高鹽有機廢水的蒸發處理系統的制作方法
【專利摘要】高鹽有機廢水的蒸發處理系統，包括：余熱蒸發器和浸沒燃燒蒸發器，其中高鹽有機廢水進入余熱蒸發器，濃縮后的料液進入浸沒燃燒蒸發器內進行最終濃縮，浸沒燃燒產生的蒸汽作為熱源提供至余熱蒸發器。將有間壁的余熱蒸發技術與無間壁的浸沒燃燒蒸發技術相結合，低濃度滲濾液或其膜濃縮液首先采用有間壁的蒸發技術，不結垢、可充分利用后端浸沒燃燒蒸發產生的二次蒸汽的余熱；高鹽有機廢水，例如滲濾液或其膜濃縮液經初步蒸發達到較高濃度時，采用無間壁的浸沒燃燒蒸發技術，不怕結垢、可去除揮發性有機物，產生的二次蒸汽用于前端的余熱蒸發，二者在蒸發濃縮、污染物去除、能量利用方面優勢互補，顯著降低了單一依靠浸沒燃燒蒸發器的燃氣量需求。
【專利說明】
高鹽有機廢水的蒸發處理系統
技術領域
[0001]本發明總體涉及環境保護的高鹽有機廢水處理技術領域，特別涉及垃圾滲濾液及其膜處理濃縮液的蒸發處理系統。
【背景技術】
[0002]垃圾滲濾液具有污染物濃度高、污染物成分復雜、氨氮濃度高和無機鹽類含量高結垢傾向嚴重等特點，為滿足垃圾填埋場和焚燒廠產生的滲濾液廢水外排標準的提高，“生物+膜”處理技術成為中國垃圾填埋場和焚燒廠滲濾液的主流技術路線，普遍采用“厭氧+MBR+雙膜(納濾和反滲透串聯)”處理工藝，即將納濾膜和反滲透膜與前端生化處理串聯使用，雙膜法的使用很好的解決了出水達標的問題，但膜技術只是起到物理過濾作用，同時帶來的是過膜后濃縮液難處理和系統整體回收率偏低(回收率很難超過64% )問題。
[0003]為解決膜濃縮液處理難題，蒸發技術在膜濃縮液處理上已逐漸展開應用，目前常用的蒸發技術有間壁式換熱如MVR等技術和無間壁式換熱的浸沒燃燒蒸發技術。由于滲濾液膜濃縮液成分復雜，含有大量的無機物和有機物，采用間壁式換熱在高濃縮倍率時易發生結垢問題，致使蒸發器頻繁停機清洗，大大影響處理效果，同時導致蒸發系統能耗很高，工程應用方面少有成功案例。而且，采用間壁式換熱蒸發還無法解決揮發性有機物隨尾氣大量排放的問題。采用浸沒燃燒蒸發技術對滲濾液或其濃縮液進行高倍縮液處理，由于采用無間壁式換熱，運行過程中不怕發生結垢問題，具有運行穩定、設備清洗周期長等優勢，同時可以去除揮發性有機物。然而，浸沒燃燒蒸發需要沼氣或天然氣等氣體燃料，在應用時常常受到氣體燃料供應能力的限制。
【發明內容】
[0004]為了充分利用浸沒燃燒蒸發余熱、降低燃料消耗量、提升蒸發濃縮能力，同時避免結垢、揮發性有機物排放等問題，本發明創新性地將發明人之前獲取的浸沒燃燒蒸發專利技術(CN1278963C)與余熱蒸發技術結合，形成“余熱蒸發+浸沒燃燒蒸發”的組合工藝，用以降低浸沒燃燒蒸發器需要使用的燃氣量，同時將浸沒燃燒蒸發產生的二次蒸汽進行收集再用于前端余熱蒸發，避免了能量的浪費，同時確保了不結垢、低有機物排放的特點，整個工藝的能耗降低并且保證燃氣資源有限的地區仍然可以滿足一定的處理負荷，屬于能量回收再利用系統。保證高倍率的濃縮，增大應用范圍。
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種高鹽有機廢水的蒸發處理系統，可以包括:余熱蒸發器；以及浸沒燃燒蒸發器，其中高鹽有機廢水作為料液進入余熱蒸發器，經余熱蒸發器濃縮后的料液進入浸沒燃燒蒸發器內進行最終濃縮，其中浸沒燃燒蒸發器浸沒燃燒產生的二次蒸汽作為熱源提供至余熱蒸發器。
[0006]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器產生的不凝氣體可以送入浸沒燃燒蒸發裝置進行焚毀處理。
[0007]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器產生的二次蒸汽可以作為熱源提供回余熱蒸發器。
