公布日：2023.11.28
申請(qǐng)日：2023.08.03
分類(lèi)號(hào)：B09B3/35(2022.01)I;B09B3/30(2022.01)I;B09B3/70(2022.01)I;B09C1/06(2006.01)I;B09C1/02(2006.01)I;C02F11/13(2019.01)I;B09B101/55(2022.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：污染土壤修復(fù)系統(tǒng)線(xiàn)程、污泥處置系統(tǒng)線(xiàn)程和礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程；該系統(tǒng)余熱同步回收，用于系統(tǒng)任意線(xiàn)程中的加熱過(guò)程和/或干燥過(guò)程；該協(xié)同處理系統(tǒng)基于各線(xiàn)程間的協(xié)同作用，一方面利用各線(xiàn)程的產(chǎn)物制備陶粒和免燒磚，另一方面則通過(guò)建立系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)和能量循環(huán)，大幅降低能源損耗，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，該系統(tǒng)具有處理固廢種類(lèi)多，功能集成度高和投資小效益高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)固廢材料的資源化利用。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：污染土壤修復(fù)系統(tǒng)線(xiàn)程、污泥處置系統(tǒng)線(xiàn)程和礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程；所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)線(xiàn)程包括重金屬淋洗過(guò)程和熱脫附過(guò)程；所述污泥處置系統(tǒng)線(xiàn)程包括干燥過(guò)程；所述礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程包括球磨磁選和尾渣粉碎過(guò)程；所述尾渣碎粉所得產(chǎn)物與干燥污泥混合制備陶粒和/或免燒磚；所述熱脫附過(guò)程產(chǎn)生的余熱和制備陶粒過(guò)程產(chǎn)生的余熱同步回收，用于系統(tǒng)內(nèi)任意線(xiàn)程中的加熱過(guò)程和/或干燥過(guò)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述重金屬淋洗過(guò)程為：將土壤經(jīng)水淋洗后得到修復(fù)土和廢水，廢水經(jīng)固液分離后得到循環(huán)水和沉渣；所述熱脫附過(guò)程為：將土壤經(jīng)300～500℃脫附處理后得到修復(fù)土和煙氣，煙氣經(jīng)凈化后得到飛灰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述干燥過(guò)程為：將生化污泥壓制為污泥條，鋪設(shè)于烘干帶上進(jìn)行回轉(zhuǎn)烘干，得到烘干污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述生化污泥的含水量≥80％，回轉(zhuǎn)烘干的溫度為135～155℃；所述烘干污泥的含水量為20～40％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程的礦渣為鋼渣和/或錳渣；所述鋼渣的粒度為-10mm，所述錳渣的含水率為20～25％。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述礦渣中包含錳渣時(shí)，原料干燥至含水率為3～5％，通過(guò)干燥球磨機(jī)破碎至原料粒徑為-3mm，再經(jīng)過(guò)濕式磁選，得到尾渣和富集渣；所述富集渣中的錳含量為9～12％，鐵含量為50～65％。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述陶粒的制備過(guò)程為：將包括尾渣、烘干污泥和修復(fù)土在內(nèi)的原料混合均勻后制備為粒徑為8～12mm的陶粒，在800～1000℃下燒結(jié)1～3h，即得。
