CN101182049B - 一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节能高效、运行稳定、成本低的用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，包括蒸发器、蒸汽压缩机、热源补充接口、浓缩液排放口，其特征在于所述的蒸发器包括蒸发器主体、加热管束、液体分配管和蒸汽箱，其中，蒸发器主体是卧式罐体，蒸汽箱至少有两个，分别位于蒸发器主体的两端，蒸发器主体内设有多个加热管束和至少一根液体分配管；所述的加热管束的两端分别与蒸发器主体两端的蒸汽箱相连通，所述的液体分配管上设有多个喷嘴，用于向加热管束喷洒液体分配管中的垃圾渗滤液；至少在蒸发器其中一侧的蒸汽箱上还设有冷凝水出口，位于蒸发器另一侧的蒸汽箱与蒸汽压缩机的输出端相连通，所述的蒸汽压缩机的输入端与蒸发器的壳程相连通。

Description

一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统

所属技术领域

本发明涉及一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，特别是涉及一种节能高效、运行稳定、成本低的用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统。

背景技术

随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的产量在急剧增加。目前城市垃圾的主要处理方式有垃圾堆肥、垃圾卫生填埋和垃圾焚烧等，垃圾填埋由于其具有投资少、处理费用低、处理量大、操作简便等特点，而在国内外得到广泛应用，在我国，目前有93％左右的城市的固体垃圾采用填埋的方法。但垃圾填埋存在着诸多污染问题，其中，填埋过程中产生的垃圾渗滤液是最为典型的二次污染物。所谓垃圾渗滤液是指在垃圾填埋的过程中，由于压实作用和微生物的生化作用，垃圾中所含的污染物将随水分溶出，并与降雨一起形成垃圾废液。由于垃圾渗滤液成份杂，有机物和氨氮含量高，是极难处理、危害性非常大的废水，它可使地下水、地表水及垃圾填埋场周围环境造成严重得污染，致使地表水水质恶化，地下水丧失使用价值，直接威胁饮用水、工农业用水水源及人体健康。因此，如不妥善处理垃圾渗滤液，会对垃圾填埋场周围的水体和土壤造成严重污染。为了降低垃圾渗滤液的危害性，国家规定的垃圾渗滤液出水排放标准越来越严格。

蒸发处理工艺是现有处理垃圾渗滤液的的方法之一，蒸发是一个把挥发性与非挥发性组分分离的物理过程。它由二部分组成：加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。对垃圾渗滤液蒸发处理时，水从渗滤液中沸出，污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱，因此，会保留在浓缩液中，只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸汽，最终存在于冷凝液中。但现有用于处理垃圾渗滤液的蒸发装置的最大缺点就是过高的能耗导致过高的运行成本，而且需要外接蒸汽或配置专门的锅炉，且出水质量差，不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能高效、运行稳定、成本低的用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统。

本发明的技术方案可以通过以下的技术措施来实现，一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，包括蒸发器、蒸汽压缩机、热源补充接口、浓缩液排放口和冷凝水出口，所述的蒸发器包括蒸发器主体、加热管束、液体分配管和蒸汽箱，其中，蒸发器主体是卧式罐体，蒸汽箱至少有两个，分别位于蒸发器主体的两端，蒸发器主体内设有多个加热管束和至少一根液体分配管；所述的加热管束的两端分别与蒸发器主体两端的蒸汽箱相连通，所述的液体分配管上设有多个喷嘴，用于向加热管束喷洒液体分配管中的垃圾渗滤液；至少在蒸发器其中一侧的蒸汽箱上还设有冷凝水出口，位于蒸发器另一侧的蒸汽箱与蒸汽压缩机的输出端相连通，所述的蒸汽压缩机的输入端与蒸发器的壳程相连通；其特征在于所述的蒸发器的下部还设有用于收集浓缩后液体的热井，所述的浓缩液排放口设在热井处；所述的设有冷凝水出口的蒸汽箱上还设有排气孔，使蒸发器中不凝气体如氨等和少量未冷凝的蒸汽经过排气孔排出蒸发器，进入下一步处理程序，如进入吸收塔。