[0008]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器產生的二次蒸汽可以經過蒸汽壓縮機后作為熱源提供回余熱蒸發器。
[0009]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器余熱回收產生的冷凝液可以經反滲透后排放或回用。
[0010]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，高鹽有機廢水可以為滲濾液和/或膜濃縮液。
[0011]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，浸沒燃燒蒸發器可以為一級浸沒燃燒蒸發器或兩級浸沒燃燒蒸發器。
[0012]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器進料溫度可以控制在55 °C?65 °C，蒸發溫度控制在< 75 °C。
[0013]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器的濃縮液倍數可以為
0.8?5倍。
[0014]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器的啟動蒸汽由通過蒸汽鍋爐單獨供應，或由垃圾焚燒廠或電廠產生的蒸汽供給。
[0015]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器可以選自下列項目之一:降膜蒸發器、升膜蒸發器、強制循環蒸發器、多效蒸發器。
[0016]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，余熱蒸發器可以包括:蒸汽壓縮機、蒸發室、分離室、蒸汽熱交換器、蒸汽發生器、預熱器。
[0017]進一步地，根據本發明實施例的蒸發處理系統，浸沒燃燒蒸發器所用燃氣可以是沼氣或填埋氣或天然氣或高爐煤氣或液化石油氣。
[0018]根據本發明實施例的蒸發處理系統和蒸發處理工藝具有下述有益效果中的一個或多個:
[0019](I)將有間壁的余熱蒸發技術與無間壁的浸沒燃燒蒸發技術相結合，低濃度的滲濾液或其膜濃縮液首先采用有間壁的蒸發技術，不結垢、可以充分利用后端浸沒燃燒蒸發產生的二次蒸汽的余熱;滲濾液或其膜濃縮液經過初步蒸發而達到較高濃度時，采用無間壁的浸沒燃燒蒸發技術，不怕結垢、可以去除揮發性有機物，產生的二次蒸汽用于前端的余熱蒸發，二者在蒸發濃縮、污染物去除、能量利用方面優勢互補，顯著降低了單一依靠浸沒燃燒蒸發器而產生的燃氣量較大的問題；
[0020](2)通過余熱回收技術，將浸沒燃燒蒸發燃氣產生的能量回收并用余熱蒸發工藝，避免了能量的浪費，降低了整個工藝的能耗和運行費用;燃氣量較單純采用浸沒燃燒蒸發技術可以降低50%以上。
[0021](3)余熱蒸發器產生的二次蒸汽通過蒸汽壓縮機后，進行了二次利用，降低了整個工藝的能耗和運行費用。
[0022](4)余熱蒸發產生的不凝氣體可以進入浸沒燃燒蒸發利用高溫將其焚毀，兩者相輔相成；
[0023](5)在燃氣資源有限的廠區，仍然能保證其一定的處理負荷。
【附圖說明】
[0024]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0025]圖1示出了根據本發明實施例的滲濾液和/或膜濃縮液的蒸發處理系統的結構框圖。
【具體實施方式】
[0026]將參照附圖詳細描述根據本發明的實施例。這里，需要注意的是，在附圖中，將相同的附圖標記賦予基本上具有相同或類似結構和功能的組成部分，并且將省略關于它們的重復描述。
[0027]本公開旨在提供一種實用、經濟的垃圾滲濾液及其膜濃縮液低能耗高倍率蒸發處理工藝。同時該工藝也可用于其它種類的高鹽有機廢水處理。
