CN102471095A - 紧凑型废水浓缩器和污染物洗涤器 - Google Patents

Abstract

一种紧凑型和便携式液体浓缩器包括气体入口、气体出口和将所述气体入口和所述气体出口连接的流过道，其中所述流过道包括缩窄部，所述缩窄部使通过流过道的气体加速。液体入口在缩窄部之前的点处将液体喷射到气流中以使气液混合物在流过道内充分混合，使得液体的部分被蒸发。在缩窄部下游的除雾器或流体洗涤器从气流中去除曳出液滴并且通过再循环回路将去除的液体再循环到液体入口。待浓缩的新鲜液体也以足有抵消在流过道中蒸发的液体的量的速率被导入再循环回路中。

Description

紧凑型废水浓缩器和污染物洗涤器

本申请为于2010年2月12日提交的美国专利申请No.12/705,462的部分继续申请，该美国申请为于2009年9月9日提交的美国专利申请No.12/530,484的部分继续申请，后述美国申请为于2008年3月12日提交的国际(PCT)专利申请No.PCT/US08/56702的美国国家阶段申请并且要求于2007年3月13日提交的美国临时专利申请No.60/906,743的优先权利益。本申请还要求于2009年2月12日提交的美国临时专利申请No.61/152,248以及于2009年7月29日提交的美国临时专利申请No.61/229,650的优先权利益。因此，申请12/530,484、60/906,743、61/152,248和61/229,650中的每个申请的全部公开内容通过引用明确地合并到本文中。

技术领域

本申请一般涉及液体浓缩器，更具体地涉及能够易于与废热源连接并且利用废热源的紧凑型、便携式、成本效益高的废水浓缩器。

背景技术

挥发性物质的浓缩可以为各种废水流的处理或预处理的有效形式并且可以在各种类型的商业处理系统内实施。在高浓缩水平下，许多废水流可被还原成包含高溶解和悬浮水平的固体的浆液形式的残留材料。这些经过浓缩的残留物可易于通过常规技术进行固化以便在垃圾处理场内进行处置，或者根据应用可输送到下游处理以便于在最终处置之前进行进一步的处理。浓缩废水能大幅度降低货运成本以及所需的存储容量，并且可有益于从废水中回收材料的下游处理。

由于产生废水流的大量工业处理，使得工业废水流的特性非常广泛。除了通过在工业内受控条件下的设计所产生的废水之外，由于事故和自然灾害引起的非受控事件频繁地产生废水。用于管理废水的技术包括：直接排放到污水处理场；排放到污水处理场之后的预处理；回收有价值成分的厂区内或厂区外的处理；以及仅制备用于最终处置的废水的厂区内或厂区外的处理。在废水源为非受控事件的情况下，必须包括具有这些任选项中的任一项的有效的收容和回收技术。

废水浓缩处理的有效性的重要措施是与进入处理的废水的量成比例地生成残留物的量。特别地，残留物量与馈给量的低比率(高浓缩水平)是最期望的。在废水含有溶解和/或悬浮的非挥发性物质的情况下，可在有赖于挥发性物质的蒸发的特定浓缩处理中实现的量减小在很大程度上受到所选择的将热传递到处理流体的方法的限制。

通过水和其它挥发性物质的蒸发来影响浓度的常规处理可分类为直接式或间接式热传递系统，这取决于将热传递到进行浓缩的液体(处理流体)所采用的方法。间接式热传递装置通常包括收容处理流体的夹套式容器、或者浸入处理流体内的板、卡口式管或线圈型热交换器。诸如蒸汽或炙热油等介质通过夹套或热交换器以便传递蒸发所需的热。直接式热传递装置实现如下处理：加热介质与处理流体形成直接接触，这种接触发生在例如沉浸式燃烧气体系统中。

有赖于诸如夹套、板、卡口式管或线圈等热交换器的间接式热传递系统通常受到在与处理流体形成直接接触的热交换器的表面上固体的沉积物集结的限制。而且，这种系统的设计由于将热能传递到诸如蒸汽锅炉等加热介质或诸如热油加热器等用于加热其它热传递流体的装置的单独处理的需要而变得复杂化。这种设计导致依赖于两个间接式热传递系统来支撑浓缩处理。在经受处理的同时在热交换器上生成沉积物的馈给流被称为污垢形成流体。在馈给流含有溶解度随着温度升高而降低的诸如碳酸盐等一些化合物的情况下，由于在热交换器的表面处的高温，通称为锅炉垢的沉积物甚至在相对低浓度下形成。此外，当诸如氯化钠等在高温下具有高溶解度的化合物存在于废水原料中时，由于在处理流体达到高浓度时这些化合物将沉淀而脱离溶液，这些化合物也形成沉积物。这些沉积物使得热交换表面清洁频繁地循环以保持处理效率成为必然，这些沉积物可以为随着废水原料被运载到处理中的悬浮固体并沉淀而脱离处理流体的固体的任意组合。固体在热交换表面上的沉积的不利效果限制了在这些处理必须停止以便进行周期性清洁之前间接热传递处理可以运转的时间的长度。因此，这些不利效果对于可被有效管理、尤其当废水的范围包括污垢形成流体时的废水的范围施加了实际的限制。因此，有赖于间接式热传递机构的处理通常不适于浓缩各种废水流并且实现残留物与馈给量的低比率。

通过引用并入本文的美国专利No.5,342,482公开了为沉浸式气体处理形式的特殊类型的直接式热传递浓缩器，其中，燃烧气体被生成并且通过入口管输送到沉浸在处理流体内的传播单元。传播单元包括从入口管向外径向延伸的多个间隔开的气体输送管，气体输送管中的每个具有在气体输送管的表面上的各个位置处间隔开的小孔以便遍及保持在处理容器内的液体的截面区域尽可能均匀地传播作为小气泡的燃烧气体。根据在现有技术内的当前理解，该设计在大的界面表面区域上方提供了液体和炙热气体之间的期望的紧密接触。在该处理中，目的在于，热传递和质量传递二者均发生于由于气相在处理流体中的传播而形成的动态且连续更新的界面表面区域处，而不是在会发生固体颗粒沉积的固体热交换表面上。因此，这种沉浸式气体浓缩器处理提供了优于常规的间接式热传递处理的显著优势。然而，用于将热气体分布到美国专利No.5,342,482的装置内的处理流体中的气体输送管中的小孔受到由污垢流体形成的固体的沉积物的阻塞。因此，将热气体输送到处理流体中的入口管遭遇到固体沉积物的集结。

此外，由于需要在连续的处理液体相中传播大量的气体，美国专利No.5,342,482中的收容容器通常需要大的截面积。这种收容容器以及安装在这些收容容器内的任何附属物的内表面统称为处理的“浸湿表面”。这些浸湿表面必须承受在系统运行的同时浓度变化的热处理流体。对于被设计为处理各种范围的废水流的系统，构造浸湿表面的材料提出了与必须与设备的成本和一定时间内维护/更换的成本相称的抗腐蚀和耐高温相关的关键设计决策。一般来说，通过选择高级金属合金或诸如用于制造玻璃纤维容器时使用的一些工程塑料来增强浸湿表面的耐用性和低的维护/更换成本。然而，采用间接式或直接式加热系统的常规浓缩处理也需要用于将热传递到容器内的流体的诸如蒸汽、热传递油或气体等炙热介质的装置。尽管各种不同的高级合金提供了与抗腐蚀和耐高温有关的解决办法，容器和由容器制作的附属物的成本通常非常高。此外，尽管工程塑料可直接用于形成收容容器或用作浸湿表面上的涂层，耐高温通常是多种工程塑料的限制因素。例如，用于在美国专利No.5,342,482中使用的容器内的热气体的入口管的高表面温度施加了这样的限制。因此，用于这些处理的容器和其它设备通常在制造和维护方面非常昂贵。

而且，在所有这些系统中，需要热源来进行浓缩或蒸发处理。已经开发出了多种系统来使用由各种源产生的热，诸如在发动机中、燃烧室中、气体浓缩处理中等产生的热，来作为废水处理的热源。在美国专利No.7,214,290中公开了这种系统的一个实施例：通过沉浸式燃烧气体蒸发器内的燃烧垃圾处理气体产生热，这些热用于处理垃圾处理场所处的沥滤液。美国专利No.7,416,172公开了这样一种沉浸式气体蒸发器：废热可提供给气体蒸发器的入口以便用于浓缩或蒸发液体。尽管废热通常被视为在废水处理操作中可有效利用的廉价能源，在很多情况下废热必须从废热源运输很远的距离到达要执行蒸发或浓缩处理的地点。例如，在许多情况下，垃圾处理场的运转将具有发电机，发电机使用以垃圾处理气体作为燃烧燃料而运转的一个或多个内燃机。通常在容纳发电机的建筑物的顶部通过消音器或排气烟囱与大气连通的这些发电机或发动机的废气为废热的源。然而，为了收集和使用这种废热，大量的昂贵管道和通风管必须与排气烟囱耦合以便将废热传递到处理系统的地点，处理系统的地点通常在远离容纳发电机的建筑物的地面水平处。重要的是，能够承受排气烟囱内的废气的高温(例如，950华氏温度)的管道、管材和控制装置(例如，节气阀和截流阀)非常昂贵并且必须绝缘以在运输过程中保持废气内的热。用于这些用途的可接受的绝缘材料通常由于诸如易碎性、随时间进行而腐蚀的趋势以及热循环的灵敏性等为设计增加复杂度的各种特性而易于故障。绝缘还增加了管道、管材和控制装置的重量，这也为结构支撑要求增加了成本。

发明内容

本文公开的紧凑型液体浓缩装置可易于与诸如垃圾处理气体火炬或燃烧发动机排气烟囱等废热源连接，并且利用这种废热来执行直接热传递浓缩处理，而无需大且昂贵的收容容器且无需使用大量昂贵的耐高温材料。紧凑型液体浓缩器包括气体入口、气体出口和连接所述气体入口和所述气体出口的混合或流过道，其中，所述流过道包括使通过流过道的气体加速的缩窄部。位于气体入口和流过道的缩窄部之间的液体入口在缩窄部之前的点处将液体喷射到气流中，以使气液混合物在流过道内充分混合，使得液体的部分被蒸发或浓缩。与气体出口连接的位于缩窄部下游的除雾器或流体洗涤器去除来自气流的曳出液滴并且通过再循环回路将去除的液体再循环到液体入口。待浓缩的新鲜液体也以足以抵消在流过道中蒸发的液体以及从处理中取回的任何浓缩液体的组合总量的速率导入再循环回路中。