本发明所述的蒸发器内，加热管束内所占用的空间为管程，除了加热管束和液体分配管以外的蒸发器的内部空间为壳程。本发明所述的蒸发系统开始工作时，首先，外接蒸汽通入蒸发器的管程中，使加热管束升高到足以令喷洒到其管壁上的渗滤液蒸发的温度，然后，渗滤液经液体分配管上的喷嘴喷淋到加热管束外壁上被迅即加热，渗滤液的温度瞬间升高至100℃以上的温度，渗滤液中的氨和水变成蒸汽升到蒸发器上部，再经蒸汽管进入蒸汽压缩机压缩，并经管道和蒸气箱打入加热管束内，使加热管束保持高温，使继续喷淋至加热管束外壁的渗滤液持续蒸发为蒸汽，再经蒸汽管进入蒸汽压缩机等打入加热管束内，使蒸汽的热量能够被蒸发器回收利用，节约能源。加热管束内部的蒸汽在对管外渗滤液进行加热蒸发的同时又被管外的渗滤液冷却，经冷凝后变成蒸馏水被收集到设有冷凝水出口的蒸气箱中，并经该箱中的冷凝水出口排出蒸发器，进入下一步处理程序，达标后排放。

本发明所述的蒸发器主体内设有的加热管束平行布置，从而实现对蒸发器内部空间的有效地利用。所述的液体分配管与加热管束平行，并位于加热管束的上方。部分无法在100℃以上温度下变成气体脱出蒸发器的物质在热井处得到浓缩，上述物质变成浓缩液后经热井排出蒸发器，可回灌到填埋场。

本发明还可以作以下改进，所述的蒸发器上部还设有蒸汽箱，蒸汽压缩机的输入端与该蒸汽箱相连通，即蒸汽压缩机的输入端通过该蒸汽箱与蒸发器的壳程相连通，即被压缩的再生蒸汽是在壳程产生的。该蒸汽箱内还可以设有除雾器，使蒸汽被输入蒸汽压缩机之前得到净化，从而保证水质较高的蒸馏水最后排出蒸发器。所述的除雾器可以是网状除雾器。

本发明还可以作进一步改进，所述的热井还外接循环泵，循环泵的输出端同时与浓缩液管和渗滤液管相连，浓缩液达到设定的浓度后部分回收热能后排出系统，部分与进液即渗滤液混合后重新循环喷淋蒸发，从而实现最大限度地回收水资源，提高经济效益。

本发明可以作如下改进，所述的蒸发系统还可以在蒸发器外部设置至少一个热交换器，用于回收冷凝水、不凝气体/少量未冷凝的蒸汽和浓缩液的余热，预热渗滤液。所述的蒸发器的冷凝水出口外接冷凝水管，排气孔外接排气管，热井外接浓缩液管，上述的冷凝水管、排气管和浓缩液管均与热交换器相连，将余热传递给热交换器，渗滤液管也与热交换器相连，使渗滤液进入蒸发器前，通过热交换器与蒸发器排出的蒸馏水、蒸发气体和浓缩液的余热进行热交换，从而使渗滤液的温度升高，进一步节约能耗，降低处理成本。如设置多个回收余热的热交换器，对渗滤液进行预热，可使渗滤液在进入蒸发器前就能接近沸点的温度，即整个蒸发系统可充分利用排出物的余热，提高电能的利用效率。

所述的热交换器上还可以设有排气孔，蒸发器中不凝气体如氨等和少量未冷凝的蒸汽在热交换器中与渗滤液发生热交换后，会有一部分蒸汽冷凝，最后无法冷凝的蒸发气体通过热交换器上设有的排气孔排出热交换器，进入下一步处理程序。

