一种飞灰重金属污染处理装置及飞灰处理工艺

技术领域

本发明涉及环保技术领域，更具体地说，它涉及一种飞灰重金属污染处理装置，还涉及一种飞灰重金属污染物处理工艺。

背景技术

在城市生活垃圾焚烧过程中，将产生相当于原垃圾质量焚烧飞灰，在飞灰当中往往存在大量的污染物，其中主要以铬、镉、锌、铅、汞、砷、镍、铜、锰及其化合物为主，重金属污染物可被水浸出，进入道生态系统当中，造成重金属迁移，污染地下水、土壤及空气，不仅影响生态环境的可持续运行，威胁动植物的生命安全，甚至可通过生态循环，被消化道摄入、呼吸道吸入、皮肤吸收等途径进入人体。

目前飞灰重金属污染的去除方法往往是向飞灰当中添加螯合剂，对飞灰当中的重金属污染物固化处理，但是该种处理方案处理的流程较为繁琐，且耗资巨大，不利于飞灰的重金属处理。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题而提供一种飞灰重金属污染处理装置，能够对飞灰当中的重金属污染进行处理，从而减少飞灰当中的污染，利于飞灰后续的回收及利用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种飞灰重金属污染处理装置，包括中空的处理箱、阴极板和阳极管，处理箱内通过过滤板分隔为左右分布的处理腔一和处理腔二，所述阴极板设于处理腔一内，所述处理腔连接有阴极排水管，阴极板用于在通电时使吸附水中的重金属并从排水管排出；所述阳极管横向贯穿处理腔一和处理腔二，并从处理箱的两端伸出，所述阳极管中段对应于处理腔二内腔处设置排水段，所述排水段上开设有排水孔二，所述阳极管用于在通电时吸附水中的氯离子并从排水孔二排出；所述阳极管可沿处理腔二伸缩调节，并通过驱动机构驱动，所述阳极管的排水段在处理腔二内沿长度方向往复调节。

本发明进一步设置为，所述阴极板中间开设供阳极管穿过的让位孔，所述阳极管与让位孔之间设置绝缘套；所述阴极板为中空结构，内部开设环形腔；所述阴极板两侧开设连通环形腔与处理腔一的排水孔一；所述阴极排水管伸入处理腔一，并与阴极板内的环形腔连通。

本发明进一步设置为，所述处理箱的两端对应于处理腔一和处理腔二的两侧分别连接有出水管和进水管，所述进水管用于处理液输入，出水管用于处理液输出；所述出水管和进水管的位置与阳极管对应，所述阳极管的两端分别伸入出水管和进水管，并可滑动调节。

本发明进一步设置为，所述排水段的两端外侧设置凸环，所述排水段的外侧罩设有环形的过滤罩，所述过滤罩的两端固定连接于两侧的凸环。

本发明进一步设置为，所述驱动机构包括两组线缆和卷线组件，两组线缆分别连接于阳极管的排水段外侧连接，两根线缆分别向阳极管的两端方向延伸，并通过卷线组件收卷，可对阳极管进行轴向位置调节。

本发明进一步设置为，所述处理腔二的两端均设置有导轮一，两根线缆分别绕过两侧的导轮一，并向上穿过处理箱上的通孔二延伸至处理箱外，所述卷线组件安装于处理腔二的上部外侧，伸出处理箱的线缆绕过导轮二卷绕于所述卷线组件上。

本发明进一步设置为，两个导轮一的高度一致，两根线缆对应与排水段与导轮一之间的位置与阳极管平行。

本发明进一步设置为，所述处理腔二的内部两端设置过滤网，所述过滤网位于两侧导轮一之间，所述过滤网上开设供线缆穿过的通孔一。

本发明进一步设置为，所述卷线组件包括支架、转轴、电机和两个线筒，所述转轴的两端通过支架旋转支撑，并通过电机驱动旋转；两个线筒同轴安装于转轴，且两个线筒之间设置挡板；两根线缆分别卷绕于两个线筒，且线缆的收卷方向相反。

