CN102211794B

CN102211794B - 一种填埋气燃烧泡床及蒸发处理渗滤液的方法

Info

Publication number: CN102211794B
Application number: CN2010101430988A
Authority: CN
Inventors: 袁怡祥; 马人熊
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: CN102211794A

Abstract

一种蒸发处理渗滤液的方法，步骤为：将填埋气或沼气、蒸发助燃空气引入燃烧器，燃烧后产生高温燃气；高温燃气在初级蒸发室中蒸发喷入的初级渗滤液并形成中温混气；中温混气经过风帽进入次级蒸发室，在次级蒸发室内与喷入的次级渗滤液进行传热传质过程，使次级渗滤液被蒸发，并形成了低温混气；低温混气经过除尘器后进入火炬燃烧器，与火炬填埋气、助燃空气一起高温焚烧，高温焚烧尾气通过换热器加热渗滤液后从塔顶排出。本发明还提供了实现上述方法的填埋气燃烧泡床。本发明的排放符合现行的有关标准，同时可用于其他行业废液(特别是高浓度废液)的减量无害化处理。

Description

一种填埋气燃烧泡床及蒸发处理渗滤液的方法

技术领域

本发明属于可再生能源、节能和环境保护技术领域，具体地涉及一种填埋气(或沼气)燃烧泡床。

本发明还涉及利用上述燃烧泡床蒸发渗滤液进行无害化处理的方法。

背景技术

垃圾填埋产生大量的渗滤液，渗滤液中含有大量的氨氮、有机物以及其他杂质，其杂质大多属于有毒有害物质。相对于普通城市污水，其杂质中的氨氮、有机物的浓度尤其高。高浓度的氨氮是渗滤液的特征。根据填埋场的填埋方式、垃圾成分的不同，渗滤液氨氮浓度一般从上百至几千mg/L不等，氨氮含量一般占总氮的80％-90％。且随着填埋时间的增加，垃圾成分中的有机氮转化成了无机氮，使得形成的渗滤液的氨氮浓度升高。渗滤液中含有的微量有机物有苯、甲苯、乙苯、二甲苯，还有卤代烃、邻苯二甲酸盐类、醇类、酚类、酯类、醚类、酮类、醛类、酰胺类等化合物，一般几至几十mg/L，比较容易通过挥发进入大气中或者蒸发出来。渗滤液中的主要有机物是低分子量(主要组分分子量＜500)的挥发性脂肪酸(VFA)、中高分子量(主要组分分子量在500-100000之间)的腐植酸，腐植酸是渗滤液难于脱色和生化处理的主要有机污染物质，一般上百至几千mg/L。有机物的含量也受填埋时间的影响，一般中、老年期渗滤液中的腐植酸物质可占DOC(溶解性有机碳)的30-60％，而挥发性脂肪酸随着时间逐年趋于减少。因此，渗滤液不能直接排入城市污水管网，必须先采取技术措施进行处理。

垃圾填埋场同时产生大量的填埋气，填埋气中的主要成分甲烷是一种强温室效应气体，若任其无序排放，不仅污染环境，造成严重的温室效应，还很容易发生着火和爆炸事故，是重大的安全隐患，必须进行无害化处理。在里约热内卢世界环发大会和京都会议上，各国都作了限制温室气体排放的国际承诺。我国颁布的“城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准”已明确规定要对填埋气进行消纳和利用。所以填埋气必须予以消纳和利用，实现无害化。

随着我国城市化进程的加快，填埋场越来越多，所产生的渗滤液和填埋气的总量也越来越大，填埋气的利用和渗滤液的处理成了一个越来越需要正视的、需要解决的迫切问题

渗滤液的处理方法一般有生物方法或者物化方法。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有抑制作用；另一方面，即使在填埋初期渗滤液的可生化性较好，但是很难将垃圾渗滤液处理到二级标准(GB16889-1997)以上，通常渗滤液中的COD中将有几百mg/L以上不易处理。同时腐植酸可生化处理本来就难，随着填埋时间的增加，可生化处理的有机污染物质在垃圾场自然生化体系中已被降解，残留的高分子有机物进入渗滤液中，其可生化处理性更低，在填埋后期，可生化处理性很差，BOD/COD值可小于0.3，C/N值严重失调，渗滤液中的腐殖酸红和腐殖酸黄难于处理。生物法或物化法处理渗滤液时，不仅对渗滤液的性质很敏感，而且制造成本和运行成本高、能耗大，因此有很大的局限性、难以推广。

蒸发一般是指在一定的温度和压力下，把溶液混合物中的相对易挥发性组分分离出去的过程。在对渗滤液运用蒸发进行处理时，对渗滤液在一定压力下加热到水能蒸发的温度，由于重金属、无机物以及渗滤液中的大部分有机物(特别是大分子有机物)的挥发性比水弱，会残存在蒸发了大部分水的浓缩液中，而挥发性有机酸、部分挥发性小分子烃、氨等污染物会进入蒸汽最后冷凝下来。