本发明所述的蒸发器的外接蒸汽热源可以是蒸汽产生器，即利用发热丝对蒸馏水进行加热而产生蒸汽。所述的蒸汽产生器还可以与本蒸发系统的冷凝水管相连，让排出的蒸馏水的少部分进入蒸汽产生器中，从而节约电能和水资源。所述的外接蒸汽热源还可以是锅炉蒸汽，如工业废蒸汽等，实现废物利用，降低系统的能耗。

本发明所述的蒸发器的主体外轮廓可以为圆筒形，还可以为方筒形等几何形状；且所述的蒸发器的外壁上设有保温层。本发明所述的蒸发系统可安装在一底盘上，使蒸发系统成为可移动的集装设备。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明所述的蒸发系统运行成本低，采用机械压缩蒸发系统，在蒸发器壳程内，垃圾渗滤液受热后可产生一部分再生蒸汽，并通过蒸汽压缩机及管道打入加热管束内，对继续喷林的垃圾渗滤液进行加热，即充分利用了壳程内蒸汽的余热；

整个蒸发系统还可充分利用排出物的余热，大大提高了电能的利用效率，蒸发耗电很低、高效节能；本发明采用蒸汽压缩机与蒸发器相结合，在常压下运行，具有运行稳定可靠、处理规模大、出水水质达标的优点；随机开停，全负荷运转；节省大量人力、电耗和投资；

(2)本发明所述的蒸发系统造价低，结构简单合理，采用的均为常压设备；

(3)本发明所述的蒸发系统同时能制作成移动式处理装置，即集装设备可实现移动式，解决垃圾填埋场封场后水量少，投资和运行管理费用高的问题；

(4)本发明所述的蒸发系统工艺简单，自动化程度高，系统可自动调节平衡、处理过程和效果稳定，管理方便；本蒸发系统高效节能，有效降低了垃圾渗滤液的蒸发处理成本。

附图说明

图1是本发明实施例1的蒸发系统的示意图；

图2是本发明实施例1的蒸发系统主视图；

图3是本发明实施例1的蒸发系统俯视图；

图4是本发明实施例1的蒸发系统右视图；

图5是本发明实施例2的蒸发系统的示意图；

图6是本发明实施例3的蒸发系统的示意图；

图7是本发明实施例4的蒸发器的主视图；

图8是图7的I-I向剖视图；

图9是本发明实施例4的蒸发器的俯视图；

图10是图9的II-II向剖视图；

图11是图7的后视图；

图12是图7的A向放大视图；

图13是图7的B向放大视图。

具体实施方式

实施例1

本发明的具体实施例之一如图1～4所示，一种处理垃圾渗滤液的蒸发系统，包括蒸发器1、蒸汽压缩机2、热源补充接口、浓缩液排放口，蒸发器1包括蒸发器主体、加热管束12、液体分配管13和蒸汽箱，其中，蒸发器主体是卧式罐体，整个蒸发系统安装在底盘3之上，成为可移动的集装设备。蒸发器1的主体外轮廓为圆筒形，且蒸发器1的外壁上设有保温层11。蒸汽箱共有三个，为内部为空腔的箱体，其中两个蒸汽箱41、42分别位于蒸发器1主体的两端，蒸发器1内设有多个加热管束12和两根液体分配管13，加热管束12为水平方向布置且相平行，二液体分配管13等高布置，且与加热管束12平行，并位于加热管束12的上方。多个喷嘴14均匀分布在二液体分配管13上，用于向加热管束12喷洒液体分配管13中的垃圾渗滤液，在蒸汽箱41、42与蒸发主体的结合面上，蒸汽箱41、42与加热管束12相连通。另一个蒸汽箱43位于蒸发器1的上部，蒸汽压缩机2的输入端通过蒸汽管8与蒸汽箱43相连，从而与蒸发器1的壳程相连通，该蒸汽箱43内设有网状的除雾器5，使蒸汽被输入蒸汽压缩机2之前得到净化，从而保证水质较高的蒸馏水最后排出蒸发器1；热源补充接口设在蒸汽箱41上，外接补充蒸汽热源，即与蒸汽产生器6相连，为了保证蒸发系统稳定地工作，蒸发器1上还设有用来外接补充蒸汽的蒸汽入口21，蒸汽入口21位于蒸发器1的端部。