本发明进一步设置为，两个线筒与转轴之间分别通过两组棘轮组件传动连接，所述线筒可通过棘轮组件与转轴实现一侧旋转棘齿联动，另一侧旋转打滑；两组棘轮组件设置方向相反。

本发明进一步设置为，所述线筒的一侧端面固定连接有传动筒，所述传动筒与转轴之间形成用于容置棘齿组件的腔室；所述棘轮组件包括棘轮座、棘齿片和若干棘齿槽，所述棘齿槽均匀开设于传动筒的内周壁，所述棘轮座固定安装于转轴外，所述棘轮座的外周固定连接有连接片，所述棘齿片的一端为铰接端，另一端为棘齿端，所述棘齿片的铰接端铰接于连接片，棘齿端可相对棘齿座旋转摆动，实现棘齿片的打开和收拢；棘齿片可在相对正转时打开，与棘齿槽相抵实现棘齿联动，棘齿片可在相对翻转时收拢，与棘齿槽实现分离打滑。

本发明进一步设置为，所述处理箱对应于处理腔二的上下两侧分别开设有进料口和出料口，所述进料口和出料口处均通过盖板实现封闭；所述进料口和出料口相互错位。

本发明进一步设置为，所述阳极管对应于排水段的两端位置固定连接有透水隔板，所述透水隔板的外周轮廓小于处理腔二，所述透水隔板的外周边缘安装有料刷，所述料刷与处理腔二的内周壁相抵；两个透水隔板之间形成用于容置待处理飞灰的限位空间。

本发明还提供一种飞灰重金属污染物处理工艺，采用上述飞灰重金属污染处理装置处理；

S1将待处理的飞灰与硝酸混合，混合搅拌形成飞灰混合物；

S2将混合后的飞灰混合物投入到处理腔二内，从进水管当中输入去离子水，并从出水管输出去离子水，保持处理箱当中水的体积稳定，并超过处理箱的整体也为的三分之二以上，摸过排水段；将飞灰中的重金属污染物溶解在水中，实现重金属污染浸出；

S3通过电源向阴极板和阳极管通电，在电流作用下，溶解于水中的重金属将向阴极板附件迁移，并经阴极排水管排出，实现飞灰中重金属的处理；

S4在通电处理过程中，通过驱动机构带动阳极管轴向往复调节，从能够使得阳极管上的排水段能够在处理腔二内的各个区域内排水处理；

S5飞灰处理完成后，将处理箱当中的处理液排空，将飞灰从处理腔二当中排出，加入新的飞灰混合物进行重金属处理。

通过采用上述技术方案，

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过将飞灰与处理液混合，飞灰当中的重金属将部分溶解于水中，而后通过阴极板和阳极管的通电处理，能够对水中溶解的粒子实现吸附聚集；在处理箱内安装阴极板和阳极管，在电流作用下，不同极性的粒子能够向阴极板和阳极板附近迁移，其中重金属能够向阴极板附近区域，而水中溶解的氯离子等将迁移至阳极板附近区域，在水流排出的过程中，能够将浓度较高的废水排出，从而实现重金属和氯离子的消减，对飞灰进行污染处理。

附图说明

图1为本发明一种飞灰重金属污染处理装置的结构示意图；

图2为本发明的排水段的结构示意图；

图3为本发明的卷线组件的结构示意图；

图4为本发明的棘轮组件的结构示意图；

图5位本发明的另一种结构示意图；

附图标记：1、处理箱；2、过滤板；3、处理腔一；4、处理腔二；401、进料口；402、出料口；5、阴极板；6、绝缘套；7、阴极排水管；8、环形腔；9、排水孔一；10、出水管；11、进水管；12、阳极管；121、排水段；13、排水孔二；14、凸环；141、透水隔板；142、料刷；143、限位空间；15、过滤罩；16、过滤网；17、线缆；18、导轮一；19、通孔一；20、导轮二；21、通孔二；22、卷线组件；221、支架；222、转轴；223、电机；224、线筒；225、挡板；226、传动筒；227、扁轴；30、棘轮组件；31、棘轮座；32、连接片；33、棘齿片；34、铰接端；35、棘齿端；36、挡块；37、棘齿槽；371、抵压面；372、倾斜面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5所示，一种飞灰重金属污染处理装置，包括中空的处理箱1、阴极板5和阳极管12，其中，在处理箱1内安装过滤板2，通过过滤板2能够将处理箱1分隔为左右分布的处理腔一3和处理腔二4，该过滤板2能够阻隔带处理的飞灰等杂质，并且能够供溶解的重金属等粒子通过，即杂质的阻隔，又确保了正常的流通作用。

