申请日2014.02.28
公开(公告)日2015.12.30
IPC分类号C02F1/04
摘要
本发明公开了一种低温蒸发高浓度污水的处理方法，包括以下步骤：将预热后的热空气送入一低温板式蒸发装置的热空气进口端;将预热后的污水送入低温板式蒸发装置的污水进口端;低温板式蒸发装置主要由多层蒸发板层叠而成，通过流量控制部件使进入其中的污水自上而下形成连续层流状液膜，通过空气预热组件使进入其中的热空气自下而上形成连续上升气流，使连续上升气流与连续层流状液膜进行逆流接触，连续上升气流经过多层蒸发板后最终形成饱和水蒸汽，使其经由顶部的热空气出口排出;连续层流状液膜经充分蒸发后，以结晶物形式在蒸发板上析出，未蒸发完毕的污水将从底部的污水出口排出。本发明的处理方法投入小、处理效果好、能耗低、绿色环保。
权利要求书
1.一种低温蒸发高浓度污水的处理方法，包括以下步骤：
利用空气预热组件对空气进行预热处理，将预热后的热空气送入一低温板式蒸发装置的热空气进口端;
利用污水预热组件对待处理污水进行预热处理，将预热后的污水送入所述低温板式蒸发装置的污水进口端;
所述低温板式蒸发装置为多层板式结构，且主要由多层蒸发板层叠而成，通过污水预热组件中的流量控制部件使进入低温板式蒸发装置中的污水在多层蒸发板上自上而下形成连续层流状液膜，通过空气预热组件使进入低温板式蒸发装置中的热空气在多层蒸发板间自下而上形成连续上升气流，在低温板式蒸发装置中使连续上升气流与连续层流状液膜进行逆流接触，在逆流接触过程中，连续上升气流使连续层流状液膜中的水分不断蒸发，连续上升气流经过多层蒸发板后最终形成饱和水蒸汽汽流并到达低温板式蒸发装置的顶部区域，使其经由低温板式蒸发装置顶部设置的热空气出口排出;连续层流状液膜经充分蒸发后，以结晶物形式在蒸发板上析出，将未蒸发完毕的污水导流至低温板式蒸发装置的底部，并将其从低温板式蒸发装置底部设置的污水出口排出;
所述低温板式蒸发装置内的容腔被分隔成蒸发腔和冷凝回收腔，且蒸发腔设于中部，冷凝回收腔设于蒸发腔的外围，在低温板式蒸发装置顶部设置一冷凝器，使连续上升气流经过多层蒸发板后形成的饱和水蒸汽汽流在低温板式蒸发装置顶部凝结，通过将低温板式蒸发装置顶部的内表面设置成圆锥状，将形成的冷凝液导流至所述冷凝回收腔。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：将所述污水进口端设置在多层蒸发板的上方，使多层蒸发板中每一层蒸发板的一端固定，另一端溢流，且相邻两层蒸发板的固定端和溢流端的位置布置相反，通过多层蒸发板的结构设置将连续层流状液膜以S形方式向下导流;在每层蒸发板的溢流端设置一溢流挡板，通过控制溢流挡板的高度或溢流挡板上开设的溢流孔的高度，使连续层流状液膜在每一层蒸发板上的液膜厚度自上往下逐级递减;当连续层流状液膜至最底层的蒸发板时，其液膜厚度控制在以刚好蒸发完毕为限。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：将所述多层蒸发板中每一层蒸发板的下表面设置成凹凸式齿状或波浪状结构，通过调节空气流量控制器使所述连续上升气流在经过相邻两层蒸发板之间的气流通道时形成局部漩涡湍流，并使得热空气沿着气流通道方向在蒸发板的液膜上方形成多个漩涡式小循环，使热空气与连续层流状液膜反复多次地接触。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：将所述多层蒸发板设置成抽屉式组合模块结构，每一个抽屉为一个可自由组装拆卸的组合模块，每一个抽屉由至少一层蒸发板组成，多个抽屉上下叠加构成所述多层蒸发板的主体结构;通过在相邻两层蒸发板之间增加抽屉数量使连续层流状液膜的长度增加，进而延长连续层流状液膜在低温板式蒸发装置中的蒸发时间;或者通过在多层蒸发板之间减少抽屉数量使连续层流状液膜的长度减小，进而缩短连续层流状液膜在低温板式蒸发装置中的蒸发时间。