本文描述的紧凑型液体浓缩器包括运行以高成本效益浓缩具有宽范围特性的废水流的多种属性。浓缩器耐受宽范围馈给特性上的腐蚀效应，具有合理的制造和运行成本，能够在高浓度水平下连续地运行，并且有效地直接利用来自各种源的热能。而且，浓缩器足够紧凑以便携带，因此可易于运输到通过非受控事件产生废水的地点并且可安装为与废热源紧相邻。因此，本文公开的浓缩器为成本效益好、可靠的且耐用的装置，其运行以便连续地浓缩宽范围的不同类型的废水流，并免除了在导致堵塞和沉积物集结的常规的间接式热传递系统中找到的常规固体表面热交换器的使用。

附图说明

图1为紧凑型液体浓缩器的概括示意图；

图2描述了安装到托板或滑架上以便易于在卡车上运输的图1中的液体浓缩器的实施方案；

图3为图1中的实施浓缩处理的紧凑型液体浓缩器的立体图，紧凑型液体浓缩器与通过垃圾处理火炬生成的废热的源连接；

图4为图3中的紧凑型液体浓缩器的热传递部的立体图；

图5为图3的紧凑型液体浓缩器的蒸发器/浓缩器部的前视立体图；

图6为图3的紧凑型液体浓缩器的部分上的易开进出门的立体图；

图7为处于打开位置的图6中的易开进出门中的一个的立体图；

图8为在图6和图7的进出门上使用的易开闩锁机构的立体图；

图9为可以在图3的紧凑型液体浓缩器中使用以控制紧凑型液体浓缩器的各个组成零件的操作的控制系统的示意图；

图10为与作为废热源的燃烧发动机烟囱附接的图3中的紧凑型液体浓缩器的图；

图11为紧凑型液体浓缩器的第二实施方案的概括示意图；

图12为图11中的紧凑型液体浓缩器的俯视图；

图13为紧凑型液体浓缩器的第三实施方案的示意图，第三实施方案为分布式液体浓缩器；

图14为图13中的分布式液体浓缩器的液体浓缩部的侧面正视截面图；

图15为图14的液体浓缩部的俯视平面图；以及

图16为图13中的分布式液体浓缩器的淬火部和文氏管部的近距离侧视图。

图17为图1中实现浓缩处理的紧凑型液体浓缩器的可选实施方案的立体图，其被构造为从垃圾处理沥滤液中去除氨。

具体实施方式

图1描述了液体浓缩器10的概括示意图，液体浓缩器10包括气体入口20、气体出口22和将气体入口20与气体出口22连接的流过道24。流过道24包括缩窄部26，缩窄部26加速气流过流过道24，在该位置处或该位置附近在流过道24内形成紊流。在该实施方案中，缩窄部26可通过文氏管器件形成。液体入口30将待浓缩液体(经由蒸汽)喷射到流过道24中的液体浓缩室内缩窄部26上游的点处，并且喷射出的液体与流过道24内的气流接合。液体入口30可以包括用于将液体喷洒到流过道24中的一个或多个可更换喷嘴31。无论是否装有喷嘴31，入口30都可在气体移动通过流过道24时沿着与气流垂直或平行的任意方向导入液体。挡板33还可位于液体入口30的附近以使从液体入口30导入的液体撞击到挡板上并且以小滴形式扩散到流过道中。

在气体和液体流经缩窄部26时，文氏管原理形成了在入口30的位置处以及之后在流过道24中将气体和液体充分混合的加速紊流。这种通过缩窄部26的加速在气流和液滴之间以及液滴和缩窄部26的壁之间形成了剪力，使得形成了夹带在气体中的极微细的液滴，从而增大了液滴和气体之间的界面表面区域并且实现了气体和液滴之间的快速的质量传递以及热传递。液体作为极微细的滴离开缩窄部26，而无论流入缩窄部26的液体的几何形状如何(例如，液体可能作为液体片流入缩窄部26中)。由于紊流混合和剪力的作用，液体的部分快速蒸发并且变为气流的部分。在气液混合物移动通过缩窄部26时，可通过诸如文丘里板32等可调节流限制件来改变气/液混合物的方向和/或速率，可调节流限制件通常用于在流过道24中形成文丘里板32的上游和下游的大的压差。文丘里板32可被调节以控制缩窄部26的尺寸和/或形状并且可由耐腐蚀材料制作而成，耐腐蚀材料包括诸如在商标名

和

下制造的高合金金属。

在离开缩窄部26之后，气液混合物通过与气体出口22耦合的除雾器34(也称作流体洗涤器或雾沫分离器)。除雾器34从气流中去除夹带的液滴。除雾器34包括气流通道。去除的液体收集在气流通道中的液体收集器或集液器36中，集液器36还可以包括用于保持去除液体的储器。与集液器36和/或储器流体耦合的泵40使液体移动通过再循环回路42回到液体入口30和/或流过道24。通过这种方式，可通过蒸发将液体降低至期望的浓度。待浓缩的新鲜或新的液体通过液体入口44输入到再循环回路42中。这些新的液体还可直接喷射到流过道24中文丘里板32的上游处。输入再循环回路42中的新鲜液体的速率可等于在气液混合物流过流过道24时液体的蒸发速率加上通过位于集液器40中的储器中或附近的浓缩流体提取端口46提取的液体的速率。再循环液体与新鲜液体的比率通常可以在近似1∶1至近似100∶1的范围内，通常在近似5∶1至近似25∶1的范围内。例如，如果再循环回路42以近似10加仑/分钟来循环流体，则新鲜或新的液体可以近似1加仑/分钟的速率(即，10∶1的比率)导入。当再循环回路42中的液体达到期望浓度时，液体的部分可通过提取端口46抽出。再循环回路42用作蒸发处理的缓冲器或减震器，确保在流过道24中存在足量的湿气，从而防止液体完全蒸发和/或防止形成干燥的颗粒。

在通过除雾器34之后，气流通过感应扇50，感应扇50在负压下抽送气体通过流过道24以及除雾器气流过道。当然，浓缩器10可在通过液体入口30之前的鼓风机(未示出)所产生的正压下运行。最后，气体通过气体出口22通往大气或者引导以进行进一步处理。

浓缩器10可以包括用于处理待浓缩液体的预处理系统52，待浓缩液体可以为废水原料。例如，空气洗提器可用作去除可产生恶臭或调节为空气污染物的物质的预处理系统52。在这种情况下，空气洗提器可以为任何常规类型的空气洗提器或者可以为可与空气洗提器串联使用的本文所述类型的另外的浓缩器。预处理系统52可按期望方式利用任何期望的加热技术来加热待浓缩液体。另外，循环通过浓缩器10的气体和/或废水原料可在预加热器54中进行预热。预热可用于提高液体的蒸发速率以及因此提高液体的浓缩速率。可通过诸如木屑、生物气体、甲烷等可再生燃料或任何其它类型的可再生燃料或可再生燃料、化石燃料以及废热的任意组合的燃烧来预热气体和/或废水原料。此外，可通过利用在垃圾处理火炬或烟囱中产生的废热来预热气体和/或废水。而且，来自诸如内燃机的发动机的废热可用于预热气体和/或废水原料。此外，天然气可用作废热源，天然气可在气流已经稳定之前天然气井完井之后紧接着或者在气流已在更加稳定状态的天然气井中稳定之后在未精炼状态下从天然气井口直接供给。任选地，天然气可在火炬中燃烧之前进行精炼。另外，从浓缩器10的气体出口22喷射出的气流可在将气体释放到大气中之前被传递到处理气体的火炬或其它后处理装置56中。

本文所述的液体浓缩器10可用于浓缩各种废水流，诸如来自工业的废水、来自自然灾害(洪水，飓风)的径流水、精炼腐蚀剂、诸如垃圾处理沥滤液的沥滤液、来自天然气井的完井的回流水、天然气井的运行所生成的水，等等。液体浓缩器10实用、能效高、可靠并且成本效益高。为了提高这种液体浓缩器的实用性，液体浓缩器10易于改造以便安装到拖车或可移动滑架上以便有效地处理由于事故或自然灾害引起的废水流或者例行地处理在空间上分离或遥远的场所处产生的废水。本文所述的液体浓缩器10具有这些期望特性的全部并且提供了优于常规废水浓缩器的显著优点，尤其当目标是管理各种类型的废水流时更是如此。

而且，浓缩器10可主要由高度耐腐蚀的低成本的材料制成，例如玻璃纤维和/或其它工程塑料。这部分是由于所公开的浓缩器被设计为在最小压差下运行的事实。例如，要求通常在仅10至30英寸水柱范围内的压差。而且，因为浓缩处理的气液接触区在流路的文氏管部分处或直接在文氏管部分之后在缩窄(紧凑)的通道内产生高紊流，所以与气液接触发生于大的处理容器中的常规浓缩器相比整体设计非常紧凑。结果，浓缩器10所需的高合金金属的量几乎最少。而且，因为这些高合金零件小并且可不太费力地在短时间段内简单地更换，通过将这些零件中的一些或全部设计为由按周期性间隔更换的较低质量的合金制成的磨损项可更大程度地削减制造成本。如果需要，这些较低质量的合金(例如，碳钢)可涂有耐腐蚀和/或耐磨耗的内衬，诸如包括弹性聚合物的工程塑料，以延长这些部件的使用寿命。同样，泵40可设置有耐腐蚀和/或耐磨耗的内衬以延长泵40的使用寿命，从而进一步降低维护和更换的成本。

可以理解的是，液体浓缩器10提供了待浓缩液体与热气体的直接接触，实现了炙热气体和进行浓缩的诸如废水等液体之间的高度紊流的热交换和质量传递。而且，浓缩器10采用高度紧凑的气液接触区，使得与已知浓缩器相比尺寸最小。直接接触式热交换特征促进了高能效并且免除了对在常规的间接式热传递浓缩器中使用的固体表面热交换器的需要。此外，紧凑型气液接触区免除了在常规的间接和直接热交换浓缩器中使用的庞大的处理容器。这些特征允许利用与常规浓缩器相比相对低成本的制造技术和减轻的重量来制造浓缩器10。这两个因素均有利于便携性和成本效益。因此，液体浓缩器10比常规浓缩器更加紧凑且重量较轻，这使得浓缩器作为便携式单元非常理想。另外，液体浓缩器10不易于由于直接接触式热交换操作以及缺少固体热交换器表面而形成污垢并堵塞。由于直接接触式热交换，液体浓缩器10还能够处理具有大量悬浮固体的处理液体。结果，可以实现处理流体的高浓缩水平，而无需频繁地清洁浓缩器10。