处理腔二4的上下两侧分别开设有进料口401和出料口402，进料口401和出料口402相互错位，进料口401和出料口402处均通过盖板实现封闭；可将待处理的飞灰投入处理腔二4当中，并注入处理液，飞灰当中的重金属将部分溶解于水中，而后通过阴极板5和阳极管12的通电处理，能够对水中溶解的粒子实现吸附聚集。

在处理箱1内安装阴极板5和阳极管12，在电流作用下，不同极性的粒子能够向阴极板5和阳极板附近迁移，其中重金属能够向阴极板5附近区域，而水中溶解的氯离子等将迁移至阳极板附近区域，在水流排出的过程中，能够将浓度较高的废水排出，从而实现重金属和氯离子的消减，对飞灰进行污染处理。

该阴极板5安装在处理腔一3内，为铂钛合金材质，处理腔连接有阴极排水管7，阴极板5能够在通电时使吸附水中的重金属并从排水管排出；该阴极板5中间开设供阳极管12穿过的让位孔，在阳极管12与让位孔之间安装绝缘套6，避免两极直接接触连接。而且该阴极板5为中空结构，在阴极本的内部开设环形腔8，阴极板5两侧开设连通环形腔8与处理腔一3的排水孔一9，使得阴极板5的内外周面均能够与处理水接触，起到增加接触面积的作用，并且在阴极板5当中开设腔室，使得阴极板5内部能够起到吸附聚集的效果，利于重金属的吸附。并且，可将阴极排水管7的一端伸入处理腔一3，并与阴极板5内的环形腔8连通，可将阴极本内腔当中的高浓度的废水直接排出，避免处理液在转运流通过程中产生废料的重复扩散，有效提高了废水处理效果，重金属消除效率。

该阳极管12采用中空的结构，其长度较长，横向贯穿处理腔一3和处理腔二4，并从处理箱1的两端伸出。在通电时，阳极管12能够吸附水中的氯离子并在处理腔二4当中实现氯离子等粒子的高浓度聚集。在阳极管12中段对应于处理腔二4内腔处为排水段121，排水段121上开设有排水孔二13，通过排水段121上的排水孔，能够将阳极管12吸附的氯离子等粒子排出，实现飞灰当中污染物的处理。

在排水段121的两端的外侧位置可固定安装凸环14，并且在排水段121的外侧罩设有环形筒状的过滤罩15，过滤罩15的两端固定连接于两侧的凸环14；通过过滤罩15能够在排水段121的外周形成覆盖阻挡，过滤罩15能够供处理液中溶解的重金属等粒子通过，又飞灰杂质的阻隔，确保了正常的流通作用。

该阳极管12采用可轴向调节的结构，能够处理腔二4长度方向伸缩调节，并通过驱动机构驱动；阳极管12在轴向调节过程中，能够带动阳极管12的排水段121，以及排水段121两端的凸环14移动，实现阳极管12的排水段121在处理腔二4内沿长度方向往复调节。在阳极管12移动调节过程中，排水段121能够在处理腔二4当中，一方面能够对处理腔二4当中的飞灰进行搅动，并实现处理腔二4当中各个区域内的氯离子等污染物的排除。阳极管12在移动过程中，能够通过水流对过滤罩15的外侧进行水流清洁，从而也能够一定程度上避免飞灰对过滤罩15产生堵塞的情况。

该阳极管12整体均采用铂钛合金材质，从而能够起到通电吸附作用。或者，也可仅阳极管12的排水段121采用铂钛合金材质，排水段121两侧的凸环14也采用铂钛合金材质；过滤罩15也可采用网状的铂钛合金框架与其他的过滤材料复合层叠而成，既能够起到过滤阻隔的效果，还能够起到通电吸附的作用，能够将氯离子聚集在排水段121附近，从而能够有效提高污染物的排除效率。