位于蒸发器1其中一侧的蒸汽箱41上设有冷凝水出口和排气孔，另一侧的蒸汽箱42通过蒸汽管8与蒸汽压缩机2的输出端相连；蒸发器1的冷凝水出口外接冷凝水管9，排气孔外接排气管10，蒸发器1的下部还设有用于存储浓缩液的热井7，浓缩液排放口设在热井7处，热井7处连接有浓缩液管15。热井7还外接循环泵16，循环泵16的输出端同时与浓缩液管15和渗滤液管17相连，即可以设定浓缩液在达到一定浓度后才沿浓缩液管15排出，而没有达到设定浓度的浓缩液与渗滤液一起再次进入蒸发器1中继续进行蒸发、冷凝。热井7设置有掏渣手孔，用于清除热井中收集的浓缩液中的沉淀物，以便蒸发器能长期正常运转。

蒸发系统的设备在常温常压下工作：首先，蒸汽产生器6的蒸汽连通入蒸发器1的管程中，使加热管束12升高到足以令喷洒到其管壁上的渗滤液蒸发的温度，然后渗滤液经液体分配管13上的喷嘴14喷淋到加热管束12外壁上被迅即加热，渗滤液的温度瞬间升高至104℃左右的温度，渗滤液中的氨和水变成蒸汽升到蒸发器1上部，再经蒸汽管8进入蒸汽压缩机2压缩至108℃以上，并经管道和蒸气箱42打入加热管束12内，使蒸汽的热量能够被蒸发器回收利用，加热管束12内部的蒸汽在对管外渗滤液进行加热蒸发的同时又被管外的渗滤液冷却，经冷凝后变成蒸馏水，被收集到设有冷凝水出口的蒸气箱41中，并经该箱中的冷凝水出口排出蒸发器1，进入下一步处理程序，如进入离子交换系统，去除铵，使废水的氨氮指标达标后排放。而蒸发器1中来不及冷凝的含有大量氨气的蒸发气体经过排气孔排出蒸发器1，进入吸收塔，变成氯化铵溶液，然后经结晶蒸发得到氯化铵晶体颗粒。部分无法在100℃以上温度下变成气体脱出蒸发系统的物质得到浓缩，上述物质变成浓缩液后经热井7排出蒸发系统，可直接回灌到填埋场。

蒸发系统在蒸发器1外部设置热交换器22，用于回收冷凝水、不凝气体/少量未冷凝的蒸汽和浓缩液的余热，预热渗滤液。热交换器22为管式热交换器。蒸发器1上设有的冷凝水管9、排气管10、浓缩液管15均与热交换器22相连，将余热传递给热交换器22，渗滤液管17也与热交换器22相连，使渗滤液进入蒸发器1前，先从热交换器22上设有的进水口19进入热交换器，通过热交换器22与蒸发器1排出的蒸馏水、蒸发气体和浓缩液的余热进行热交换，从而使渗滤液的温度升高。蒸发器1中不凝气体如氨等和少量未冷凝的蒸汽经过蒸发器1上设有的排气孔排出蒸发器1，进入热交换器22，热交换器22上也设有排气孔，蒸发气体在热交换器22中与渗滤液发生热交换后，会有一部分蒸汽冷凝，最后无法冷凝的蒸发气体通过排气孔排出热交换器22，进入吸收塔。从蒸发器1排出的蒸馏水经过热交换后，经热交换器22上设有的蒸馏水出口20排出。热交换器22上还设有不合格蒸馏水出口31，不合格的蒸馏水是在系统出现运行问题时可能产生的，若一旦出现，将排到来液处，以免污染干净的蒸馏水。热交换器22上还设有浓缩液出口15a，经浓缩液管15排出的浓缩液与渗滤液热交换后再最终排出。