更具体地，在采用间接热传递的液体浓缩器中，热交换器易于形成污垢并且在热交换器内循环的炙热热传递介质(蒸汽或其它炙热流体)的正常工作温度受到腐蚀的加速效应。这些因素中的每个对于构建常规的间接加热式浓缩器的耐用性和/或成本以及对于在需要关闭并清洁或维修热交换器之前热交换器可运行多长时间具有大的局限性。通过免除了庞大的处理容器，大幅度地降低了液体浓缩器的重量以及高合金部件的最初成本和更换成本。而且，由于气体和液体之间的温度差，系统内收容的相对小量的液体、液体和气体之间相对大的界面区域以及在与液体混合之前气体的降低的相对湿度，浓缩器10接近特定气体/液体混合物的绝热饱和温度，绝热饱和温度通常在大约150华氏温度至大约215华氏温度的范围内(即，这种浓缩器为“低动量”浓缩器)。

而且，浓缩器10被设计为在负压下工作，大幅度提高使用极宽范围的燃料或废热源作为实现蒸发的能源的能力的特征。实际上，由于这些系统的抽力本质，增压或非增压的燃烧器可用于加热或提供在浓缩器10中使用的气体。此外，由于所需的最小数量的移动零件和磨损零件而提高了浓缩器10的简易性和可靠性。一般来说，当构造为依靠诸如来自发动机(例如，发电机或车辆发动机)、涡轮机、工业处理烟囱、气体压缩器系统等烟气的废热以及诸如垃圾处理气体火炬等火炬工作时，浓缩器仅需要两个泵和单个感应抽力扇。这些特征提供了有利地反映通用性以及购买、运行和维护浓缩器10的成本的显著优势。

浓缩器10可以在启动状态下或者在稳态状态下运行。在启动状态期间，除雾器34集液器和再循环回路42可以填充有新鲜的废水。在初始处理期间，导入入口30的新鲜的废水以比新鲜废水更加浓缩的形式至少部分地在缩窄部26中进行蒸发并且在除雾器34集液器中进行沉积。经过一定时间，除雾器集液器34和再循环回路42中的废水接近于期望的浓缩水平。在该点处，浓缩器10可以连续的模式运行，其中在提取端口46中抽出的固体的量等于通过入口30导入新鲜废水中的固体的量。同样，在浓缩器10内蒸发的水的量由新鲜废水中的等量的水来替代。因此，浓缩器10内的状态接近于加热气体和废水的混合物的绝热饱和点。结果，浓缩器10的效率高。

图2示出了安装到诸如托板、拖车或滑架等可移动框架60上的液体浓缩器10的侧视图。可移动框架的尺寸和形状被设计为易于装载或连接到诸如牵引拖车式卡车等运输车辆62。同样，这种安装的浓缩器可易于装载到火车、船或飞机(未示出)上以便于快速运输到远程场所。由于具有其自身的燃烧器和燃料供给，液体浓缩器10可作为整装式单元运转，或者液体浓缩器10可利用厂区内燃烧器和/或厂区内燃料或废热源来运行。用于浓缩器10的燃料可以包括可再生燃料源，诸如废品(纸、木屑等)以及垃圾处理气体。而且，浓缩器10可依靠诸如煤炭或石油等传统化石燃料、可再生燃料和/或废热的任意组合来运行。

典型的安装到拖车上的浓缩器10每天能够处理多达十万加仑或更多的废水，而诸如那些安装到垃圾处理场、污水处理厂或天然气或油田处的较大的静止单元每天能够处理多倍于十万加仑的废水。

图3示出了紧凑型液体浓缩器110的一个特定实施方案，其利用上文针对图1所述的原理运行并且与垃圾处理火炬形式的废热源连接。一般来讲，图3的紧凑型液体浓缩器110运行以便按满足美国环境保护机构(EPA)和/或更加区域化的规章管理局所设定的标准的方式利用在燃烧垃圾处理气体的垃圾处理火炬内生成的废气或废热来浓缩诸如垃圾处理沥滤液的废水。所公知的是，大多数垃圾处理场包括用于燃烧垃圾处理气体以在甲烷和其它气体释放到大气中之前消除甲烷和其它气体的火炬。通常，离开火炬的气体在1200和1500华氏温度之间并且可达到1800华氏温度。图3所示的紧凑型液体浓缩器100在浓缩回流水或由天然气井产生的水方面同等有效并且可以在井口处或井口附近依靠来自天然气火炬或丙烷火炬的废气运行。在一些实施方案中，天然气火炬可被供给直接来自天然气井的天然气。

如图3所示，紧凑型液体浓缩器110通常包括火炬组件115或者与火炬组件115连接，并且包括热传递组件117(在图4中更加详细地示出)、空气预处理组件119、浓缩器组件120(在图5中更加详细地示出)、流体洗涤器122和排气部124。重要的是，火炬组件115包括火炬130以及火炬帽组件132，火炬130根据任何公知原理来燃烧其中的垃圾处理气体(或其它可燃性燃料)。火炬帽组件132包括覆盖火炬130的顶部的可移动帽134(例如，火炬帽、排气帽，等)或者其它类型的烟囱(例如，燃烧气体排放烟囱)，以便当火炬帽134处于关闭位置时密封火炬130的顶部，或者在部分关闭位置处时使火炬气体的部分转向，当火炬帽134处于打开或部分打开位置时，允许在火炬130内产生的气体通过形成主气体出口143的开口端逸出到大气中。火炬帽组件132还包括使得火炬帽134在完全打开位置和完全关闭位置之间移动的诸如马达(例如，图4中所示的电马达、液压马达、气动马达等)等帽致动器135。如图4所示，火炬帽致动器135可以例如使火炬帽134围绕枢转点136旋转或移动以便打开和关闭火炬帽134。火炬帽致动器135可利用与火炬帽134连接的链传动机构或任何其它类型的驱动机构来使火炬帽134围绕枢转点136移动。火炬帽组件132还可以包括布置在枢转点136的与火炬帽134相对一侧的对重137以便当使火炬帽134围绕枢转点136移动时平衡或抵消火炬帽134的重量的部分。对重137使得致动器135的尺寸或功率能够减小，同时使得火炬帽134能够在火炬130的顶部(或者主燃烧气体出口143)朝大气开放的打开位置和火炬帽134覆盖并且基本密封火炬130的顶部(或者主燃烧气体出口143)的关闭位置之间移动或旋转。火炬帽134本身可由诸如不锈钢或碳钢等耐高温材料制成，并且可以在当火炬帽134处于关闭位置时与炙热火炬气体形成直接接触的其底部上使用包括氧化铝和/或氧化锆的耐熔材料加衬里或绝缘。

如果需要，火炬130可以包括接合器部138，接合器部138包括主燃烧气体出口143和在主燃烧气体出口143上游的辅助燃烧气体出口141。当火炬帽130处于关闭位置时，通过辅助燃烧气体出口141使燃烧气体转向。接合器部138可以包括连接器部139，连接器部139利用90度的弯管或绕线将火炬130(或排气烟囱)与热传递部117连接。可以使用其它的连接器布置。例如，实际上火炬130和热传递部117可以0度和180度之间的任意角度连接。在这种情况下，火炬帽组件132紧邻主燃烧气体出口143安装到接合器部138的顶部上。

如图3和图4所示，热传递组件117包括传递管140，传递管140将空气预处理组件119的入口与火炬130连接，更特别地与火炬130的接合器部138连接。垂直杆或柱形式的支撑构件142在地面以上的预定水平或高度处将热传递管140支撑在火炬130和空气预处理组件119之间。热传递管140在辅助燃烧气体出口141处与连接器部139或接合器部138连接，传递管形成接合器部138和诸如流体浓缩处理的辅助处理之间的流体通路的部分。因为热传递管140用处由诸如碳钢或不锈钢等金属制成，所以支撑构件142通常是必需的，并且可使用氧化铝和/或氧化锆等材料加耐熔衬里，以便承受从火炬130传递到空气预处理组件119的气体的温度。因此，热传递管140通常为设备的沉重件。然而，因为一方面火炬130以及另一方面空气预处理组件119和浓缩器组件120彼此紧邻布置，热传递管140通常仅需要具有相对短的长度，从而降低在浓缩器110中使用的材料的成本，还减少承受浓缩器110的地面以上的沉重部分的重量所需的支撑结构的量。如图3所示，热传递管140和空气预处理组件1119形成了倒置U形结构。

空气预处理组件119包括垂直管道部150和布置在垂直管道部150的顶部的环境空气阀(图3和图4中未明确示出)。环境空气阀(也称为阻尼器或放气阀)形成了热传递管140(或空气预处理组件119)和大气之间的流体通路。环境空气阀运行以允许环境空气流过网格筛152(通常为丝线或金属)并且进入空气预处理组件119的内部以便与来自火炬130的炙热气体混合。如果需要，空气预处理组件119可以包括紧邻放气阀的永久打开部，永久打开部总是允许一定量的放气进入空气预处理组件119中，这样期望可减小所需放气阀的尺寸，并且出于安全原因考虑这是可取的。高压鼓风机(未示出)可根据需要与环境空气阀的入口侧连接，以促进环境空气通过环境空气阀。如果选用高压鼓风机，则可将网格筛152和永久打开部(如果选用的话)重新定位到高压鼓风机的入口侧。尽管下文中将更加详细地讨论环境空气阀或放气阀的控制，这种阀通常允许来自火炬130的气体在进入浓缩器组件120中之前被冷却到更加期望的温度。空气预处理组件119可以通过与支撑构件142连接的横向构件154部分地支撑。横向构件154稳定空气预处理组件119，空气预处理组件119通常也是由沉重的碳钢或不锈钢或其它金属制成，并且空气预处理组件119可以加耐熔衬里以便提高能效并且承受浓缩器110的该部分内的气体的高温。根据需要，垂直管道部150可延长以适应或符合不同高度的火炬，从而使液体浓缩器110易于适用于不同的火炬或不同高度的火炬并且通过校正部件的略微垂直和/或水平不对准来提高为竖立式浓缩器的效率。在图3中更加详细地阐述了这种构思。如图3所示，垂直管道部150可以包括第一分部150A(用虚线显示)，第一分部150A位于第二分部150B的内部，从而允许在长度(高度)上调节垂直管道部150。

一般来讲，空气预处理组件119运行以通过热传递管140将通过筛152下方的环境空气阀提供的环境空气和来自火炬130的炙热气体混合，从而在浓缩器组件120的入口处形成期望温度的气体。