为了实现处理箱1内部的注水以及处理液的流通，可在处理箱1的两端对应于处理腔一3和处理腔二4的两侧位置，分别连接有出水管10和进水管11。其中，进水管11用于处理液输入，出水管10用于处理液输出，从而能够实现处理液的补充和排泄。出水管10和进水管11的位置与阳极管12对应，阳极管12的两端分别伸入出水管10和进水管11当中，阳极管12可在进水管11和出水管10当中滑动调节。

如图5所示，可在阳极管12对应于排水段121的两端位置固定连接有透水隔板141，两个透水隔板141之间形成用于容置待处理飞灰的限位空间143，可将大部分的飞灰杂质聚集在该限位空间143内，从而使得飞灰杂质的聚集，有利于飞灰杂质的处理效率和整体排出。

透水隔板141的外周轮廓略小于处理腔二4，并且在透水隔板141的外周边缘安装有料刷142，料刷142与处理腔二4的内周壁相抵；通过料刷142能够对透水隔板141和处理腔二4内周比之间实现飞灰杂质的推动，推动过程中也能够利于飞灰杂质与处理液的混合，利于重金属和氯离子的溶解和后续处理。

在飞灰进料移动过程中，可先将限位空间143移动至进料口401的下侧位置，而后从进料口401可向限位空间143当中注入待处理的飞灰废料；而后通过阳极管12的移动实现在处理腔二4当中调节；在飞灰处理完成后，可将限位空间143移动调节至出料口402的位置，可供处理后的废料排出，从而便于飞灰废料的处理操作。

该阳极管12通过驱动机构驱动实现轴向调节，驱动机构包括两组线缆17和卷线组件22，两组线缆17分别连接在阳极管12的排水段121外侧连接，可连接在凸环14上，实现对阳极管12的拉扯驱动；两根线缆17分别向阳极管12的两端方向延伸，并通过卷线组件22收卷，可对阳极管12进行轴向位置调节。在处理腔二4内通过线缆17对阳极管12进行驱动，并且将驱动机构设置在处理箱1的外侧，从而能够避免飞灰杂质对驱动传动的影响，而采用线缆17的方式实现驱动，能够减少飞灰杂质产生的卡顿等情况，从而能够保持阳极管12的驱动调节动作的稳定性。

在处理腔二4的两端位置均安装有导轮一18，导轮一18能够在处理腔二4内对线缆17进行导向，从而使得线缆17能够顺畅地拉扯驱动；两根线缆17分别绕过两侧的导轮一18，并向上穿过处理箱1上的通孔二21延伸至处理箱1外；而在卷线组件22则安装在处理腔二4的上部外侧，伸出处理箱1的线缆17绕过导轮二20卷绕于卷线组件22上，通过卷线组件22的工作，能够对线缆17进行收卷和放卷，从而实现对阳极管12的驱动拉扯，实现阳极管12的调节。

在处理腔二4的内部两端位置安装过滤网16，过滤网16则位于两侧导轮一18之间，并在过滤网16上开设供线缆17穿过的通孔一19；通过两侧的过滤网16，能够将处理腔二4内的导轮一18限定在处理腔二4的两侧位置，而且在处理腔二4当中装填飞灰的区域分隔在中间位置，并且过滤网16上的通孔一19处还能够对线缆17上粘附的飞灰进行清理，从而能够保持阳极管12驱动调节的顺畅性。

两个导轮一18的高度一致，两根线缆17对应与排水段121与导轮一18之间的位置与阳极管12平行，由于两根线缆17平行设置，从而使得阳极杆在调节过程中，阳极管12的移动距离与一侧线缆17的收卷长度、另一侧线缆17的放卷长度均相等，实现两个线筒224的同步放卷和收卷，即可保持线缆17拉扯和阳极管12移动的稳定性。

如图3、4所示，卷线组件22包括支架221、转轴222、电机223和两个线筒224，转轴222的两端通过支架221旋转支撑，并通过电机223驱动旋转；两个线筒224同轴安装在转轴222，并且在两个线筒224之间安装挡板225，挡板225固定安装在转轴222上，并且具有良好的光滑性，能够消减两个线筒224之间的摩擦力，从而保持线筒224的顺畅收卷动作。