8.根據(jù)權(quán)利要去7所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述原料還包括膨化劑，所述修復(fù)土、尾渣、烘干污泥和膨化劑的質(zhì)量比為0.8～1.2：1.3～1.7：0.6～1：0.05～0.12。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述余熱同步回收的過(guò)程為：將熱脫附過(guò)程的余熱和陶粒燒結(jié)的余熱以空氣為媒介形成內(nèi)循環(huán)熱風(fēng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，其特征在于：所述內(nèi)循環(huán)熱風(fēng)經(jīng)過(guò)完整的冷凝循環(huán)后，排出8～12％的廢氣進(jìn)入除臭設(shè)備，并吸收8～12％的新空氣補(bǔ)充。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)。該協(xié)同處理系統(tǒng)基于各線(xiàn)程間的協(xié)同作用，一方面利用各系統(tǒng)的產(chǎn)物制備陶粒和免燒磚，另一方面則通過(guò)建立系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)和能量循環(huán)，大幅降低能源損耗，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，該系統(tǒng)具有處理固廢種類(lèi)多，功能集成度高和投資小效益高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)固廢材料的資源化利用。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種多線(xiàn)程工業(yè)固廢無(wú)害化協(xié)同處理系統(tǒng)，包括：污染土壤修復(fù)系統(tǒng)線(xiàn)程、污泥處置系統(tǒng)線(xiàn)程和礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程；
所述污染土壤修復(fù)系統(tǒng)線(xiàn)程包括重金屬淋洗過(guò)程和熱脫附過(guò)程；所述污泥處置系統(tǒng)線(xiàn)程包括干燥過(guò)程；所述礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程包括球磨磁選和尾渣粉碎過(guò)程；
所述尾渣碎粉所得產(chǎn)物與干燥污泥混合制備陶粒和/或免燒磚；
所述熱脫附過(guò)程產(chǎn)生的余熱和制備陶粒過(guò)程產(chǎn)生的余熱同步回收，用于系統(tǒng)內(nèi)任意線(xiàn)程中的加熱過(guò)程和/或干燥過(guò)程。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述重金屬淋洗過(guò)程為：將土壤經(jīng)水淋洗后得到修復(fù)土和廢水，廢水經(jīng)固液分離后得到循環(huán)水和沉渣。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述熱脫附過(guò)程為：將土壤經(jīng)300～500℃脫附處理后得到修復(fù)土和煙氣，煙氣經(jīng)凈化后得到飛灰。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述干燥過(guò)程為：將生化污泥壓制為污泥條，鋪設(shè)于烘干帶上進(jìn)行回轉(zhuǎn)烘干，得到烘干污泥。
經(jīng)過(guò)修復(fù)后的土壤中重金屬及大分子有機(jī)質(zhì)大量降解，可作為陶粒、免燒磚的原料，也可以作為綠化土使用。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述生化污泥的含水量≥80％，回轉(zhuǎn)烘干的溫度為135～155℃。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述烘干污泥的含水量為20～40％。
烘干污泥作為后續(xù)制備陶粒和免燒磚的原料，其中水分可在后續(xù)與其他原料進(jìn)行粘合，便于制粒，若含水量過(guò)低，后續(xù)制粒過(guò)程還需要額外補(bǔ)充水分，若含水量過(guò)高，則制粒過(guò)程難以成型，需要二次干燥。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程的礦渣為鋼渣和/或錳渣。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述鋼渣的粒度為-10mm，所述錳渣的含水率為20～25％。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述礦渣中包含錳渣時(shí)，原料干燥至含水率為3～5％，通過(guò)干燥球磨機(jī)破碎至原料粒徑為-3mm，再經(jīng)過(guò)濕式磁選，得到尾渣和富集渣。鋼渣和錳渣作為冶金領(lǐng)域大規(guī)模固廢材料，含有豐富的硅、鋁和鈣化合物及少量鐵、錳元素，經(jīng)過(guò)富集后，將鐵、錳元素與硅鋁鈣分離，得到富集渣和尾渣，尾渣與污泥和土壤結(jié)合后激活其膠凝活性，可在無(wú)水泥轉(zhuǎn)態(tài)下得到多孔陶�；蛎鉄u，實(shí)現(xiàn)資源化回收利用。