5.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：所述污水预热组件和空气预热组件共用一套热源供给系统，所述热源供给系统包括加热装置和加热管路，加热管路中填充传热介质;先通过加热装置使加热管路中的传热介质升温，通过加热管路的布设使传热介质先将热量传递到一加热水池中，加热水池中设有空气加热导管，加热水池将热量通过空气加热导管传递到空气输送管路中使空气预热;通过加热管路的布设使经过加热水池热传递后的传热介质继续将热量传递到一污水预热池中，以对污水进行供热，经过污水预热池热传递后的传热介质回流至所述加热装置中。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：所述污水为垃圾渗滤液浓缩液时，所述加热装置采用沼气焚烧锅炉，该沼气焚烧锅炉的沼气气源收集自相应的垃圾填埋场;
所述污水为高浓度工业废水时，所述加热装置采用太阳能加热装置或者空气能加热装置。
7.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：在所述冷凝回收腔的底部开设有冷凝液出口，通过输送管道将冷凝液出口的冷凝水输送至一冷凝液储液池，所述冷凝液储液池主要由回水池和回水降温后的出水池两部分构成，将冷凝水先引至回水池，待冷凝水在回水池中降温后转移至出水池，出水池再通过管道将降温后的冷凝水引至所述冷凝器的进水口，所述冷凝器为水冷式冷凝器，当冷凝器中的水升温后再通过其出水口将冷凝水回收至所述回水池中，如此循环利用。
8.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：所述低温板式蒸发装置顶部设置的热空气出口与一回收组件连通，将从热空气出口排出的热空气先引至一汽水分离罐，利用汽水分离罐对带有余热的热空气进行汽水分离处理，汽水分离后形成的冷凝水可达标排放，分离后的热空气继续通过管道输送至低温板式蒸发装置的底部形成循环，通过空气预热组件中的空气流量控制器对低温板式蒸发装置内循环的气流量进行控制，多余的空气通过光催化氧化除臭装置进行净化后达标排放。
说明书
低温蒸发高浓度污水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理方法，尤其涉及一种可特别适用于城市生活垃圾渗滤液等高浓度 污水的处理方法。
背景技术
目前我国生活垃圾渗滤液处理主流的技术路径主要有两种，即碟管式反渗透(DTRO) 技术和“厌氧+好氧+MBR+NF/RO”组合技术。这两种技术的核心是膜处理，经过膜处理 后产生的浓缩液是一种高浓度污染物，其产量大约为处理渗滤液总量的30%。浓缩液的污染 物不仅浓度很高，且成分复杂难以处置，目前还是一个世界级难题。如果回灌至垃圾填埋场 循环处理，初期有一定的效果，但长期的积累会导致COD和盐度的富集，使超滤膜的更换频 率快速上升，从而显著增加处理成本;如果转移至城市生活污水处理厂处理，只是一种转移 污染的做法，其实际是将高浓度污染物稀释后排放。
垃圾渗滤液的处理难度远远超出现有的技术能力，不达标排放或者直排的现象不同程度 地在各地存在。抽样调查显示，真正能按照(GB16889-2008)标准稳定达标排放的垃圾卫 生填埋场不足20%，一些生活垃圾处理处置项目成为应付上级环保部门检查的“应景”设施; 渗滤液浓缩液已经对地下水、土壤、河道造成严重污染，并直接威胁饮用水安全。