液体浓缩器组件120包括引入部156，引入部156在其顶端处具有减小的截面，减小的截面将管道部150的底部与浓缩器组件120的淬火部159匹配。浓缩器组件120还包括第一流体入口160，第一流体入口160将诸如垃圾处理沥滤液等待浓缩的新的或未经处理的液体喷射到淬火部159的内部。尽管图3中未示出，入口160可以包括具有大喷嘴的粗料喷洒器，用于将未经处理的液体喷洒到淬火部159中。因为在系统中的这点处喷洒到淬火部159的液体尚未浓缩并且因此其中含有大量的水，并且因为喷洒器为粗料喷洒器，喷洒器喷嘴不会形成污垢或者被液体内的小颗粒堵塞。可理解的是，淬火部159运行以便在在喷射到入口160处的液体上进行高度蒸发的同时快速降低气流的温度(例如，从大约900华氏温度至小于200华氏温度)。根据需要，但是在图3中未具体示出，温度传感器可位于管道部150的出口处或附近或者位于淬火部159中，并且可用于控制环境空气阀的位置，从而控制存在于浓缩器组件120的入口处的气体的温度。

如图3和图5所示，淬火部159与液体喷射室连接，液体喷射室与缩窄部或文氏管部162连接，缩窄部或文氏管部162相对于淬火部159具有缩窄的截面并且其中布置有文丘里板163(以虚线示出)。文丘里板163通过文氏管部162形成窄的通道，窄的通道在文氏管部162的入口和出口之间形成大的压降。这种大的压降在淬火部159内以及文氏管部162的顶部或入口产生了紊流气流和剪力，并且引起了流出文氏管部162的气体的高速率，这两方面将使得气体和液体在文氏管部162内充分混合。可使用与板163的枢转点连接的手动控制杆165(图5中示出)或者经由可通过电马达或气压缸(图5中未示出)驱动的自动定位器来控制文丘里板163的位置。

再循环管166围绕文氏管部162的入口的相对侧延伸并且运行以将部分浓缩(即，再循环)的液体喷射到文氏管部162中以便通过位于流过道的一侧或多侧的多个流体入口进行进一步浓缩和/或防止在浓缩器组件120内形成干燥颗粒。尽管图3和图5中未明确示出，例如1/2英寸直径的多个管(例如，三个管)可以从局部环绕文氏管部162的管166的相对支腿中的每个延伸出并且穿过壁进入文氏管部162的内部。因为在这点处喷射到浓缩器110中的液体为再循环液体并且因此部分浓缩或者保持在特定均衡浓度并且比在如开口160处喷射的浓度较小的液体更易于塞住喷嘴，所以该液体可直接喷射出，而不使用喷洒器，从而防止堵塞。然而，根据需要，平板形式的挡板可以布置在1/2直径管的开口中的每个的前面以使在系统的该点处喷射的液体撞击到挡板并且作为较小的液滴扩散到浓缩器组件120中。在任何情况下，这种再循环系统的构造在流过浓缩器组件120的气流内更好地分配或扩散再循环液体。

组合的炙热气体和液体以紊流方式流过文氏管部162。如上所述，具有横过浓缩器组件120的宽度布置的可移动文丘里板163的文氏管部162引起紊流流动以及液体和气体的完全混合，使得不连续的液相快速蒸发为连续的气相。因为由于文氏管部162引起的混合动作提供了高度蒸发，气体实质上在浓缩器组件120中冷却，并且以高速率离开文氏管部162进入溢流弯管164。实际上，该该点处气液混合物的温度可大约为160华氏温度。

溢流弯管的典型特征是，溢流弯管164的底部内的堰布置(未示出)将布置在其中的部分或完全浓缩的再循环液体保持为恒定水平。在气液混合物以高速率离开文氏管部162时夹带在气相中的再循环液体的液滴由于当气液混合物被推进以进行90度转弯流入流体洗涤器122中时产生的离心力而被向外抛射到保持在溢流弯管164的底部内的再循环液体的表面上。撞击到被保持在溢流弯管164的底部的再循环液体的表面上的气相内的曳出的大量液滴与再循环液体聚结并且接合，从而增大了在溢流弯管164的底部的再循环液体的量，使得等量的再循环液体溢流堰布置并且由于重力流入流体洗涤器122底部的集液器172。因此，气液流与溢流弯管164内的液体的相互作用将液滴从气液流中去除，并且还防止气液流内的悬浮颗粒在高速率下撞击到溢流弯管164的底部，从而防止形成位于堰布置水平下方的侧壁的部分以及溢流弯管164的底部的金属腐蚀。

在离开溢流弯管164之后，蒸发液体以及一些液体和其它颗粒仍旧存在的气液流流过流体洗涤器122，在该实例中，流体洗涤器122为横流流体洗涤器。流体洗涤器122包括用于从气液流中去除曳出液体和其它颗粒的各种筛或过滤器。在一个特定实施例中，横流洗涤器122可以包括在其入口处的初始粗料碰撞挡板169，初始粗料碰撞挡板169被设计为去除尺寸为50至100微米或更高的范围内的液滴。此后，V形断口170形式的两个可移除过滤器横向于通过流体洗涤器122的流体路径布置，并且V形断口170的尺寸和构造可以渐变以便去除越来越小尺寸的液滴，例如，20-30微米以及小于10微米。当然，可以使用更多或更少的过滤器或V形断口。

在横流洗涤器中常见的是，由过滤器169和170以及溢流弯管164的底部内的溢流堰布置所捕集的液体由于重力作用排泄到位于流体洗涤器122的底部的储器或集液器172中。集液器172可以保持例如近似200加仑的液体，因此集液器172收集从气液流中去除的含有溶解且悬浮固体的浓缩流体并且以上面针对图1所述的方式作为将浓缩液体再循环回到浓缩器组件120以进行进一步处理和/或防止在浓缩器组件120内形成干燥颗粒的源的储器工作。在一个实施方案中，集液器172可以包括具有V形槽175的带斜坡的V形底部171，V形槽175从流体洗涤器122的后面(距溢流弯管164最远)延伸到流体洗涤器122的前面(最靠近溢流弯管164)，其中V形槽175带有斜坡以使V形槽175的底部在流体洗涤器122的最靠近溢流弯管164的端处比距溢流弯管164最远的端处低。换句话说，V形底部171可带有斜坡，使得V形底部171的最低点紧邻出口173和/或泵182。另外，清洗回路177(图9)可以将浓缩的流体从集液器172抽送到横流洗涤器122内的喷洒器179，喷洒器179的目的在于喷洒V形底部171处的液体。可选择地，喷洒器179可以喷洒V形底部171处未经浓缩的液体或清水。喷洒器179可以周期性地或者总是将液体喷洒到V形底部171的表面上以便清洗固体并且防止固体集结在V形底部171上或出口173和/或泵182处。由于这种V形带斜坡的底部171和清洗回路177，收集在集液器172中的液体被连续地搅拌和更新，从而保持相对恒定的连贯性并且将固体保持为悬浮。根据需要，喷洒回路177可以为使用带有例如在集液器172内部的入口的单独的泵的单独回路，或者可以使用与下面描述的浓缩液体再循环回路相关的泵182以将浓缩流体从集液器172喷洒到V形底部171上。

如图3所示，返回线路180以及泵182运行以将自气液流去除的流体从集液器172再循环回到浓缩器120并且因此完成流体或液体再循环回路。同样，泵184可以设置在输入线路186内以将诸如垃圾处理沥滤液等新的或未处理的液体抽送到浓缩器组件120的入口160。而且，一个或多个喷洒器185可以布置在流体洗涤器122的内部与V形断口170相邻并且可以周期性地运行以将馈给的清水或清水的部分喷洒到V形断口170以保持V形断口170清洁。

浓缩液体也可经由出口173从流体洗涤器122的底部去除并且可以在辅助再循环回路181中以任何适当的方式进一步处理或处置。特别地，通过出口173去除的浓缩液体含有一定量的悬浮固体，优选地，可利用辅助再循环回路181将悬浮固体与浓缩液体的液体部分分离并且从系统中去除。例如，从出口173去除的浓缩液体可以通过辅助再循环回路181输送到一个或多个固体/液体分离装置183，诸如沉淀箱、振动筛、旋转式真空过滤器、水平带真空过滤器、压带机、压滤器、和/或液压旋流器。在浓缩废水的悬浮的固体和液体部分由固体/液体分离装置183分离之后，基本去除了悬浮颗粒的浓缩废水的液体部分可返回到集液器172中以便在与浓缩器连接的第一或主再循环回路中进行进一步处理。

与液体以及从液体中去除的悬浮固体一起流过流体洗涤器122并且流出的气体在流体洗涤器122的后面(V形断口170的下游)离开管道或通风管并且流过排气组件124的感应抽力扇190，气体以与蒸发的水蒸气混合的冷却炙热进入气体的形式从感应抽力扇190排放到大气中。当然，感应抽力扇电动机192与扇190连接并且操作扇190以在流体洗涤器122内形成负压，从而最终通过传递管140、空气预处理组件119和浓缩器组件120从火炬130中抽出气体。如上面参照图1所述，感应抽力扇190仅需要在流体洗涤器122内提供略微的负压来确保浓缩器110的恰当运行。

尽管可通过运行以在流体洗涤器122内形成变化级别的负压的变频驱动器等装置来改变感应抽力扇190的速度并且因此通常能够在气流容量的范围内运行从而确保来自火炬130的完整气流，如果由火炬130产生的气体不足量，则感应抽力扇190的运行不一定能够被调节为确保横过流体洗涤器122本身的恰当的压降。也就是说，为了有效且恰当地运行，流过流体洗涤器122的气体必须在流体洗涤器122的入口处具有充足(最小)的流量。通常，这种要求是通过至少保持横过流体洗涤器122的预设最小压降来控制的。然而，如果火炬130不产生至少最小水平的气体，提高感应抽力扇190的速度不能够形成横过流体洗涤器122的所需压降。

为了对这种情形进行补偿，横流洗涤器122被设计为包括气体再循环回路，气体再循环回路可用于确保在流体洗涤器122的入口处存在足够的气体以使系统能够获取横过流体洗涤器122的所需压降。特别地，气体再循环回路包括：气体返回线路或返回管线196，其将排气组件124的高压侧(例如，感应抽力扇190的下游)与流体洗涤器122的入口(例如，流体洗涤器122的气体入口)连接；以及挡板或控制机构198，其布置在返回管线196中，挡板或控制机构198运行以打开和关闭返回管线196，从而将排气组件124的高压侧与流体洗涤器122的入口流体连接。在运行期间，当进入流体洗涤器122的气体不具有足以获得横过流体洗涤器122的最小所需压降的量时，挡板198(可以为例如气阀、诸如带遮板的阻尼器等阻尼器，等等)打开以将来自排气组件124的高压侧的气体(即，穿行通过感应抽力扇190的气体)导回到流体洗涤器122的入口。因此，该操作在流体洗涤器122的入口处提供了足量的气体，以使感应抽力扇190的运行能够获取横过流体洗涤器122的最小所需压降。

