申请日2018.12.25
公开(公告)日2019.04.05
IPC分类号C02F1/04; C02F103/06
摘要
本发明提出了一种用于垃圾渗滤液的处理装置，包括预处理系统、第一蒸发罐、第二蒸发罐、第一换热器、第二换热器、中和罐、冷凝水罐，将预处理系统出口与第一蒸发罐进口相连，第一蒸发罐蒸汽出口与第一换热器进口相连，第一换热器出口与中和罐进口相连，中和罐出口与第二蒸发罐进口相连，第二蒸发罐蒸汽出口与第二换热器进口相连，第二换热器出口与冷凝水罐相连，第二换热器被设置在第一蒸发罐附近。由于采取低温真空蒸发，使得蒸发器的结垢倾向降低，无需预处理且设备腐蚀倾向降低，延长设备使用寿命，并充分利用廉价的能源。并提出了一种用于垃圾渗滤液的处理方法，该方法流程简单，实用性强，符合环保节能和高效利用的原则，有利于推广使用。
权利要求书
1.一种用于垃圾渗滤液的处理装置，包括预处理系统、第一蒸发罐、第二蒸发罐、第一换热器、第二换热器、中和罐、冷凝水罐，其特征在于，
所述预处理系统包括预处理系统出口;
所述第一蒸发罐设有第一蒸发罐进口、第一蒸发罐蒸汽出口、第一蒸发器浓缩液出口;
所述第二蒸发罐设有第二蒸发罐进口、第二蒸发罐蒸汽出口、第二蒸发器浓缩液出口;
所述第一换热器设有第一换热器进口和第一换热器出口;
所述第二换热器设有第二换热器进口和第二换热器出口;
所述中和罐设有中和罐进口和中和罐出口;其中
所述预处理系统出口与第一蒸发罐进口相连，所述第一蒸发罐蒸汽出口与所述第一换热器进口相连，所述第一换热器出口与所述中和罐进口相连，所述中和罐出口与所述第二蒸发罐进口相连，所述第二蒸发罐蒸汽出口与所述第二换热器进口相连，所述第二换热器出口与所述冷凝水罐相连，所述第二换热器被设置在所述第一蒸发罐的附近。
2.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，所述第一蒸发罐的真空度为40-50mbar，所述第二蒸发罐的真空度为110-120mbar。
3.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，在所述中和罐中添加酸或碱以调节获得产物的pH值。
4.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，还包括第一存储罐、第二存储罐，所述第一存储罐包括第一存储罐进口，所述第二存储罐包括第二存储罐进口，所述第一蒸发罐浓缩液出口与所述第一存储罐进口相连，所述第二蒸发罐浓缩液出口与所述第二存储罐进口相连。
5.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，还包括热源和第三换热器，所述第三换热器设置在所述第二蒸发罐中并与所述热源相连，所述热源包括热水或热泵。
6.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，所述第二换热器与所述第一蒸发罐进行热交换来为所述第一蒸发罐提供蒸发所需热量。
7.根据权利要求5所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，所述第一换热器和第二换热器包括列管换热器或板式换热器，所述第三换热器包括盘管换热器。
8.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，还包括冷却塔，所述冷凝水罐设有冷凝水罐进口和冷凝水罐出口，所述冷凝水罐出口与冷却塔相连。
9.根据权利要求8所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，所述冷却塔被设置在所述第一换热器的附近。
10.根据权利要求1所述的用于垃圾渗滤液的处理装置，其特征在于，还包括第一循环泵、第一真空泵、第二真空泵，所述第一循环泵设置在所述第二换热器与所述第一蒸发罐之间，用于内循环第一蒸发罐内的液体并进入第二换热器换热，所述第一真空泵设置在所述中和罐上，用以使所述中和罐和所述第一蒸发罐内形成真空，所述第二真空泵设置在所述冷凝水罐上，用以使所述冷凝水罐和所述第二蒸发罐内形成真空。
11.一种用于垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将渗滤液引入具有第一真空度的第一蒸发罐进行蒸发，将产生的蒸汽引入第一换热器进行冷凝得到第一冷凝水;
S2：调节第一冷凝水的pH值，并将所述第一冷凝水引入具有第二真空度的第二蒸发罐中，以对所述第一冷凝水进行蒸发处理;
