為機(jī)械壓濾脫水或離心脫水。脫水后的固體物可以直接填埋或者混入水泥填埋，其毒性很低，完全符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，也可以混入混凝土，進(jìn)行資源化利用。

本實(shí)用新型的垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)利用處于亞臨界或者臨界狀態(tài)下的溶劑具有極強(qiáng)的氧化性，同時處理飛灰中的二惡英及飛灰和垃圾滲濾液中的重金屬和有機(jī)污染物。優(yōu)選地，按照所述方法處理，當(dāng)反應(yīng)釜的溫度設(shè)置為220℃～350℃時，處理后的飛灰的國際毒性當(dāng)量為小于0.3ng I-TEQ/g。

本實(shí)用新型的垃圾焚燒飛灰和垃圾滲濾液的協(xié)同處理系統(tǒng)，在堿性水熱條件下，利于垃圾焚燒飛灰本身的硅鋁鈣物質(zhì)合成類沸石結(jié)構(gòu)，使飛灰中大量的重金屬吸附在類沸石結(jié)構(gòu)的孔隙中，降低飛灰中重金屬的浸出毒性；在水熱條件中，隨著密閉反應(yīng)器中溫度和壓力都不斷升高，大大提高了二惡英在水中的溶解度，有利于提高反應(yīng)活性，加快二惡英的氧化分解。而垃圾滲濾液中的有機(jī)物在高溫高壓有氧條件下進(jìn)行液相氧化，通過氧化放熱可以為反應(yīng)提供一部分熱量，通過高效的換熱器用反應(yīng)后的物料預(yù)熱初始物料，采用封閉式的換熱結(jié)構(gòu)，不僅避免了氣體直接排放時將帶走大量水蒸氣，造成熱能損失，還能夠減少蒸汽的產(chǎn)生，減少了水的相變熱消耗的能量，進(jìn)而減少能量投入，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

與此同時，本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)設(shè)備簡單，處理成本低廉，并對二惡英及有機(jī)污染物的處理效率極高，重金屬離子經(jīng)處理后具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，使得處理后的固體物可實(shí)現(xiàn)無害化處理或者資源化利用。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請求保護(hù)的技術(shù) 方案范圍當(dāng)中。