图6示出了图3中的紧凑型液体浓缩器110的特定有利特征，为一组易于打开的进出门200的形式，可用于进入浓缩器110的内部，用于清洁和查看的用途。尽管图6示出了易于打开的进出门200位于流体洗涤器122的一侧，类似的一组门可以设置在流体洗涤器122的另一侧，并且类似的门设置在溢流弯管164的前面，如图5所示。如图6所示，流体洗涤器122上的易于进出门200中的每个包括门板202，门板202可以为平坦金属片，经由两个铰链204与流体洗涤器122连接，使得门板202能够在铰链204上枢转以打开和关闭。具有枢转手柄的多个快速释放闩锁206布置在门板202的周边的周围并且运行以将门板202保持在关闭位置，从而当流体洗涤器122运行时将门200保持为关闭。在图6所示的实施方案中，八个快速释放闩锁206布置在每个门板202的周围，但是还可以使用任何其它期望数量的这样的快速释放闩锁206。

图7示出了门200中布置在打开位置的一个。可以看出，门座208远离流体洗涤器122的壁安装，延伸构件209布置在门座208和流体洗涤器122的外壁之间。可由橡胶或其它可压缩材料制成的垫圈210布置在门座208上的开口的四周周围。类似的垫圈可另外或者可选地布置在门板202的内侧的外周周围，当门200处于关闭位置时，该垫圈可提供更佳的密封。

在图8中更加详细地示出了其中一个的每个快速释放闩锁206包括手柄212和安装到贯通手柄212布置的枢转杆216上的闩锁214(在该情况下为U形金属片)。手柄212安装到另一枢转点构件218上，枢转点构件218经由附接支架219安装到门板202的外壁上。手柄212在另一枢转构件218上方以及周围(自图8中所示的位置)的操作使得闩锁214朝向流体洗涤器112的外壁移动(当门板202处于关闭位置时)，以使闩锁214可以布置在钩220的远离门板202的一侧，钩220安装到延伸构件209上。手柄210沿相反的方向往回旋转紧抵钩220上拉闩锁214，拉动另一枢转构件218，因此使门板202抵住门座208。所有快速释放闩锁206的操作将门板202相对于门座208紧固，并且垫圈210提供了流体紧固的连接。因此，关闭如图6所示的特定门200上的全部八个快速释放闩锁206提供了保持门200关闭的牢固且紧配合的机构。

易于打开的门200的使用替代了带孔的板的使用，其中从浓缩器的外壁延伸出的多个螺栓被安装贯通板上的孔，并且其中，需要将螺母紧固到螺栓上以抵住浓缩器的壁抽出板。尽管通常在流体浓缩器中用来允许进入浓缩器内部的螺母螺栓类型的紧固机构非常牢固，当打开或关闭进出板时，这种构造的操作花费长的时间并且费很大的力气。因为流体洗涤器122的内部处于负压下，在这种情况下可以使用具有图6中具有快速释放闩锁206的快速打开的门200，其中流体洗涤器122内部的压力小于环境空气压力，因此不需要繁琐的螺栓螺母型进出板的紧固。当然，可理解的是，门200的构造允许仅通过最小的手动用力且不使用工具即可容易地打开和关闭门200，从而快速且容易地进入流体洗涤器122的结构内部，诸如碰撞挡板169或可移除过滤器170，或者进入浓缩器110的布置有进出门200的其它部件。

往回参照图5，可以看出，浓缩器组件120的溢流弯管164的前面也包括快速打开进出门200，快速打开进出门200允许容易地进入溢流弯管164的内部。然而，由于浓缩器10的大部分元件在负压下工作，类似的快速打开进出门可位于流体浓缩器110的任何期望部分上。

图3-8所示的特征的组合构成了紧凑型流体浓缩器110，其利用由于垃圾处理火炬燃烧垃圾处理气体的操作得到的气体形式的废热，否则这些废热将直接排放到大气中。重要的是，浓缩器110仅使用最小量的昂贵耐高温材料，以便提供使用从火炬130排出的高温气体所需的管道和结构装备。例如，由最昂贵材料制成的传递管140的小长度被最小化，从而降低流体浓缩器110的成本和重量。而且，由于热传递管140的小尺寸，仅需要单个支撑构件142，来进一步降低建造浓缩器110的成本。此外，空气预处理组件119直接布置在流体浓缩器组件120的顶部上的事实使得浓缩器110的这些部分可通过底面或安装有这些构件的滑架直接支撑，其中这些部分中的气体朝向地面向下流动。此外，这种构造将浓缩器110紧靠近火炬130布置，使其更加紧凑。同样，这种构造将浓缩器110的高温部分(例如，火炬130的顶部、热传递管140和空气预处理组件119)保持在地面以上并且远离偶然的人为接触，得到更加安全的构造。事实上，由于在浓缩器组件120的文氏管部分162中发生的快速冷却，文氏管部分162、溢流弯管164和流体洗涤器122通常足够冷以无损伤地触摸(即使当离开火炬130的气体处于1800华氏温度时)。气液混合物的快速冷却使得可以使用更易于制造且耐腐蚀的通常较低成本的材料。而且，溢流弯管164下游的部件，例如流体洗涤器122、感应抽力扇190以及排气部124可由诸如玻璃纤维等材料制成。

流体浓缩器110也是极快速反应的浓缩器。因此浓缩器110为直接接触型浓缩器，不受到与大多数其它浓缩器相同程度上的沉积物集结、堵塞和污垢形成。此外，控制火炬帽134打开和关闭的能力取决于浓缩器110是正在使用或是运行，使得当启动和停止浓缩器110时可将火炬130用于燃烧垃圾处理气体，而不会中断。更特别地，火炬帽134可在任意时间快速地打开以在浓缩器110关闭的同时使得火炬130如正常情况一样仅燃烧垃圾处理气体。另一方面，当浓缩器110启动时，火炬帽134可快速关闭，从而将在火炬130内形成的炙热气体转向浓缩器110，并且允许浓缩器110在不中断火炬130运行的情况下工作。在任一情况下，浓缩器110可基于火炬帽134的操作而启动和停止，而不中断火炬130的操作。

根据需要，火炬帽134可以在浓缩器110的运行期间打开至部分量以便控制从火炬130传递到浓缩器110的气体的量。与环境空气阀的操作相结合的这种操作可用于控制文氏管部162的入口处的气体温度。

而且，由于空气预处理组件119、浓缩器组件120和流体洗涤器122的紧凑型构造，浓缩器组件120的部分、流体洗涤器122、抽力扇190以及排气部124的至少下部可永久地安装到滑架或板230上(或者与其连接或者通过其支撑)，如图2所示。浓缩器组件120、空气预处理组件119和热传递管140的上部以及排气烟囱的顶部可被去除并且储存到滑架或板230上以便于运输，或者可以在单独的卡车中运输。由于浓缩器110的下部可安装到滑架或板上的方式，浓缩器110易于移动和安装。特别地，在设置浓缩器110的期间，可仅通过将滑架230卸载到要组装浓缩器110的地面或其它收容区域上而将安装有流体洗涤器122、溢流弯管164和抽力扇190的滑架230卸载到要使用浓缩器110的场所处。此后，文氏管部162、淬火部159和空气预处理组件119可放置到溢流弯管164的顶部上并且与溢流弯管164附接。然后，管道部150可在高度上延伸以便与浓缩器110要连接的火炬130的高度匹配。在一些情况下，首先需要将火炬帽组件132安装到预先存在的火炬130上。此后，热传递管140可被提升至恰当的高度并且附近到火炬130和空气预处理组件119之间，而将支撑构件142布置在适当位置上。对于在每天蒸发容量为10,000至30,000加仑范围内的浓缩器，可以将整个火炬组件115安装到与浓缩器120相同的滑架或板230上。

因为大多数泵、流体线路、传感器和电子装备布置在流体浓缩器组件120、流体洗涤器122或抽力扇组件190上或者与流体浓缩器组件120、流体洗涤器122或抽力扇组件190连接，将浓缩器110设置在特定场所确实仅需要在该场所处的最小的管道工程、机械工程和电气工程。结果，浓缩器110相对易于安装和设置在特定场所处(并且易于拆卸和移除)。而且，因为浓缩器110的大多数部件永久性地安装到滑架230上，浓缩器110可易于在卡车或其它输送车辆上进行运输并且可易于下降并安装到特定位置处，例如靠近垃圾处理火炬。

图9示出了可用于操作图3中的浓缩器110的控制系统300的示意图。如图9所示，控制系统300包括控制器302，控制器302可以为数字信号处理器型的控制器、可以运行例如基于梯形逻辑控制的可编程逻辑控制器(PLC)或任何其它类型的控制器的形式。当然，控制器302与浓缩器110内的各个部件连接。特别地，控制器302与火炬帽驱动电动机135连接，火炬帽驱动电动机135控制火炬帽134的打开和关闭操作。电动机135可以设置以控制火炬帽134在完全打开位置和完全关闭位置之间移动。然而，根据需要，控制器302可以控制驱动电动机135以将火炬帽134打开至完全打开位置和完全关闭位置之间的任何一组各不相同的可控位置。电动机135可以根据需要为连续可变的，以使火炬帽134可位于完全打开和完全关闭之间的任意期望点处。

另外，控制器302与布置在图3中的空气预处理组件119中文氏管部162上游的环境空气进入阀306连接并且控制所述环境空气进入阀306，并且可用于控制泵182和184，泵182和184待处理的新液体和浓缩器110内处理的再循环液体的喷射量和喷射比率。控制器302可以与集液器水平传感器317(例如，浮动传感器、诸如雷达或声波单元等非接触型传感器或压差计)可操作地连接。控制器302可以利用来自集液器水平传感器317的信号来控制泵182和184以将集液器172内的浓缩流体的水平保持在预定或期望水平处。而且，控制器302可与感应抽力扇190连接以便控制扇190的操作，扇190可以为单速扇、变速扇或连续可变速扇。在一个实施方案中，感应抽力扇190由变频电动机驱动，以使电动机的频率变化以便控制扇的速度。而且，控制器302与布置在例如浓缩器组件120的入口处或者文氏管部162的入口处的温度传感器308连接，并且接收由温度传感器308产生的温度信号。温度传感器308可选择地位于文氏管部162的下游，或者温度传感器308可以包括用于产生压力信号的压力传感器。