S3：使第二蒸发罐中产生的蒸汽与第二换热器进行热交换以得到第二冷凝水。
12.根据权利要求11所述的用于垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，步骤S3还包括收集所述第二冷凝水并使所述第二冷凝水与所述第一换热器进行热交换。
13.根据权利要求11所述的用于垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，步骤S3还包括为所述第二蒸发罐加热提供热源。
14.根据权利要求11所述的用于垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述第一真空度和所述第二真空度分别为40-50mbar和110-120mbar。
15.根据权利要求11所述的用于垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，还包括所述第二换热器与第一蒸发罐进行热交换，为所述第一蒸发罐提供蒸发所需热量。
说明书
一种用于垃圾渗滤液的处理装置及方法
技术领域
本发明属于溶液处理设备，具体涉及一种用于垃圾渗滤液的处理装置及方法。
背景技术
垃圾渗滤液为垃圾填埋或临时堆放过程中产生的废水，其水质具有高COD(化学需氧量，Chemical Oxygen Demand)、高盐分、高氨氮、高重金属等特点，且会随着填埋场垃圾填埋成分、季节气候、填埋场使用的年限而变化，是一种较为难处理的高浓度有机废水。目前国家出台了相关对垃圾渗滤液处理的排放标准，也出来了相关工程设计指南，根据多年的工程实践，目前主要采用了两种工艺路径，一个是采用两级DTRO工艺，一个是生化+膜生物反应器(MBR+NF+RO)工艺，在某些地区由于渗滤液浓度特别高，以上工艺甚至都无法处理运行的情况下，也有直接采取蒸发浓缩或者焚烧的办法。
前两个工艺都由于采用了膜技术，因此都有大致约20-30%的膜浓缩液需要进一步处理，通常情况下，对于垃圾填埋场而言多数采用了回灌的工艺。但是渗滤液浓缩液的回灌如果作业不规范，或者雨季等都可能导致回灌的浓缩液回流到渗滤液调节池，使得渗滤液的COD和盐分浓度升高，从而导致膜设备运行压力升高，回收率下降，清洗频繁，或者导致生化系统无法运行，进入恶性循环。因此需要对现有的渗滤液浓缩液进一步减量化或者进一步浓缩处置，乃至进行浓缩液零排放有迫切的市场需求。
现在针对渗滤液膜浓缩液的减量化处置，市场上使用了多效蒸发设备、MVR工艺设备、浸没式燃烧工艺设备，但都各自存在一定的缺陷，导致系统实际上无法连续稳定运行，且运行成本高昂，并产生二次污染。例如，CN108314115A和CN202744415U等专利提到的MVR工艺。MVR工艺是利用电驱动蒸汽压缩机为蒸发供能的方式进行蒸发，相对较为节能，但是技术上存在如下几个问题：1)蒸发温度高，容易导致换热器结垢，因此需要预处理除硬，化学除硬成本较高;2)渗滤液蒸发温度高极易产生泡沫，这部分泡沫容易进入蒸汽压缩机，导致压缩机故障，缩短使用寿命;3)蒸发温度高，产生的氨气和不凝气需要进一步处理，不然有二次污染;4)由于含盐量高，蒸发温度高，因此对设备材质要求较高。对于浸没式燃烧工艺而言，其是采用可燃性气体(如沼气或者天然气)直接在蒸发器内燃烧形成热能蒸发的方式，优势是在于直接传热可以蒸发的浓度较高，但是受制于供能方式的影响，只能在有可燃气体的情况下才可实施，且当没有沼气稳定供给的情况下，采用天然气的能耗会极高。由此可见，提出一种循环利用热能并且不需要用到MVR工艺的用于垃圾渗滤液蒸发浓缩方法及设备是亟待解决的问题之一。
发明内容
针对上述MVR工艺存在的换热器易结垢，易产生泡沫易损坏蒸汽压缩机，产生的挥发性氨气和不凝气需要进一步处理，对设备材质要求较高;以及浸没式燃烧工艺受制于供能方式，能耗较高等问题，本发明提出了一种用于垃圾渗滤液的处理装置，包括预处理系统、第一蒸发罐、第二蒸发罐、第一换热器、第二换热器、中和罐、冷凝水罐，预处理系统包括预处理系统出口;第一蒸发罐设有第一蒸发罐进口、第一蒸发罐蒸汽出口、第一蒸发器浓缩液出口;第二蒸发罐设有第二蒸发罐进口、第二蒸发罐蒸汽出口、第二蒸发器浓缩液出口;第一换热器设有第一换热器进口和第一换热器出口;第二换热器设有第二换热器进口和第二换热器出口;中和罐设有中和罐进口和中和罐出口;其中预处理系统出口与第一蒸发罐进口相连，第一蒸发罐蒸汽出口与第一换热器进口相连，第一换热器出口与中和罐进口相连，中和罐出口与第二蒸发罐进口相连，第二蒸发罐蒸汽出口与第二换热器进口相连，第二换热器出口与冷凝水罐相连，第二换热器被设置在第一蒸发罐的附近。