蒸发法对于前文所述的渗滤液的很多因素不敏感，比如渗滤液可生化处性、氨氮含量、C/N比、CODcr含量、BOD含量，以及是否水质波动大、是否老龄渗滤液等等，都可以对其进行处理。这说明，蒸发法可以是一种适用性和灵活性比较强的处理渗滤液的方法。

如果利用一部分填埋场副产的填埋气燃烧释放的热量来使得渗滤液蒸发，则不需要配置专门的蒸汽锅炉，也不会有其他生化、物化处理方法投资大、运行成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种填埋气燃烧泡床。

本发明的又一目的在于提供一种利用上述填埋气燃烧泡床蒸发处理渗滤液的方法。

为实现上述目的，本发明提供的填埋气燃烧泡床，其主要结构为：

泡床的下部设有初级蒸发室，该初级蒸发室中设有初级渗滤液喷嘴；

初级蒸发室的底部设有燃烧器，燃烧器的燃烧口位于初级蒸发室内，该燃烧器分别设有蒸发助燃空气进口和填埋气进口；

泡床的上部设有次级蒸发室，该次级蒸发室中设有次级渗滤液喷嘴；

初级蒸发室的顶部设有布风板，布风板上固定有若干风帽，布风板上有床料层；

泡床的顶部通过除尘器连接至火炬塔中的火炬燃烧器；

该火炬燃烧器分别设有火炬填埋气进口和火炬助燃空气进口；

火炬燃烧器的上方设有换热器，该换热器的一端连接初级渗滤液喷嘴和次级渗滤液喷嘴，换热器的另一端为渗滤液进口；火炬塔的顶部为排气口。

所述的填埋气燃烧泡床中，次级蒸发室中的床料层为石英砂、刚玉砂、三氧化二铝小球中的一种或混合物。

本发明提供的利用上述填埋气燃烧泡床蒸发处理渗滤液的方法，主要步骤为：

A)将填埋气(或沼气)、蒸发助燃空气引入燃烧器，燃烧后产生高温燃气；

B)高温燃气在初级蒸发室中蒸发喷入的初级渗滤液并形成中温混气；

C)中温混气经过风帽进入次级蒸发室，在次级危险性室内与喷入的次级渗滤液进行传热传质过程，使次级渗滤液被蒸发，并形成了低温混气；

D)低温混气经过除尘器后进入火炬燃烧器，与火炬填埋气、助燃空气一起高温焚烧，高温焚烧尾气通过换热器加热渗滤液后从塔顶排出。

所述的方法中，步骤A的高温燃气温度为800℃-1300℃。

所述的方法中，步骤B的中温混气温度为400-700℃。

所述的方法中，步骤C的低温混气温度为100-150℃。

所述的方法中，步骤D的高温焚烧温度为800-1300℃。

所述的方法中，渗滤液喷入初级蒸发室和次级蒸发室的方式为喷淋、压力雾化或气动雾化。

所述的方法中，通过调节填埋气、助燃空气、渗滤液的流量实现蒸发量负荷的改变。

本发明对渗滤液进行节能减量排放处理，能做到无二次浓缩液排放，无液态残渣产生，尾气排放达标。本发明可应用于垃圾填埋场和垃圾焚烧厂的渗滤液(特别是高浓度渗滤液)蒸发处理，也可用于其他行业有害废液(特别是高浓度废液)的蒸发处理。

附图说明

图1是本发明填埋气燃烧泡床结构及蒸发处理渗滤液的流程示意图。

附图中的组件符号说明：

1蒸发助燃空气，2填埋气(landfill gas)，3燃烧器，4初级蒸发室，5渗滤液(或浓缩渗滤液)，6初级渗滤液喷嘴，7初级蒸发室顶部，8风帽，9泡床(次级蒸发室)，10热交换区，11次级渗滤液喷嘴，12泡床顶部，13除尘器，14火炬填埋气，15火炬助燃空气，16火炬燃烧器，17火炬塔，18换热器，19火炬排气。

具体实施方式

本发明提供的以填埋气(或沼气)为燃料进行燃烧获得渗滤液蒸发所需的热量并通过泡床(鼓泡床)方式来蒸发的技术，其蒸发后的混气通过高温火炬燃烧来处理，尾气排放达到国家现行标准。

本发明以垃圾填埋场的副产物-填埋气(或沼气)为燃料获得热量、通过泡床来蒸发渗滤液以及通过高温火炬来处理蒸发气体的技术手段，一方面利用了填埋气(或沼气)的能量，同时又减排了渗滤液，减少了温室气体填埋气的无序驰放，是填埋场水气综合治理的创新性技术路线。

本发明的技术方案是：

C)此中温混气然后经过风帽进入泡床，在泡床内与喷入的次级渗滤液进行强烈传热传质过程，使次级渗滤液被蒸发，并形成了低温混气；

D)此低温混气经过除尘器后进入火炬燃烧器，与火炬填埋气、助燃空气一起高温焚烧，高温焚烧尾气通过换热器加热渗滤液后从塔顶排出。

步骤A中使燃烧产生的高温燃气温度在800℃以上，1300℃以下。步骤B中使中温混气温度处在400-700℃之间。步骤C中使低温混气温度处在100-150℃之间。步骤D中使火炬燃烧器燃烧温度处在800-1300℃之间。