在浓缩器110的操作期间以及例如开始时，当火炬130实际运行并且因此燃烧垃圾处理气体时，控制器302可首先接通感应抽力扇190以在流体洗涤器122和浓缩器组件120内形成负压。控制器302随后或者同时发送信号到电动机135以部分或完全地关闭火炬帽134，以将来自火炬130的废热引导到传递管140并且因此引导到空气预处理组件119。基于来自温度传感器308的温度信号，控制器302可以控制环境空气阀306(通常通过部分或完全关闭该阀)和/或火炬帽致动器以便控制浓缩器组件120的入口处的气体温度。一般来讲，环境空气阀306可通过诸如弹簧的偏置元件在完全打开位置上偏置(即，可正常地打开)，并且控制器302可以开始关闭阀306以便控制转向空气预处理组件119的环境空气的量(由于空气预处理组件119中的负压)，从而使得环境空气和来自火炬130的炙热气体的混合物达到期望温度。另外，根据需要，控制器302可以控制火炬帽134的位置(完全打开至完全关闭的任意位置)并且可以控制感应抽力扇190的速度，以便控制自火炬130进入空气预处理组件119的气体的量。将理解的是，流过浓缩器110的气体的量可能需要改变，取决于环境空气温度和湿度、火炬气体的温度、离开火炬130的气体的量，等等。通过控制环境空气控制阀306、火炬帽134的位置和感应抽力扇190的速度中的一个或任意组合，控制器302因此可以基于例如在浓缩器组件120的入口处的温度传感器308的测量来控制流过浓缩器组件120的气体的温度和量。因为在许多情况下从火炬130出来的空气位于1200和1800华氏温度之间，空气太热比浓缩器110高效且有效地工作所需的空气热，所以期望使用这种反馈系统。

在任何情形下，如图9所示，控制器302还可与电动机310连接，电动机310驱动或控制浓缩器组件120的缩窄部内的文氏管板163的位置以便控制在浓缩器组件120内引起的紊流的量。此外，控制器302可以控制泵182和184的操作以便控制泵182和184向淬火部159和文氏管部162的入口提供待处理的再循环液体和新的废流体的速率(以及比率)。在一个实施方案中，控制器302可以将再循环流体与新流体的比率控制在大约10∶1，从而如果泵184每分钟向入口160提供8加仑的新液体则再循环泵182每分钟抽送80加仑。另外或者作为选择，控制器302可以通过利用例如水平传感器317将集液器172中的浓缩液体保持为恒定或预定的水平来(经由泵184)控制流入浓缩器中的待处理新液体。当然，集液器172中的液体的量将取决于浓缩器中的浓缩率、浓缩液体经由辅助再循环回路从集液器172送出或者以其它方式离开集液器172的速率以及来自辅助再循环回路的液体被供回到集液器172的速率以及泵182抽送来自集液器172的液体以便经由主再循环回路输送到浓缩器的速率。

根据需要，环境空气阀306和火炬帽134中的一个或两个可以在故障安装打开位置处工作，以使火炬帽134和环境空气阀306在系统故障(例如，丢失控制信号)或浓缩器110关闭的情况下打开。在一种情况下，火炬帽电动机135可装有弹簧或者通过诸如弹簧的偏置元件偏置，以打开火炬帽134或者允许火炬帽134在失去电动机135的动力时打开。可选择地，偏置元件可以为火炬帽134上的对重137，可被定位为使得当电动机135失去动力或者失去控制信号时火炬帽134本身在对重137的施加力下摆动到打开位置。当失去动力时或者当控制器302打开火炬帽134时，这种操作使得火炬帽134快速打开，从而火炬130内的炙热气体离开火炬130的顶部。当然，可以使用在失去控制信号时使火炬帽134打开的其它方式，包括使用火炬帽134的枢转点136上的扭簧、对气缸进行增压以关闭火炬帽134的液压或增压空气系统、压力的失去使得火炬帽134在失去控制信号时打开，等等。

因此，从上面的讨论注意到的是，火炬帽134和环境空气阀306的组合一起作用保护并入浓缩器110中的工程材料，因为，无论何时系统关闭，火炬帽和空气阀306自动地瞬间打开，从而在快速地容许空气气体冷却处理的同时将在火炬130中产生的炙热气体与处理隔离开。

而且，通过相同的方式，环境空气阀306可以通过弹簧偏置或者以其它方式构造为在浓缩器110关闭或者通往阀306的信号丢失时打开。该操作使得当火炬帽134打开时空气预处理组件119和浓缩器组件120快速冷却。而且，由于环境空气阀306和火炬帽134的快速打开性质，控制器302能够快速地关闭浓缩器110，而不必关断或影响火炬130的操作。

此外，如图9所示，控制器302可与移动或致动文丘里板163布置在文氏管部162内的角度的文丘里板电动机310或其它致动器连接。利用电动机310，控制器302可以改变文丘里板163的角度以便改变通过浓缩器组件120的气流，从而改变通过浓缩器组件120的气体的紊流的性质，这样可以在其中提供液体和气体的更佳混合并且获得更佳或更复杂的液体蒸发。在这种情况下，控制器302可以与文丘里板163的操作相结合地操作泵182和184的速度，以便提供待处理废水的最优浓缩。因此，可理解的是，控制器302可以将文丘里板163的位置与火炬帽134的操作、环境空气阀或放气阀306的位置以及感应扇190的速度进行协调以使废水浓缩(紊流混合)最大化，而不完全干燥废水来防止干燥颗粒的形成。控制器302可以利用来自压力传感器的压力输入来定位文丘里板163。当然，可手动控制或自动控制文丘里板163。

控制器302还可与控制流体洗涤器122的气体再循环回路中的阻尼器198的操作的电动机312连接。控制器302可基于例如来自布置在流体洗涤器122的气体入口或气体出口处的压力传感器313、315的信号使得电动机312或其它类型的致动器将阻尼器198从关闭位置移动到打开位置或者移动到部分打开位置。控制器302可以控制阻尼器198以便将来自排气部124的高压侧(感应抽力扇190的下游)的气体推进流体洗涤器入口中以便在两个压力传感器313、315之间保持预定的最小压差。保持该最小的压差确保流体洗涤器122的恰当操作。当然，阻尼器198还可通过手动方式控制或者另外通过电气方式控制。

因此，从上面讨论可理解的是，控制器302可以实现用于启动或关闭浓缩器110而不影响火炬130的操作的一个或多个通/断控制环。例如，控制器302可以基于浓缩器110是否正在启动或停止来实现打开或关闭火炬帽134的火炬帽控制环、打开或开始关闭环境空气阀306的放气阀控制环以及启动或停止感应抽力扇190的感应抽力扇控制环。而且，在操作期间，控制器302可以实现可单独或彼此结合地控制浓缩器110的各个元件以便提供更佳或最优的浓缩的一个或多个在线控制环。当实施这些在线控制环时，控制器302可以控制感应抽力扇190的速度、文丘里板163的位置或角度、火炬帽134的位置和/或环境空气阀306的位置以便基于来自温度和压力传感器的信号来控制通过浓缩器110的流体流和/或浓缩器组件120的入口处空气的温度。而且，控制器302可以通过控制将待浓缩的新的或再循环的流体抽送到浓缩器组件120中的泵184和182将浓缩处理的性能保持在稳态状态。此外，控制器302可以实现压力控制环以便控制阻尼器198的位置，从而确保流体洗涤器122的恰当操作。当然，尽管控制器302在图9中显示为实现这些各种控制环的单个控制器装置，控制器302可以通过利用例如多个不同的PLC实现为多个不同的控制装置。

可理解的是，在气体已经进行充分处理以满足排放标准之后，本文所述的浓缩器110直接利用处理中的炙热的废气，因此将产生废热的处理的操作要求与以简单、可靠和有效的方式利用废热的处理无缝地分离。

除了在浓缩器110运行期间作为浓缩器110的重要部件，本文描述的自动或手动致动的火炬帽134能够在独立的情形下使用以便当火炬闲置时为火炬或者为火炬和浓缩器的组合提供天气把偶。通过使火炬帽134关闭，保护火炬130的金属外壳的内部以及火炬组件115和热传递组件117的耐熔件、燃烧器和其它关键部件免于腐蚀以及与元件的暴露有关的一般性劣化。在这种情况下，控制器302可以操作火炬帽电动机135以在火炬130闲置期间完全打开或部分关闭。而且，除了使用当火炬130关闭时自动关闭或者当火炬130点火时自动打开的火炬帽134之外，诸如正常指示灯等小燃烧炉可安装到火炬130的内部或者可以当火炬130关闭时运行，而火炬帽134保持关闭。由于这种小的燃烧炉保持火炬130的内部干燥，所以这种小的燃烧炉增加了对于由于震动引起的火炬部件的劣化的进一步保护。可以在独立情形下使用本文所述的火炬帽134的独立式火炬的实施例为安装到垃圾处理场中以便当以垃圾处理气体为燃料的电厂脱线时确保气体控制的备用火炬。

尽管上文描述了液体浓缩器110与垃圾处理火炬连接以便利用垃圾处理火炬中产生的废热，液体浓缩器110可易于与其它废热源连接。例如，图10示出了浓缩器110被修改为与燃烧发动机厂400的排气烟囱连接并且利用来自发动机排气的废热来进行液体浓缩。尽管在一个实施方案中厂400内的发动机可依靠垃圾处理气体工作以发电，浓缩器110可被连接以通过来自其它类型发动机的排气运行，包括其它类型的燃烧发动机，例如依靠汽油、柴油燃料等工作的发动机。

参照图10，厂400内的发动机(未示出)中产生的排气被提供到厂400外部的消音器402，并且由此顶部上进入布置有燃烧气体排放烟囱帽406的燃烧气体排放烟囱404中。帽406基本上达到重量平衡以便当无排气离开烟囱404时在排气烟囱404上方关闭，但是当排气离开烟囱404时通过排气的压力易于被推开。在此情况下，Y连接器设置在排气烟囱404内并且操作以将烟囱404与将排气(废弃源)从发动机传递到膨胀部410的传递管408连接。膨胀部410与浓缩器110的淬火部159配合并且将来自发动机的排气直接提供给浓缩器110的浓缩器组件120。当使用发动机排气作为废热源时，通常不需要包括位于浓缩器部120上游的放气阀，因为排气通常在小于900华氏温度时离开发动机，因此在进入淬火部159之前不需要进行大幅度冷却。浓缩器110的其余部件与上文针对图3-8描述的相同。结果，可以看出，液体浓缩器110可易于改造以利用各种不同的废热源，而无需进行大量修改。

通常，当控制图10的液体浓缩器110时，控制器将接通感应抽力扇190，而厂400中的发动机正在运转。控制器将自最小速度提高感应抽力扇190的速度直至烟囱404内的大部分或全部排气进入传递管408而不是从排气烟囱404的顶部逸出的点。可容易地检测到该操作点，当感应抽力扇190的速度提高时达到该操作点，帽406首先返回以位于烟囱404的顶部。重要的是防止感应抽力扇190的速度提高到该操作点以上，而不会在浓缩器110内形成比所需量多的负压，从而确保浓缩器110的操作不会改变反压力，特别地形成厂400内的发动机所经受的不期望的抽吸力水平。改变排气烟囱404的反压力或者施加抽吸力会不利地影响发动机的燃烧操作，这是不期望的。在一个实施方案中，诸如PLC等控制器(图10中未示出)可以利用安装在烟囱404中靠近帽406的位置的压力传感器来连续地监测该位置处的压力。控制器随后可以发送信号给感应抽力扇190上的变频驱动器以控制感应抽力扇190的速度，将压力保持在期望设定点处，从而确保不期望的反压力或抽吸力不施加到发动机上。