优选的，第一蒸发罐的真空度为40-50mbar，第二蒸发罐的真空度为110-120mbar。设置不同的真空度可以使第一蒸发罐和第二蒸发罐内的溶液的沸点降低，节约能源，同时降低潜在的腐蚀危害和结垢趋势，使得设备无需进行除硬预处理以及后期维护。
优选的，在中和罐中添加酸或碱以调节获得产物的pH值。以获得有用的产物例如硫酸铵溶液，并且此产物可以进一步蒸发回收利用或是满足排放标准直接排放。
优选的，还包括第一存储罐、第二存储罐，第一存储罐包括第一存储罐进口，第二存储罐包括第二存储罐进口，第一蒸发罐浓缩液出口与第一存储罐进口相连，第二蒸发罐浓缩液出口与第二存储罐进口相连。第一存储罐中最终的浓缩液可以循环蒸发浓缩或进一步合理处理，第二存储罐中的产物可以进一步蒸发回收利用或是满足排放标准直接排放。
优选的，还包括热源和第三换热器，第三换热器设置在第二蒸发罐中并与热源相连，热源包括热水或热泵。热源通过填埋场沼气燃烧或者纯电驱动的热泵，也可以通过低品位蒸汽来供热，充分利用廉价的能源。
优选的，第二换热器与第一蒸发罐进行热交换来为第一蒸发罐提供蒸发所需热量。因此第一蒸发罐不需要额外提供热源，循环利用第二换热器中的热量，以节约能源，减少设备成本与能源成本。
优选的，第一换热器和第二换热器包括列管换热器或板式换热器，第三换热器包括盘管换热器。列管式换热器或板式换热器的结构比较简单、紧凑、便于维护，盘管换热器高效节能，换热效果好。
优选的，还包括冷却塔，冷凝水罐设有冷凝水罐进口和冷凝水罐出口，冷凝水罐出口与冷却塔相连。冷凝水罐将冷凝水供给冷却塔，冷却塔将冷凝水进一步传输并与第一换热器进行换热使第一换热器中的蒸汽冷凝。
优选的，冷却塔被设置在第一换热器的附近。冷却塔的冷凝水与第一换热器进行换热使第一换热器中的蒸汽冷凝，以达到节约能源的效果。
优选的，还包括第一循环泵、第一真空泵、第二真空泵，第一循环泵设置在第二换热器与第一蒸发罐之间，用于内循环第一蒸发罐内的液体并进入第二换热器换热，第一真空泵设置在中和罐上，用以使中和罐和第一蒸发罐内形成真空，第二真空泵设置在冷凝水罐上，用以使冷凝水罐和第二蒸发罐内形成真空。第一真空泵和第二真空泵是通过冷凝产物形成真空，不直接抽取蒸发器的蒸汽，设备的运动部件较少，降低了维修维护成本。
本发明还提出一种用于垃圾渗滤液的处理方法，包括如下步骤：
S1：将渗滤液引入具有第一真空度的第一蒸发罐进行蒸发，将产生的蒸汽引入第一换热器进行冷凝得到第一冷凝水;
S2：调节第一冷凝水的pH值，并将第一冷凝水引入具有第二真空度的第二蒸发罐中，以对第一冷凝水进行蒸发处理;
S3：使第二蒸发罐中产生的蒸汽与第二换热器进行热交换以得到第二冷凝水。
在进一步的实施例中，步骤S3还包括收集第二冷凝水并使第二冷凝水与第一换热器进行热交换。使第一换热器中的蒸汽冷凝以达到节约能源的效果。
在进一步的实施例中，步骤S3还包括为第二蒸发罐提供热源。热源包括热水或热泵，可通过填埋场沼气燃烧或者纯电驱动的热泵，也可以通过低品位蒸汽来供热，充分利用廉价的能源。
在进一步的实施例中，第一真空度和第二真空度分别为40-50mbar和110-120mbar。设置不同的真空度可以使第一蒸发罐和第二蒸发罐内的溶液的沸点降低，节约能源，同时降低潜在的腐蚀危害和结垢趋势，使得设备无需进行除硬预处理以及后期维护。
在进一步的实施例中，还包括第二换热器与第一蒸发罐进行热交换，为第一蒸发罐提供蒸发所需热量。因此第一蒸发罐不需要额外提供热源，循环利用第二换热器中的热量，以节约能源，减少设备成本与能源成本。
本发明公开了一种用于垃圾渗滤液的处理装置，采用了两级高真空减压低温蒸发，热源可以通过填埋场沼气燃烧或者纯电驱动的热泵，也可以通过低品位蒸汽来供热，以产生约80-90℃的热水，充分利用廉价的能源。并且热源输入是直接先蒸发第二蒸发罐中的冷凝产物，由于冷凝产物不易结垢，因此无需担心维护问题。第二蒸发罐中蒸发的蒸汽通过外设的第二换热器加热第一蒸发罐中的渗滤液，第一蒸发罐中的蒸汽再通过第一换热器进一步换热得到冷凝产物进入中和罐以循环利用热量，减少不必要的热源成本。第一换热器与第二换热器属于列管换热器或者板式换热器，便于维护。蒸发产生的蒸汽冷凝后调节pH值并进行浓缩，可以获得高浓度的有用产物以进行回收利用，蒸发的蒸汽冷凝水可以满足排放标准直接排放。蒸发温度低，因此结垢倾向降低，无需预处理，且设备腐蚀倾向降低，可以采用较低等级的材质，降低了设备投资，延长了设备使用寿命。本装置主要的运动部件为水泵和真空泵，真空泵是通过冷凝水罐形成真空，不直接抽取蒸发罐中的蒸汽，设备的运动部件较少，降低了维修维护成本。