因此，寻找一种处理效果好、投资省、运营方便、能耗低、运行成本低的浓缩液处理方 法，对于解决垃圾处理技术瓶颈，保护环境、减少有害物质排放，显得尤为迫切。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺过程简单、投入小、处 理效果好、维护运营方便、能耗低、绿色环保、可实现污染物“零”排放的低温蒸发高浓度 污水的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种低温蒸发高浓度污水(可用于处理 垃圾渗滤液浓缩液以及与其类似的高浓度工业废水等，例如含有重金属的矿山废水和冶炼厂 废水)的处理方法，包括以下步骤：
利用空气预热组件对空气进行预热处理，将预热后的热空气送入一低温板式蒸发装置的 热空气进口端;
利用污水预热组件对待处理污水进行预热处理，将预热后的污水送入所述低温板式蒸发 装置的污水进口端;
所述低温板式蒸发装置为多层板式结构，且主要由多层蒸发板层叠而成，通过污水预热 组件中的流量控制部件使进入低温板式蒸发装置中的污水在多层蒸发板上自上而下形成连续 层流状液膜，通过空气预热组件使进入低温板式蒸发装置中的热空气在多层蒸发板间自下而 上形成连续上升气流，在低温板式蒸发装置中使连续上升气流与连续层流状液膜进行逆流接 触，在逆流接触过程中，连续上升气流使连续层流状液膜中的水分不断蒸发，连续上升气流 经过多层蒸发板后最终形成饱和水蒸汽汽流并到达低温板式蒸发装置的顶部区域，使其经由 低温板式蒸发装置顶部设置的热空气出口排出;连续层流状液膜经充分蒸发后，以结晶物形 式在蒸发板上析出，将未蒸发完毕的污水导流至低温板式蒸发装置的底部，并将其从低温板 式蒸发装置底部设置的污水出口排出。
上述的处理方法中，优选的，将所述污水进口端设置在多层蒸发板的上方，使多层蒸发 板中每一层蒸发板的一端固定，另一端溢流，且相邻两层蒸发板的固定端和溢流端的位置布 置相反，通过多层蒸发板的结构设置将连续层流状液膜以S形方式向下导流;在每层蒸发板 的溢流端设置一溢流挡板，通过控制溢流挡板的高度或溢流挡板上开设的溢流孔的高度，使 连续层流状液膜在每一层蒸发板上的液膜厚度自上往下逐级递减;当连续层流状液膜至最底 层的蒸发板时，其液膜厚度控制在以刚好蒸发完毕为限。
上述的处理方法中，优选的，将所述多层蒸发板中每一层蒸发板的下表面设置成凹凸式 齿状或波浪状结构，通过调节空气流量控制器使所述连续上升气流在经过相邻两层蒸发板之 间的气流通道时形成局部漩涡湍流，并使得热空气沿着气流通道方向在蒸发板的液膜上方形 成多个漩涡式小循环，使热空气与连续层流状液膜反复多次地接触。
上述的处理方法中，优选的，将所述多层蒸发板设置成抽屉式组合模块结构，每一个抽 屉为一个可自由组装拆卸的组合模块，每一个抽屉由至少一层蒸发板组成，多个抽屉上下叠 加构成所述多层蒸发板的主体结构;通过在相邻两层蒸发板之间增加抽屉数量使连续层流状 液膜的长度增加，进而延长连续层流状液膜在低温板式蒸发装置中的蒸发时间;或者通过在 多层蒸发板之间减少抽屉数量使连续层流状液膜的长度减小，进而缩短连续层流状液膜在低 温板式蒸发装置中的蒸发时间。
上述的处理方法中，优选的，所述污水预热组件和空气预热组件共用一套热源供给系统， 所述热源供给系统包括加热装置和加热管路，加热管路中填充传热介质;先通过加热装置使 加热管路中的传热介质升温，通过加热管路的布设使传热介质先将热量传递到一加热水池中， 加热水池中设有空气加热导管，加热水池将热量通过空气加热导管传递到空气输送管路中使 空气预热;通过加热管路的布设使经过加热水池热传递后的传热介质继续将热量传递到一污 水预热池中，以对污水进行供热，经过污水预热池热传递后的传热介质回流至所述加热装置 中。
上述的处理方法中，优选的，所述污水为垃圾渗滤液浓缩液时，所述加热装置采用沼气 焚烧锅炉，该沼气焚烧锅炉的沼气气源收集自相应的垃圾填埋场;
所述污水为高浓度工业废水时，所述加热装置采用太阳能加热装置或者空气能加热装置。
