一種去除垃圾焚燒飛灰中重金屬的膜分離及濃縮系統的制作方法
【專利說明】
[技術領域]
[0001]本發明涉及垃圾處理技術領域，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。
[【背景技術】]
[0002]隨著社會的進步以及人民生活水平的提高，城市生活垃圾的產量也是急劇增加，目前的處理技術主要依靠填埋、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、減量化效果好的優勢，目前國內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普遍采用焚燒法，部分國家和地區的焚燒率甚至達到90 %以上。
[0003]目前，我國已建成投用的有140多家垃圾焚燒發電廠，在立項的總數超過400家。按照規劃，到2015年底全國城鎮焚燒處理設施能力達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多座醫療垃圾焚燒廠在運行。但是生活垃圾焚燒后將產生3-5%的飛灰，即在煙氣凈化系統中收集的殘渣。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]當今對于飛灰處理技術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行固定，然后進行填埋處理，如水泥固化技術、燒結技術、螯合技術、熔融固化等。其二是利用浸提技術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重金屬的回收，處理后的飛灰不存在重金屬浸出風險，可以按照一般廢物進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構里，減緩重金屬的浸出，但從長遠來看，這些重金屬遲早會在特定的環境下浸出而進一步污染環境，因此不是從根本上解決重金屬的污染問題。而浸提技術可以從飛灰中回收重金屬，因此日益受到環保工作者的重視。但是，目前的浸提技術一般是采用強酸將重金屬溶解在溶液中，然后進行化學沉淀，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、且產生廢水、廢酸等二次污染。
[0006]而膜分離技術是近40年來發展最迅速、應用最廣泛的分離技術。膜分離是一個物理過程，其基本原理是在濃度差、壓力差、電位差等驅動力下，利用具有選擇透過性功能的薄膜把料液中的溶質、雜質、溶劑等進行分離或濃縮的過程。膜分離過程是一個動態過濾過程，分離是在流動狀態下完成的，被截留的物質會在膜表面堆積，過濾速度會逐漸衰減，并逐漸達到一個平衡，此時可以通過膜的清洗進行過濾性能的恢復。
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【發明內容】
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[0007]本發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，能夠實現廢水及浸提液在膜系統內部循環使用，沒有二次廢水廢液產生，且飛灰與浸提液通過膜技術達到高效分離，徹底解決了飛灰與重金屬交叉污染的難題。
[0008]為實現上述目的設計一種去除垃圾焚燒飛灰中重金屬的膜分離及濃縮系統，包括清洗槽3、沉淀槽4、浸提槽6和壓濾機9，所述清洗槽3的飛灰進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上設有自來水進水口，所述清洗槽3中設有攪拌裝置10以及精細曝氣系統11，所述清洗槽3的上清液出口連接沉淀槽4的飛灰進口，所述沉淀槽4的上清液出口連接一級膜過濾系統5的進口，所述一級膜過濾系統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的飛灰進口，所述浸提槽6中設有精細曝氣系統11，所述浸提槽6上設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7的進口，所述二級膜過濾系統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7的透過液出口連接三級膜濃縮系統8的進口，所述三級膜濃縮系統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8上設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9的飛灰進口，所述壓濾機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9上設有無害化飛灰出口。
[0009]所述沉淀槽4中設有斜管，所述精細曝氣系統11通過管道連接鼓風機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5的進口，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7的進口，所述二級膜過濾系統7的透過液出口通過原水栗18連接三級膜濃縮系統8的進口，所述浸提槽6底部的飛灰出口通過污泥栗24連接壓濾機9的飛灰進口。
[0011]所述一級膜過濾系統5、二級膜過濾系統7、三級膜濃縮系統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5、二級膜過濾系統7均采用錯流式管式膜形式，所述一級膜過濾系統5、二級膜過濾系統7的管式膜過濾流速為2-5m/s，所述三級膜濃縮系統8的膜形式采用卷式。
[0013]所述一級膜過濾系統5、二級膜過濾系統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5、二級膜過濾系統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中的精細曝氣風量均為10-1000L/min/m2。
[0016]所述一級膜過濾系統5、二級膜過濾系統7采用的膜材質均為有機材質，所述有機材質包括 PVDF、PE、PVC、PP、PS。
[0017]所述一級膜過濾系統5、二級膜過濾系統7采用的膜材質均為無機材質，所述無機材質包括陶瓷、不銹鋼。
[0018]本發明同現有的飛灰中重金屬處理技術相比，具有如下優點:
[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凈化后回收利用，沒有污水產生；
[0021](3)浸提液與飛灰利用膜系統進行分離，固液分離效率極高；
[0022](4)高倍濃縮膜系統對浸提液濃縮，獲得的濃縮液中重金屬含量高，有利于資源回收；
[0023](5)高倍濃縮膜系統的產水回用到浸提槽，沒有廢液產生；
[0024](6)壓濾機滲出液返回浸提槽，沒有廢液產生；
[0025](7)系統自動化程度高、運行維護簡單、價格低廉，投資省，系統資源回收效率高；
[0026]綜上:本發明克服了現有技術存在的浸提效率不高、飛灰與浸提液分離不徹底、產生廢水廢液二次污染等缺陷，能夠實現廢水及浸提液在膜系統內部循環使用，沒有二次廢水廢液產生，同時，飛灰與浸提液通過膜技術達到高效分離，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是本發明的工藝結構示意圖；
[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6、浸提槽7、二級膜過濾系統8、三級膜濃縮系統9、壓濾機10、攪拌裝置11、精細曝氣系統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、壓濾機濾液20、無害化飛灰21、重金屬濃縮液22、自來水23、鼓風機24、污泥栗。
[【具體實施方式】]
[0029]下面結合附圖對本發明作以下進一步說明:
[0030]如附圖所示，本發明包括:清洗槽3、沉淀槽4、浸提槽6和壓濾機9，清洗槽3的飛灰進口通過管道連接垃圾焚燒車間I的飛灰出口，清洗槽3上設有自來水進水口，清洗槽3中設有攪拌裝置10以及精細曝氣系統11，清洗槽3的上清液出口連接沉淀槽4的飛灰進口，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5的進口，一級膜過濾系統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的飛灰進口，浸提槽6中設有精細曝氣系統11，浸提槽6上設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7的進口，二級膜過濾系統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7的透過液出口通過原水栗18連接三級膜濃縮系統8的進口，三級膜濃縮系統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8上設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9的飛灰進口，壓濾機9的濾液出口通過管道連接浸提槽6的回流口三，壓濾機9上設有無害化飛灰出口。
[0031]本發明的清洗槽中設有精細曝氣系統，以配合攪拌，提高飛灰清洗效率；沉淀槽中設有斜管，能夠顯著提高飛灰沉淀效率；沉淀槽上清液經過一級膜過濾系統澄清后，返回清洗槽，實現回收利用；一級膜過濾系統可采用平板式、卷式、管式、中空纖維式等膜形式，優選錯流式管式膜系統，不易堵塞，通量大，濃縮液返回沉淀槽進一步沉淀；一級膜過濾系統所采用的膜的分離孔徑在0.0l-1um之間，優選0.05um ;一級膜過濾系統所采用的膜材質可以是有機材質，諸如PVDF、PE、PVC、PP、PS等，也可以是無機材質，諸如陶瓷、不銹鋼等，且并不局限于此；一級膜過濾系統所用管式膜過濾流速在2-5m/s，沖刷效果好，不易堵塞；浸提槽中設有精細曝氣系統，并投加酸、表面活性劑，從而提高了重金屬的浸出效率