还可以在蒸发器1设置多个回收余热的热交换器，对渗滤液进行预热，可使渗滤液在进入蒸发器前就能接近沸点的温度，即整个蒸发系统可充分利用排出物的余热，提高电能的利用效率。

实施例2

本发明的实施例2如图5所示，与上一个实施例所不同的是，蒸发器1上的冷凝水出口处连有的冷凝水管9还与蒸汽产生器6相连，让从蒸发器1排出的蒸馏水进入蒸汽产生器6中，再进一步加热，变成蒸汽，从而节约蒸发系统的电能和水资源。

上述的实施例中，外接蒸汽热源还可以是锅炉蒸汽，如工业废蒸汽等，实现废物利用，降低系统的能耗。

实施例3

本发明的实施例3如图6所示，与实施例1所不同的是，蒸发系统中没有热交换器，渗滤液直接进入蒸发器1中进行蒸发、冷凝，而从蒸发器1中排出的蒸馏水、蒸发气体和浓缩液分别进入下一步处理程序：蒸馏水进入离子交换系统，去除铵，使废水的氨氮指标达标后排放；蒸发气体进入吸收塔，变成氯化铵溶液，然后经结晶蒸发得到氯化铵晶体颗粒；浓缩液后经热井7排出蒸发系统，直接回灌到填埋场。

实施例4

本发明的实施例4如图7～13所示，与实施例1所不同的是，蒸发器1的主体外轮廓为方筒形，且在主体外壁上设有间隔排列的加强圈28，蒸发器1的壳体后方设有视镜27，用于连接蒸汽压缩机输入端的蒸汽箱43位于蒸发器1背面的上部，该蒸汽箱43上设有蒸汽出口，而位于蒸发器1一侧的蒸汽箱41上设有冷凝水出口23和排气孔24。蒸发器1的液体是从一侧的进料管29，即渗滤液管进入蒸发器，蒸发器1的两边均设置有更换除雾网的手孔25。用于与蒸汽压缩机2输出端相连的位于蒸发器1另一侧的蒸汽箱42上设有蒸汽进口26，压缩后的蒸汽从此进入，蒸汽箱42下方还设有冷凝水出口30，小部分的蒸馏水由冷凝水出口30排出，主要是排出其中可能的积水，而蒸馏水的大部分是从冷凝水出口23排出的。在蒸发器1的壳层上部的二内侧各设有一个除雾器5，即除雾器5并不设在蒸汽箱43内，这样可以使得蒸发器1应用于空间有限的场合，在此，产生的蒸汽向下绕过分隔板32到除雾器5除雾，再生蒸汽然后再由上向下到达再生蒸汽口33，这样主要是为了降低蒸发器1的高度，也保证了除雾的高度。

Claims (8)