[0028]根據本發明一個實施例的蒸發處理系統包括余熱蒸發器和浸沒燃燒蒸發器，其中高鹽有機廢水作為料液進入余熱蒸發器，經余熱蒸發器濃縮后的料液進入浸沒燃燒蒸發器內進行最終濃縮；以及其中浸沒燃燒蒸發器浸沒燃燒產生的蒸汽作為熱源提供至余熱蒸發器。
[0029]圖1示出了根據本發明實施例的滲濾液和/或膜濃縮液的蒸發處理系統的結構框圖。
[0030]如圖1所示，滲濾液或膜濃縮液首先例如由提升栗進入余熱蒸發器，余熱蒸發器主要作用是預濃縮蒸發。
[0031]余熱蒸發器使用的主要熱源為蒸汽，在圖1所示的示例中，由后端的浸沒燃燒蒸發器、余熱蒸發器配套的二次蒸汽壓縮機或有條件的能提供飽和蒸汽的垃圾焚燒廠或電廠供給。
[0032]優選地余熱蒸發器中還配套有新鮮蒸汽提供裝置，用于余熱蒸發器的蒸汽熱平衡。
[0033]余熱蒸發器蒸發過程中產生的不凝氣體送入浸沒燃燒蒸發裝置，使不凝氣體中的揮發性有機物進行高溫焚毀。
[0034]浸沒燃燒蒸發裝置為本蒸發處理工藝的二級蒸發裝置，主要作用是焚燒和最終濃縮的作用，熱源可來自于垃圾滲濾液前段厭氧生物處理產生的沼氣或者填埋沼氣或液化石油氣、天然氣等。
[0035]滲濾液和/或膜濃縮液經余熱蒸發器和浸沒燃燒蒸發器后，最終產物為結晶固體或濃縮殘液，膜濃縮液的回收率高達96%，可使滲濾液處理工藝整體回收率達到98%以上。
[0036]余熱回收產生的冷凝液可以回流至前端反滲透或者至二級反滲透處理達標排放或回用。
[0037]根據本發明實施例的蒸發處理系統及其結合使用的蒸發處理工藝實用可靠，是充分結合浸沒燃燒蒸發工藝的優勢開發形成，非常適合于燃氣資源有限但處理量需求大的滲濾液或膜濃縮液處理工程。
[0038]本發明實施例的蒸發處理工藝中采用“余熱蒸發+浸沒燃燒蒸發”方式對垃圾滲濾液或其膜濃縮液這類高含鹽、高有機廢水進行濃縮。
[0039]作為示例，余熱蒸發器形式可以是降膜蒸發器、升膜蒸發器、強制循環蒸發器、多效蒸發器等多種方式。余熱蒸發器設計濃縮液倍數為0.8?5倍，基于滲濾液水質情況及不結垢的目標綜合確定。余熱蒸發裝置例如主要由蒸汽壓縮機、蒸發室、分離室、蒸汽熱交換器、蒸汽發生器、預熱器等組成。優選地，余熱蒸發器進料溫度控制在55°C?65°C，蒸發溫度控制在彡75°C。
[0040]余熱蒸發器的啟動蒸汽可以通過蒸汽鍋爐單獨供應，也可以由垃圾焚燒廠或電廠產生的蒸汽供給。
[0041 ]余熱蒸發器的運行蒸汽可以由浸沒燃燒蒸發的二次蒸汽及自身產生的二次蒸汽供給，二次蒸汽經過蒸汽壓縮機后繼續使用，蒸汽壓縮機可以是羅茨式或離心式的。
[0042]浸沒燃燒蒸發器可以是一級浸沒燃燒蒸發器，也可以是兩級浸沒燃燒蒸發器。
[0043]浸沒燃燒蒸發器所用燃氣可以是沼氣或填埋氣或天然氣或高爐煤氣或液化石油
Ho
[0044]根據本發明一個實施例，結合圖1所示的蒸發處理系統的蒸發處理工藝具體步驟可以如下:
[0045]首先滲濾液膜濃縮液由提升栗進入余熱蒸發器，在余熱蒸發器內的預熱器后溫度升至55°C，預熱器熱源來自于后端浸沒燃燒產生的蒸汽，膜濃縮液預熱后進入余熱蒸發器內蒸汽熱交換器和蒸發室進行一次濃縮蒸發，濃縮倍數設計為0.8?5倍，余熱蒸發器內采用機械壓縮機對強制循環室內的二次蒸汽進行機械壓縮再利用，進一步降低蒸發能耗;經余熱蒸發器濃縮后的料液進入浸沒燃燒蒸發器內進行最終濃縮余熱蒸發器產生的不凝氣體進入浸沒燃燒蒸發器內高溫焚毀，浸沒燃燒蒸發器最終產出高倍數蒸殘液或結晶體排出系統。
[0046]根據本發明實施例的蒸發處理系統和蒸發處理工藝具有下述有益效果中的一個或多個:
[0047](I)將有間壁的余熱蒸發技術與無間壁的浸沒燃燒蒸發技術相結合，低濃度的滲濾液或其膜濃縮液首先采用有間壁的蒸發技術，不結垢、可以充分利用后端浸沒燃燒蒸發產生的二次蒸汽的余熱;滲濾液或其膜濃縮液經過初步蒸發而達到較高濃度時，采用無間壁的浸沒燃燒蒸發技術，不怕結垢、可以去除揮發性有機物，產生的二次蒸汽用于前端的余熱蒸發，二者在蒸發濃縮、污染物去除、能量利用方面優勢互補，顯著降低了單一依靠浸沒燃燒蒸發器而產生的燃氣量較大的問題；