图11和图12示出了液体浓缩器500的另一实施方案的侧面剖视图以及俯视剖视图。浓缩器500显示于大致垂直的取向。然而，图11中所示的浓缩器500可以布置在大致水平的取向或大致垂直的取向，这取决于特定应用的特定约束。例如，浓缩器的卡车安装版本可布置在大致水平的取向以允许安装到卡车上的浓缩器在从一个场所运输到另一场所期间能够经过桥下以及立交桥。液体浓缩器500具有气体入口520和气体出口522。流过道524将气体入口520与气体出口522连接。流过道524具有缩窄部526，缩窄部使得通过流过道524的气体加速。液体入口530在缩窄部526之前将液体到气流中。与图1中的实施方案相对比，图11的实施方案中的缩窄部526将气液混合物引导到气旋室551中。气旋室551在执行图1中的除雾器的功能的同时还增强了气体和液体的混合。气液混合物沿切向进入气旋室551(参见图12)，然后以气旋的方式朝向液体出口区域554移动通过气旋室551。气旋循环是通过布置在气旋室551中的空心气缸556来实现，空心气缸556将气体传导到气体出口522。空心气缸556提供了物理壁垒并且在包括液体出口区域554的气旋室551中保持气旋循环。

在气液混合物通过流过道524的缩窄部526并且在气旋室551中循环时，液体的部分蒸发并且由气体吸收。此外，离心力加速气体中的曳出液滴朝向气旋室551的侧壁552的移动，在气旋室551的侧壁552处曳出液滴聚结成侧壁552上的膜。同时，由感应扇550产生的向心力在气缸556的入口560处收集经过除雾的气流并且将流引导到气体出口522。因此，气旋室551既用作混合室，也用作除雾室。在液体膜由于重力和气旋室551内朝向液体出口区域554的气旋运动的组合效果而朝向室的液体出口区域554流动时，气旋室551内的气体的连续循环进一步蒸发了液体膜的部分。在液体膜到达气旋室551的液体出口区域554时，通过再循环回路542来引导液体。因此，液体通过浓缩器500进行再循环直至达到期望的浓度水平。当浆液达到期望浓度时，浓缩浆液的部分通过提取端口546抽出(这称为排料)。新鲜的液体以与蒸发速率加上通过提取端口546抽出浆液的速率之和相等的速率通过新鲜液体入口544添加到回路542中。

在气体在气旋室551中循环时，气体中去除了曳出液滴并且通过抽力扇550朝向气旋室551的液体排放区域554抽吸并且朝向空心气缸556的入口560。净化的气体随后穿行通过空心气缸556并且最终通过气体出口522排放到大气中或进一步处理(例如，在火炬中进行氧化)。

图13示出了以如下方式构造的分布式液体浓缩器600的示意图：使得浓缩器600能够与多种类型的废热源一起使用，甚至是位于难以接近的地点处的废热源，例如，在建筑物的侧面、在各种其它装备的中部、远离道路或者其它接近点，等等。尽管液体浓缩器600在本文中被描述为用于处理或浓缩沥滤液、例如从垃圾处理场收集到的沥滤液，液体浓缩器600也可用于浓缩其它类型的液体或者还包括许多其它类型的废水。

一般来讲，液体浓缩器600包括气体入口620、排气口或气体出口622、将气体入口620与气体出口622连接的流过道624以及液体再循环系统625。浓缩器部具有流过道624，流过道624包括：淬火部659，其包括气体入口620和流体入口630；文氏管部626，其布置在淬火部659的下游；以及鼓风机或抽力扇650，其连接到文氏管部626的下游。扇650和溢流弯管654将浓缩器部的气体出口(例如，文氏管部626的出口)与管道部652耦合。在此实例中，溢流弯管654在流过道624中形成了90度的转弯。然而，溢流弯管654可以根据需要形成小于或大于90度的转弯。管道部652与除雾器连接，在该实例中，除雾器为以横流洗涤器634的形式示出，除雾器依次与具有气体出口622的烟囱622A连接。

再循环系统625包括：集液器636，其与横流洗涤器634的液体出口耦合；以及再循环或回流泵640，其耦合到集液器636和管道部642之间，管道部642将经再循环的流体输送到流体入口630。处理流体原料644还将待处理的(例如，待浓缩的)沥滤液或其它液体输送到流体入口630以便输送到淬火部659。再循环系统625还包括与管道部642连接的液体分岔部646，液体分岔部646将再循环流体(或浓缩流体)中的一些输送到存储、沉淀或再循环箱649。沉淀箱649中的液体的较重或更加浓缩的部分作为於渣沉淀到箱649的底部，并且被去除且输送以便于以浓缩形成进行处置。箱649中的液体的较不浓缩的部分被输送回到集液器636，以便再处理和进一步浓缩，同时确保在液体入口630处总是提供足量的液体，从而确保不形成干燥颗粒。干燥颗粒可在处理流体与炙热气体量的比率降低时形成。

在操作时，淬火部659将自液体入口630输送的流体与含有自例如与内燃机(未示出)相关的发动机消音器和烟囱629收集到的废热的气体混合。来自流体入口630的液体可以为例如待处理或浓缩的沥滤液。如图13所示，淬火部659垂直地连接到文氏管部626的上方，文氏管部626具有缩窄部，缩窄部运行以使通过流体流过道624的紧接着文氏管部626的下游以及扇650的上游的部分使得气体和液体的流动加速。当然，扇650运行以在紧接着文氏管部626的下游形成低压区域，通过文氏管部626和溢流弯管654自烟囱629抽吸气体并且使得气体和液体混合。

如上所述，淬火部659接收来自发动机排气烟囱629的炙热排气并且可与排气烟囱629的任意期望部分直接连接。在图示的实施方案中，发动机排气烟囱629安装到容纳利用垃圾处理气体作为燃烧燃料来发电的一个或多个发电机的建筑物631的外部。在该实例中，淬火部659可以直接连接至与烟囱629(例如，排气烟囱629的下部)联接的浓缩分岔部(例如，渗水支腿)直接连接。此处，淬火部659可以安装到烟囱629的紧下方或者与烟囱629紧邻，仅需要几英寸或至多几英尺的昂贵的、耐高温管道材料来将二者连接到一起。然而，根据需要，淬火部659可与排气烟囱629的任何其它部分耦合，包括例如经由适当的弯管或分岔部与烟囱629的顶部或中部耦合。

如上所述，液体入口630通过淬火部659将待蒸发液体(例如，垃圾处理沥滤液)喷射到流过道624中。根据需要，液体入口630可以包括用于将液体喷洒到淬火部659中的可更换喷嘴。无论是否装有喷嘴，液体入口630可以在气体移动通过流过道624时沿着与气流垂直或平行的任意方向引导液体。而且，在气体(以及存储在其中的废热)和液体流过文氏管部626时，文丘里原理形成了在文氏管部626的紧下游处将流过道624中的气体和液体充分混合的加速的紊流。由于紊流混合，液体的部分快速地蒸发并且变为气流的部分。这种蒸发将废热内的大量热能消耗为作为离开浓缩器系统600的潜热以及作为排气内的水蒸气。

在离开文氏管部626的缩窄部之后，气/液混合物通过溢流弯管654，在此处流过道624转90度的弯以从垂直流变为水平流。气/液混合物流经扇650并且进入扇650的下游侧的高压区域，该高压区域存在于管道部652中。由于至少两个原因，在系统的该点处使用溢流弯管654是期望的。首先，在溢流弯管654的底部处的液体减少了流过道624的转弯点处的腐蚀，这种腐蚀通常将由于气/液混合物的悬浮颗粒以高速率流过90度弯并且以大锥角直接碰撞到不采用溢流弯管654的常规弯管的底面上而发生。溢流弯管654的底部的液体吸收这些颗粒中的能量，因此防止溢流弯管654的底面上的腐蚀。此外，在该混合物到达溢流弯管654时，如果碰撞到液体上，仍存在于气/液混合物中的液滴更易于收集以及从流动流中去除。也就是说，当这些悬浮液滴与液体形成接触时，因为流动流中的液滴更易于保留，溢流弯管654的底部的液体运作以收集碰撞到其上的液滴。因此，可具有与例如再循环回路625连接的液体分岔部(未示出)的溢流弯管654运行以从离开文氏管部626的气/液混合物中去除处理流体液滴和浓缩物中的一些。

重要的是，在气/液混合物经过文氏管部626的同时快速地接近绝热饱和点，绝热饱和点为比离开烟囱629的气体的温度低得多的温度。例如，尽管离开烟囱629的气体可以在大约900和大约1800华氏温度之间，在浓缩器系统600的文氏管部626下游的所有部分中的气/液混合物通常在150至190华氏温度的范围内，但是基于系统的运行参数，该范围可以比这些值高或低。结果，浓缩器系统600的位于文氏管部626下游的部分不需要由耐高温材料制成并且不需要在完全绝缘或者绝缘至在为了更加充分地利用进入的炙热气体的废热含量的目的而施加绝缘的情况下输送更高温度的气体所需要的程度。此外，浓缩器系统600的位于文氏管部626的下游的部分布置在例如沿着人们将无重大危险或者仅具有最小程度的外部保护而接触到的地面的区域中。特别地，浓缩器系统的位于文氏管部626的下游的部分可以由玻璃纤维制成并且可需要最小程度的绝缘或者不需要绝缘。重要的是，气/液流可以在浓缩器系统的位于文氏管部626的下游的部分内流动相对长的距离，同时将其中的气/液混合物保持为接近于绝热饱和点，从而使得管道部652易于将远离建筑物631的流动流输送到方便地布置有与浓缩器600相关联的其它装备的更加易于接近的位置。特别地，管道部652可以在保持其中的流接近绝热饱和点的同时横跨20英尺、40英尺或者甚至更长。当然，这些长度可基于环境温度、所使用的管道和绝缘材料的类型等而更长或更短。而且，因为管道部652布置在扇650的高压侧，更易于从该流中去除浓缩物。在图13的示例性实施方案中，管道部652显示为流动而经过与建筑物631内的发动机相关联的空气冷却器或者在空气冷却器的下方流动。然而，图13中的空气冷却器仅为使得将浓缩器600的所有部件放置为与废热源(在该情况下为烟囱629)紧密靠近存在问题的可紧靠近建筑物631定位的类型的障碍物的一个实施例。其它障碍物可以包括其它装备、诸如树木等植物、其它建筑物、无道路或易于接近点的不可接近的地区，等等。