本发明可以通过调节填埋气(或沼气)、助燃空气、渗滤液的流量来实现设备的的正常工作和实现蒸发量负荷的改变。

本发明对渗滤液中渗滤液的酸度、渗滤液中氨氮的浓度、有机质的浓度和成份、渗滤液的年龄都不敏感，有灵活的适应性。

本发明的排放符合现行的有关标准，也可用于其他行业废液的蒸发处理。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明的填埋气燃烧泡床结构如图1所示，包括：燃烧器3、初级蒸发室4、次级蒸发室9、除尘器13、火炬燃烧器16、火炬塔17、换热器18，以及其他未在图上标出的控制系统、相应气体和液体的鼓风装置和泵送装置等。

初级蒸发室4的下部中央位置固接有燃烧器3，燃烧器3的出口位于初级蒸发室4内。初级蒸发室4的顶部7是布风板，布风板上固定有许多风帽8，布风板上有颗粒床料层，中温混气通过风帽进入泡床然后通过床料层。初级蒸发室4内还装有初级渗滤液喷嘴6。

次级蒸发室9内部设有次级渗滤液喷嘴11，中温混气在泡床顶部12处以后变为低温混气，通向除尘器13后进入火炬燃烧器16。火炬填埋气14和火炬助燃空气15都和火炬燃烧器16相联通。

渗滤液5和换热器18相联通，换热器18的另一端和次级渗滤液喷嘴11、初级渗滤液喷嘴6相联通。

本发明处理流程如下：

请参阅图1，首先开动鼓风装置(公知技术，图中未示)将蒸发助燃空气1引入燃烧器3，然后开动鼓风装置(公知技术，图中未示)将填埋气(或沼气)2引入燃烧器3，使得二者在燃烧器3内燃烧产生高温燃气(800-1300℃)并进入初级蒸发室3。初级渗滤液喷嘴6向此高温燃气喷洒渗滤液，喷射方式可以为喷淋、气动雾化、压力雾化其中之一或组合，从而使高温燃气在到达初级蒸发室3上部时可降到中温(400-700℃左右)，然后此中温混气通过风帽8再进入次级蒸发室9。中温混气在次级蒸发室9内最先和床料接触，床料层呈鼓泡状。在次级蒸发室9的热交换区10处，中温混气和次级渗滤液喷嘴11喷洒的渗滤液相遇并进行强烈的传热传质过程，从而中温混气变成了低温混气(温度处在100-150℃之间)。次级渗滤液喷嘴11的喷射方式，可以为喷淋、气动雾化、压力雾化其中之一或组合。床料可以为石英砂、刚玉砂或三氧化二铝小球以及混合物，以强化蒸发的热交换过程，从而达到在流程到达泡床顶部12之前实现了将渗滤液全部蒸发的目的。从泡床9出来的混气和少量固体颗粒经过除尘器13后进入火炬燃烧器16，在此和火炬填埋气14、火炬助燃空气15一起高温焚烧，控制当量比使得焚烧温度处在800-1300℃之间。高温焚烧尾气通过换热器18加热渗滤液后从塔顶排出，成为了低温的火炬排气19，排向环境。

运行过程中通过调节填埋气(或沼气)、助燃空气的比例来调节燃烧温度区间，通过调节渗滤液的流量、填埋气(或沼气)的用量来实现设备的的正常工作和实现蒸发量负荷的改变。

Claims

1.一种填埋气燃烧泡床，其主要结构为：

泡床的顶部通过除尘器连接至火炬塔中的火炬燃烧器；

火炬燃烧器的上方设有换热器，该换热器的一端连接初级渗滤液喷嘴和次级渗滤液喷嘴，换热器的另一端为渗滤液进口；

火炬塔的顶部为排气口。

2.根据权利要求1所述的填埋气燃烧泡床，其中，所述次级蒸发室中的床料层为石英砂、刚玉砂、三氧化二铝小球中的一种或混合物。

3.利用权利要求1所述填埋气燃烧泡床蒸发处理渗滤液的方法，主要步骤为：

A)将填埋气或沼气、蒸发助燃空气引入燃烧器，燃烧后产生高温燃气；

C)中温混气经过风帽进入次级蒸发室，在次级蒸发室内与喷入的次级渗滤液进行传热传质过程，使次级渗滤液被蒸发，并形成了低温混气；

4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤A的高温燃气温度为800℃-1300℃。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤B的中温混气温度为400-700℃。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤C的低温混气温度为100-150℃。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤D的高温焚烧温度为800-1300℃。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，渗滤液喷入初级蒸发室和次级蒸发室的方式为喷淋、压力雾化或气动雾化。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，通过调节填埋气、助燃空气、渗滤液的流量实现蒸发量负荷的改变。