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述富集渣中的錳含量為9～12％，鐵含量為50～65％。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述陶粒的制備過(guò)程為：將包括尾渣、烘干污泥和修復(fù)土在內(nèi)的原料混合均勻后制備為粒徑為8～12mm的陶粒，在800～1000℃下燒結(jié)1～3h，即得。燒結(jié)結(jié)束后的陶粒在冷卻過(guò)程中通過(guò)空氣進(jìn)行熱交換，當(dāng)空氣加熱至500℃后，將熱風(fēng)再次輸入燒結(jié)過(guò)程中進(jìn)行下一批次陶粒的輔助燒結(jié)，陶粒燒結(jié)過(guò)程的余熱熱量較大，熱風(fēng)溫度較高，也可以直接作為熱脫附熱源使用。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述原料還包括膨化劑，所述修復(fù)土、尾渣、烘干污泥和膨化劑的質(zhì)量比為0.8～1.2：1.3～1.7：0.6～1：0.05～0.12。進(jìn)一步優(yōu)選，所述膨化劑為碳粉。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述修復(fù)土、尾渣、烘干污泥和膨化劑的質(zhì)量比為1：1.5：0.8：0.1。陶粒各原料組分的比例要嚴(yán)格按照上述要求執(zhí)行，修復(fù)土中的二氧化硅含量最高，其浸出液呈中性，而尾渣中的氧化鋁和氧化鈣的成分較高，其浸出液呈堿性，尾渣不僅可與作為陶粒的骨架原料，還可以作為激發(fā)劑激發(fā)修復(fù)土和污泥的膠凝活性，構(gòu)建3D骨架網(wǎng)絡(luò)，被激發(fā)膠凝活性后的污泥會(huì)產(chǎn)生大量中孔和少量微孔，而膨化劑的添加可以調(diào)節(jié)陶粒的孔隙率，減少微孔的含量，提高大孔含量，從而實(shí)現(xiàn)陶粒的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述余熱同步回收的過(guò)程為：將熱脫附過(guò)程的余熱和陶粒燒結(jié)的余熱以空氣為媒介形成內(nèi)循環(huán)熱風(fēng)。
作為一項(xiàng)優(yōu)選的方案，所述內(nèi)循環(huán)熱風(fēng)經(jīng)過(guò)完整的冷凝循環(huán)后，排出8～12％的廢氣進(jìn)入除臭設(shè)備，并吸收8～12％的新空氣補(bǔ)充。
本發(fā)明將土壤修復(fù)和礦渣處理過(guò)層中的余熱統(tǒng)一回收，一方面可以有效提高加熱過(guò)程中飛灰和煙氣處理的效率，另一方面可大幅降低能量損失，將污染土壤修復(fù)系統(tǒng)線(xiàn)程、污泥處置系統(tǒng)線(xiàn)程和礦渣資源化利用系統(tǒng)線(xiàn)程協(xié)同運(yùn)行，任一線(xiàn)程內(nèi)產(chǎn)生的余熱均可通過(guò)內(nèi)循環(huán)熱風(fēng)應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)的干燥和加熱過(guò)程，且廢水和廢氣可集中收集處理，減少二次污染，經(jīng)測(cè)試，采用本發(fā)明所提供的協(xié)同處理系統(tǒng)相較于單條生產(chǎn)線(xiàn)的能耗，降低40％以上，廢水零排放，且粉塵全過(guò)程均達(dá)到《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)標(biāo)準(zhǔn)。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：
1)本發(fā)明所提供的協(xié)同處理系統(tǒng)基于各線(xiàn)程間的協(xié)同作用，一方面利用各線(xiàn)程的產(chǎn)物制備陶粒和免燒磚，另一方面則通過(guò)建立系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)和能量循環(huán)，大幅降低能源損耗，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，該系統(tǒng)具有處理固廢種類(lèi)多，功能集成度高和投資小效益高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)固廢材料的資源化利用。
2)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中各線(xiàn)程集中布局，既可以單獨(dú)收集各線(xiàn)程產(chǎn)物，也可以通過(guò)管道傳輸直接實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量交換，大幅降低倉(cāng)儲(chǔ)及運(yùn)輸成本，便于固廢材料的綜合化管理。
（發(fā)明人：石珍貴;胥杰;馮海強(qiáng);江斌超;李敏芝;高博）