上述的处理方法中，优选的，所述低温板式蒸发装置内的容腔被分隔成蒸发腔和冷凝回 收腔，且蒸发腔设于中部，冷凝回收腔设于蒸发腔的外围，在低温板式蒸发装置顶部设置一 冷凝器，使连续上升气流经过多层蒸发板后形成的饱和水蒸汽汽流在低温板式蒸发装置顶部 凝结，通过将低温板式蒸发装置顶部的内表面设置成圆锥状，将形成的冷凝液导流至所述冷 凝回收腔。
上述的处理方法中，优选的，在所述冷凝回收腔的底部开设有冷凝液出口，通过输送管 道将冷凝液出口的冷凝水输送至一冷凝液储液池，所述冷凝液储液池主要由回水池和回水降 温后的出水池两部分构成，将冷凝水先引至回水池，待冷凝水在回水池中降温后转移至出水 池，出水池再通过管道将降温后的冷凝水引至所述冷凝器的进水口，所述冷凝器为水冷式冷 凝器，当冷凝器中的水升温后再通过其出水口将冷凝水回收至所述回水池中，如此循环利用。
上述的处理方法中，优选的，所述低温板式蒸发装置顶部设置的热空气出口与一回收组 件连通，将从热空气出口排出的热空气先引至一汽水分离罐，利用汽水分离罐对带有余热的 热空气进行汽水分离处理，汽水分离后形成的冷凝水可达标排放，分离后的热空气继续通过 管道输送至低温板式蒸发装置的底部形成循环，通过空气预热组件中的空气流量控制器对低 温板式蒸发装置内循环的气流量进行控制，多余的空气通过光催化氧化除臭装置进行净化后 达标排放。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明的处理方法中主要利用了低温高效蒸发技术，其模拟“台风效应”，利用饱和 水蒸气遇冷凝结放热在低温板式蒸发装置上方局部区域形成负压，进而产生一种自然的拉力 使低温板式蒸发装置底部的热空气源源不断上升;在优选的方案中通过回收组件的连接，可 使热空气在低温板式蒸发装置与回收组件之间形成闭环回路，循环往复，从而高效利用空气 余热，实现低温高效蒸发污水中的水分。
2.本发明的处理方法节能环保，通过利用“海水晒盐”原理，可以在低温(40℃～60℃) 状态下蒸发污水，与传统的高温(100℃～120℃)蒸馏方法相比，不仅节能，而且环保，冷 凝水中有害物质的含量低，符合国家一级排放标准，不需再次处理即可排放。
3.本发明的处理方法蒸发效率高，通过在优选的技术方案中利用抽屉式蒸发板底部的凹 凸式齿状或波浪状结构，使上升气流遇到阻力而形成局部漩涡式小循环，迫使上升气流与液 膜多次接触，显著提高低温状态下的蒸发效率。
4.本发明的处理方法可设计成开放式组合结构，通过采用模块式设计，使污水预热组件、 空气预热组件、低温板式蒸发装置和回收组件等均设置开放式接口，不仅便于各个组件模块 之间的组装连接，而且有利于各个组件模块之间的单独升级换代。
5.本发明处理方法中的低温板式蒸发装置可进一步设计成优选的组合模块结构，即单个 低温板式蒸发装置可根据污水处理量和工艺流程时间长短，以增加或减少抽屉式组合模块的 数量，另外还可将多个低温板式蒸发装置进行并联，同时分别独立地进行污水处理，多个低 温板式蒸发装置并联后可迅速增加处理量，提高效率，且当其中一台低温板式蒸发装置在进 行结晶物的清理时，另外的低温板式蒸发装置可同时运行，以保证污水处理的连续性，即使 单个模块出现故障也不影响整个处理装置的运行。
6.本发明处理方法中的污水预热组件、空气预热组件等使用的热源均可采用清洁能源， 例如主要是利用生活垃圾填埋场自身产生的沼气能，开发使用成本低，且能够减少温室气体 直接排放。如果本发明处理装置用于工业废水处理领域，则可以利用太阳能或者空气能作为 主要能源。沼气能源或者太阳能、空气能均属于清洁能源领域，符合国家政策导向，且有利 于环境保护。
7.本发明处理方法的工艺处理过程简单、投资成本低，能耗低，维护运营简单方便，经 济效益较好，处理的污水最终产物是约97%的清水和约3%的结晶物，可实现污染物“零” 排放。