[0048](2)通過余熱回收技術，將浸沒燃燒蒸發燃氣產生的能量回收并用余熱蒸發工藝，避免了能量的浪費，降低了整個工藝的能耗和運行費用;燃氣量較單純采用浸沒燃燒蒸發技術可以降低50%以上。
[0049](3)余熱蒸發器產生的二次蒸汽通過蒸汽壓縮機后，進行了二次利用，降低了整個工藝的能耗和運行費用。
[0050](4)余熱蒸發產生的不凝氣體可以進入浸沒燃燒蒸發利用高溫將其焚毀，兩者相輔相成；
[0051](5)在燃氣資源有限的廠區，仍然能保證其一定的處理負荷。
[0052]應用實例:
[0053]北京某大型垃圾處理設施，設計日處理生活垃圾4000噸，日處理滲濾液為1000噸，進水化學需氧量(COD)設計為50000毫克/升，滲濾液處理采用工藝為“厭氧+膜生物反應器+納濾+反滲透”，每天可產生沼氣約20000立方米，但產生的滲濾液膜濃縮液和鍋爐化水高鹽濃水合計約400噸/日，環評要求全廠污水全部回用，不得外排。
[0054]本工程滲濾液濃縮液采用本專利中的“余熱蒸發+浸沒燃燒蒸發”技術，噸濃縮液的燃氣消耗由100立方米降低至50立方米，由厭氧產生的沼氣全部應用于濃縮液的蒸發處理。
[0055]在上面詳細描述了本發明實施例。然而，本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行各種修改，組合或子組合，并且這樣的修改應落入本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種高鹽有機廢水的蒸發處理系統，包括: 余熱蒸發器；以及 浸沒燃燒蒸發器， 其中高鹽有機廢水作為料液進入余熱蒸發器，經余熱蒸發器濃縮后的料液進入浸沒燃燒蒸發器內進行最終濃縮， 其中浸沒燃燒蒸發器浸沒燃燒產生的蒸汽作為熱源提供至余熱蒸發器。2.如權利要求1所述的蒸發處理系統，其特征在于， 余熱蒸發器產生的不凝氣體送入浸沒燃燒蒸發裝置進行焚毀處理。3.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 余熱蒸發器產生的二次蒸汽作為熱源提供回余熱蒸發器。4.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 余熱蒸發器產生的二次蒸汽經過蒸汽壓縮機后作為熱源提供回余熱蒸發器。5.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 余熱蒸發器余熱回收產生的冷凝液經反滲透后排放或回用。6.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 高鹽有機廢水為滲濾液和/或膜濃縮液。7.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 所述浸沒燃燒蒸發器為一級浸沒燃燒蒸發器或兩級浸沒燃燒蒸發器。8.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 余熱蒸發器進料溫度控制在55°C?65°C，蒸發溫度控制在<75°C。9.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 余熱蒸發器的濃縮液倍數為0.8?5倍。10.如權利要求1或2所述的蒸發處理系統，其特征在于， 余熱蒸發器的啟動蒸汽由通過蒸汽鍋爐單獨供應，或由垃圾焚燒廠或電廠產生的蒸汽供給。
【文檔編號】C02F1/04GK106044905SQ201610500189
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】岳東北
【申請人】清華大學