两根线缆17分别卷绕于两个线筒224，且线缆17的收卷方向相反。两个线筒224与转轴222之间分别通过两组棘轮组件30传动连接，线筒224可通过棘轮组件30与转轴222实现一侧旋转棘齿联动，另一侧旋转打滑，而且两组棘轮组件30设置方向相反。

当转轴222旋转过程中，转轴222能够通过两组棘轮组件30与线筒224之间产生联动，其中一侧的线筒224在棘轮组件30的作用下，能够带动线筒224旋转，并且通过该线筒224对线缆17进行收卷，实现线缆17对阳极管12的拉扯。而另一侧的线筒224与转轴222之间的棘轮组件30方向相反，线筒224与转轴222之间可产生打滑，在阳极管12的移动过程中，对打滑一侧的线筒224进行拉扯，线筒224将产生自动调节，从而实现线缆17的始终张紧，保持两侧线缆17的稳定。

具体地，在线筒224的一侧端面固定连接有传动筒226，传动筒226与转轴222之间形成用于容置棘齿组件的腔室；棘轮组件30具体包括棘轮座31、棘齿片33和若干棘齿槽37，棘齿槽37均匀开设于传动筒226的内周壁，棘轮座31则固定安装在转轴222外，安装棘轮座31的转轴222位置设置呈扁轴227，从而能够在转轴222与棘轮座31之间传递转矩；棘轮座31的外周固定连接有连接片32，通过连接片32对棘齿片33进行安装，实现棘齿片33与棘齿槽37之间的棘齿联动。

该棘齿片33的一端为铰接端34，另一端为棘齿端35，其中，铰接端34铰接于连接片32，连接后，棘齿端35则可相对棘齿座旋转摆动，实现棘齿片33的打开和收拢；棘齿片33可在相对正转时打开，与棘齿槽37相抵实现棘齿联动，棘齿片33可在相对翻转时收拢，棘齿片33在翻转时受到倾斜面372的抵压导向，向内侧收拢，与棘齿槽37实现分离打滑。在连接片32的一侧固定挡块36，从而能够对对棘齿片33的向外摆动的位置进行限制，在棘齿片33向外摆动打开时，棘齿片33一侧与棘齿槽37的抵压面371相抵，另一侧与连接片32上的挡块36相抵，从而实现扭矩的传动，能够带动线筒224进行旋转动作。

阳极管12在轴向调节过程中，电机223工作驱动转轴222旋转，转轴222正转，转轴222上一侧的棘轮组件30与第一线筒224端面的传动筒226相互棘齿配合，带动第一线筒224旋转，第一线筒224做收卷动作，可带动阳极管12轴向调节。而另一侧的棘轮组件30与第二线筒224端面的传动筒226之间反转，棘齿片33收拢，棘轮组件30将产生打滑，从而线筒224可顺畅自由地在转轴222上旋转；在阳极管12在轴向调节过程中将带动自由旋转的线筒224做适应性放卷动作，该侧线筒224不做主动的放卷动作，由主动一侧的线筒224驱动被动旋转，从而使得放卷长度和收卷长度保持良好的一致性，保持收卷组件的顺畅稳定运行，从而能够保持阳极管12驱动调节的稳定性。

本实施例还公开一种飞灰重金属污染物处理工艺，采用上述飞灰重金属污染处理装置处理；

S1将待处理的飞灰与硝酸混合，混合搅拌形成飞灰混合物；

S2将混合后的飞灰混合物投入到处理腔二4内，从进水管11当中输入去离子水，并从出水管10输出去离子水，保持处理箱1当中水的体积稳定，并超过处理箱1的整体也为的三分之二以上，摸过排水段121；将飞灰中的重金属污染物溶解在水中，实现重金属污染浸出；

S3通过电源向阴极板5和阳极管12通电，在电流作用下，溶解于水中的重金属将向阴极板5附件迁移，并经阴极排水管7排出，实现飞灰中重金属的处理；

S4在通电处理过程中，通过驱动机构带动阳极管12轴向往复调节，从能够使得阳极管12上的排水段121能够在处理腔二4内的各个区域内排水处理；

S5飞灰处理完成后，将处理箱1当中的处理液排空，将飞灰从处理腔二4当中排出，加入新的飞灰混合物进行重金属处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。