1.一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于包括蒸发器(1)、蒸汽压缩机(2)、热源补充接口、浓缩液排放口和冷凝水出口，所述的蒸发器(1)包括蒸发器主体、加热管束(12)、液体分配管(13)和蒸汽箱，其中，蒸发器主体是卧式罐体，蒸汽箱至少有两个，分别位于蒸发器(1)主体的两端，蒸发器(1)主体内设有多个加热管束(12)和至少一根液体分配管(13)；所述的加热管束(12)的两端分别与蒸发器(1)主体两端的蒸汽箱(41)、(42)相连通，在蒸发器(1)其中一侧的蒸汽箱(41)上设有冷凝水出口，位于蒸发器(1)另一侧的蒸汽箱(42)与蒸汽压缩机(2)的输出端相连通，所述的蒸汽压缩机(2)的输入端与蒸发器(1)的壳程相连通；其特征在于所述的蒸发器(1)上部还设有带除雾器(5)的蒸汽箱(43)，蒸汽压缩机(2)的输入端与该蒸汽箱(43)相连通，所述的液体分配管(13)上设有多个喷嘴(14)，用于向加热管束(12)喷洒液体分配管(13)中的垃圾渗滤液；经过分配管(13)喷淋到加热管束(12)外壁上的渗滤液被迅即加热至100℃以上，使渗滤液中的氨和水变成蒸汽升到蒸发器(1)上部，通过所述蒸汽箱(43)的除雾器和蒸汽管(8)进入蒸汽压缩机(2)压缩至108℃以上，再经管道和蒸汽箱(42)进入加热管束(12)内对管外渗滤液进行加热蒸发，同时，所述加热管束(12)内蒸汽又被管外的渗滤液冷却变成蒸馏水，被收集到设有冷凝水出口的蒸汽箱(41)中，并经所述冷凝水出口排出蒸发器，进入下一步去除铵的离子交换系统，以便使废水的氨氮指标达标后排放；所述的蒸发器(1)的下部还设有用于收集浓缩后液体的热井(7)，所述的浓缩液排放口设在热井(7)处，使部分无法在100℃以上温度下变成气体脱出蒸发器的物质在热井处得到浓缩后排出蒸发器后做回灌填埋场的处理；所述的设有冷凝水出口的蒸汽箱(41)上还设有排气孔，使蒸发器(1)中不凝气体和少量未冷凝的蒸汽经过排气孔排出蒸发器(1)；并用于进入吸收塔进行氯化铵回收处理。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于所述的蒸发系统还在蒸发器(1)外部设置用于回收不凝气体/少量未冷凝的蒸汽和浓缩液的余热的至少一个热交换器(22)，预热渗滤液，所述的蒸发器(1)的排气孔外接排气管(10)，热井(7)外接浓缩液管(15)，上述的排气管(10)和浓缩液管(15)均与热交换器(22)相连，将余热传递给热交换器(22)，渗滤液管(17)也与热交换器(22)相连，使渗滤液进入蒸发器(1)前，通过热交换器(22)与蒸发器(1)排出的蒸发气体和浓缩液的余热进行热交换。

3.根据权利要求2所述的一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于所述的热交换器(22)上还设有用于排出无法冷凝的蒸发气体的排气孔。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于所述的蒸发器(1)的外接蒸汽热源是蒸汽产生器(6)，所述的蒸汽产生器(6)还与蒸发系统的冷凝水管(9)相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于所述的热交换器(22)上还设有不合格蒸馏水出口(31)，将不合格的蒸馏水排到来液处。

6.根据权利要求5所述的一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于所述的热井(7)设置有掏渣手孔，用于清除热井中收集的浓缩液中的沉淀物。

7.根据权利要求5所述的一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于蒸发器(1)的主体外轮廓为圆筒形，蒸发器(1)的外壁上设有保温层(11)；蒸发器(1)内设有两根液体分配管(13)，多个喷嘴(14)均匀分布在二液体分配管(13)上；加热管束(12)为水平方向布置且相平行，二液体分配管(13)等高布置，并与加热管束(12)平行，位于加热管束(12)的上方。

8.根据权利要求5所述的一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发系统，其特征在于蒸发器(1)的主体外轮廓为方筒形，在主体外壁上设有间隔排列的加强圈(28)，蒸发器(1)的壳体后方设有视镜(27)，用于连接蒸汽压缩机输入端的蒸汽箱(43)位于蒸发器(1)背面的上部，该蒸汽箱(43)上设有蒸汽出口，蒸发器1的两边均设置有更换除雾网的手孔(25)；在蒸发器(1)的壳层上部的二内侧各设有一个除雾器(5)，产生的蒸汽向下绕过分隔板(32)到除雾器(5)除雾，然后再由上向下到达再生蒸汽口(33)。

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