在任何情况下，管道部652将接近于绝热饱和点的气/液流输送到可以为例如横流洗涤器的除雾器634。除雾器634运行以将曳出液滴从气/液流中去除。去除的液体收集在集液器636中，集液器636将液体引导到泵640中。泵640移动液体通过再循环回路625的返回线路642而过道液体入口630。通过这种方式，可通过蒸发将捕集的液体进一步降低至期望的浓度和/或进行再循环以防止形成干燥颗粒。待浓缩的新鲜液体通过新鲜液体入口644输入。新鲜液体输入到再循环回路625中的速率应当等于气液混合物流过流过道624时液体的蒸发速率加上从沉淀箱649提取液体或於渣的速率(假设沉淀箱649内的材料保持为恒定水平)。特别地，当再循环回路625中的液体达到期望浓度时，液体的部分可通过提取端口646抽出。通过提取端口646抽出的液体的部分可送到储存沉淀箱649，在储存沉淀箱649中使得浓缩液体沉淀并且分离为组成部分(例如，液态部分和半固态部分)。半固态部分可从箱649中抽出并且进行处置或进一步处理。

如上所述，扇650在负压下通过流过道624的部分抽吸气体并且在正压下通过流过道624的另一部分推送气体。淬火部659、文氏管部626和扇650可通过任何类型的连接装置附接至建筑物631并且如图13所示布置为与废热源紧邻。然而，除雾器634和气体出口622以及沉淀箱649可以定位为远离淬火部659、文氏管部626和扇650一定距离，例如在易于接近的位置。在一个实施方案中，除雾器634和气体出口622以及甚至沉淀箱649可以安装到诸如托板或平板挂车等移动平台上。

图14-16示出了液体浓缩器700的另一实施方案，液体浓缩器700可以安装到托板或平板挂车上。在一个实施方案中，浓缩器700的一些部件可保持在平板上并且用于执行浓缩活动，而这些部件中的其它部件可被移除并且以例如图13中的实施方案中所示的方式安装为靠近废热源。液体浓缩器700具有气体入口720和气体出口722。流过道724将气体入口720与气体出口722连接。流过道724具有缩窄部或文氏管部726，缩窄部或文氏管部726使通过流过道724的气体加速。通过感应扇(未示出)将气体抽入淬火部759中。液体入口730将液体喷射到淬火部759中的气流中。通过弯管部733将气体从文氏管部726引导到除雾器(或横流洗涤器)734中。在离开除雾器734之后，通过烟囱723将气体引导到气体出口722。当然，如上所述，这些部件中的一些可从平板上移除并且安装为与废热源紧靠近，而这些部件中的其它部件(例如，除雾器734、烟囱723和气体出口722)可以保留在平板上。

在气液混合物经过流过道724的文氏管部726时，液体的部分蒸发并且由气体吸收，从而将废热内的热能的大部分消耗为离开浓缩器系统700的潜热以及排气内的水蒸气。

在图14-16所示的实施方案中，液体浓缩器700的部分可以拆下并且安装到托板或拖车滑架上以便于运输。例如，淬火部759和文氏管部726可从弯管部733去除，如图14中的虚线所示。同样，烟囱723可以从感应扇750上去除，如图14中的虚线所示。弯管部733、除雾器734和感应扇750可以作为单元紧固到托板或拖车滑架799上。烟囱723可单独紧固到托板或拖车滑架799上。淬火部759和文氏管部726也可以紧固到托板或拖车滑架799上，或者可选地单独运输。液体浓缩器700的隔间化结构简化了液体浓缩器700的运输。

上面描述的装置和处理的实施方案可易于修改以适应从待浓缩废水以及从用于浓缩该废水的废气中去除污染物。在要移除的污染物为通常政府权威机构规定了排放量的那些污染物之中的情况下，这些修改被视为特别有益。这样的污染物的实施例包括通常存在于来自垃圾处理气体燃烧的废气中的硫氧化物(SO_x)以及氨(NH₃)。下面要描述的是可以对上述装置和处理的实施方案所进行的变型例以适应SO_x和NH₃的去除，但是这些描述不旨在限制为仅移除那些污染物。

SO_x的去除

硫化氢(H₂S)为公知的有毒气体，其可通过含有存在于已经置于垃圾处理场的废品内的硫、亚硫酸盐和硫酸盐的化合物的细菌分解(化学还原)而产生。这样形成的H₂S与通过在垃圾处理场中执行的所有形成的细菌反应所生成的其它气体接合以形成垃圾处理气体。通常，含有硫、亚硫酸盐和硫酸盐的废品的量越大，可预期的硫化氢的量越大。例如，垃圾处理场可具有来自硫酸钙源(例如，石膏墙板材料)的一定量的硫酸盐，这种硫酸钙源可为垃圾处理气体贡献量高达每百万10,000份(以重量为基础)或更多的H₂S。硫化氢为在垃圾处理气体火炬中燃烧的垃圾处理气体中的部分，下面要对此进行说明。在气体火炬中燃烧H₂S，往复式发动机或涡轮机是有益的，因为H₂S被转换为硫氧化物(SO_x)，从而避免去除H₂S的对垃圾处理气体的昂贵预处理。然而，在一些国家硫氧化物可能为规定的空气污染物。在火炬中燃烧H₂S的另一益处在于，H₂S为可用于浓缩垃圾处理沥滤液的火炬排气增加热值，从而减少所需的燃料的总量。

湿式洗涤器通常用于从通过燃烧含有包括H₂S的硫化合物的燃料所产生的废气中去除SO_x。这种洗涤器的实施例包括喷洒式或填充式塔，其将(湿)碱性材料(例如，氢氧化钠或石灰(CaCO₃)的溶液或浆液)与废气直接接触以便从气体中“洗涤”(即，去除)SO_x。湿式洗涤器所依靠的原理可用在本文所述的废水浓缩器的背景下。

已知浓度的碱性材料可按足以与存在于废气中的SO_x反应并且将其转换为亚硫酸钠和硫酸钠(此处碱为NaOH)以及硫酸钙(CaSO₄)(此处碱为石灰)的量添加到废水原料中。一旦形成，亚硫酸钠/硫酸钠和硫酸钙的盐将作为液体浓缩物的部分从处理中去除。最终，亚硫酸钠/硫酸钠和硫酸钙的盐可布置于化学废品处理设施中，或者进一步转换为可放置到垃圾处理场的专用单元的更高含量的固体流(例如，高至100％的固体)，从而防止将亚硫酸盐/硫酸盐作为H₂S再循环回到垃圾处理气体中。因为通过垃圾处理沥滤液(通常为非常稀的含水废流)生成的残渣的量通常仅为供给量的3％或更少，即使添加亚硫酸盐/硫酸盐输送到厂区外的化学废品处理设施以及处置的成本或者建造和操作收容100％固体的专用垃圾处理单元的成本应当非常经济，当与在燃烧之前洗涤燃烧气体排放物或去除硫化氢而不施加作为主要能源的来自燃烧处理的废热以处理废水(例如，沥滤液)的成本相比时尤其如此。

这种用于废水处理系统的双重用途为发现来自他们的火炬或以垃圾处理气体作为燃料的发电厂的排放物超出了对于SO_x排放物的规定性限制的垃圾处理场场主提供了巨大的益处。浓缩器在组合的浓缩/洗涤模式下运行的转换仅涉及到添加计量系统(例如，与浓缩器的控制器可操作地连接的泵)以及用于洗涤的所选碱性试剂的供给箱。同样，监控向浓缩处理中增加SO_x去除阶段的操作变化不增加大的复杂度，因为简单的厂区内分析测试可用于监测垃圾处理气体中的硫化氢的水平以及在处理中产生的浓缩器中的硫酸盐的量。

再次参照图3和图10，浓缩器部120可以包括腐蚀剂(或碱)入口187，其通过供给线路189与腐蚀性(或碱性)材料193(例如，氢氧化钠或石灰)的供给口连接。泵191可以通过来自腐蚀性或碱性材料193的供给口的腐蚀性或碱性材料对供给线路189进行增压，以使腐蚀性或碱性材料被喷射到浓缩器部120中(例如，紧靠近文氏管162)从而与来自火炬130或发电机的排气进行混合。在其它实施方案中，腐蚀性或碱性材料可在输送到浓缩器部120中之前与沥滤液输入线路186中的沥滤液进行混合。无论如何，一旦腐蚀性或碱性材料被输送到浓缩器部120中，腐蚀性或碱性材料连同沥滤液一起与浓缩器部120中的废气混合，如上所述。一旦混合，腐蚀性或碱性材料与硫氧化物进行反应，将硫氧化物转换为如上所述的硫酸钠和亚硫酸钠或硫酸钙。一旦转换为硫酸钠、亚硫酸钠和/或硫酸钙，立即传递到液相中，在液相中它们在浓缩器部120中溶解或者从气/液混合物中析出。因此，在垃圾处理气体项内最初为H₂S形式的硫作为硫酸钠/亚硫酸钠和亚硫酸钙等盐被传递到液相中并且最终与除雾器部122的集液器172中的浓缩沥滤液一起被捕集并且与浓缩沥滤液一起被抽出以便于后期处置。如图9所示，控制器302与泵191可操作地连接以控制计量腐蚀性或碱性材料进入浓缩器部120中的速率。控制器302可以至少部分地基于通过浓缩器部120的废气的质量流和废气内的硫氧化物的百分比来确定腐蚀剂的恰当的计量速率。因此，所公开的浓缩器易于适合于废气组分和/或废气的不同质量流量的变化。结果，所公开的浓缩器能够同时浓缩垃圾处理沥滤液并且从垃圾处理气体火炬废气或往复式发动机或涡轮机的排气中去除诸如硫氧化物等污染物。

氨的去除

氨为空气污染物并且当释放到大气中为废气中的颗粒形成的前体。因为氨可溶于水中，通常在垃圾处理设施的废水(例如，沥滤液)中可找到，这与垃圾处理气体不同。

已知的去除氨的原理可用于本文所述的浓缩器和流体洗涤器的背景下。例如，可通过能够提升沥滤液的pH的试剂(例如，诸如氢氧化钠或石灰的腐蚀剂或碱)来处理含有氨的废水原料。pH提高的沥滤液可通入空气洗涤器中，在空气洗涤器中废水中的氨将迁移到空气洗涤器的废气中。来自空气洗涤器的废气可与在负责向浓缩处理提供热的火炬、往复式发动机或涡轮机的运行时采用的燃烧空气和过量空气相结合。

在火炬、往复式发动机或涡轮机内，经由燃烧空气导入的氨可有利地还原存在于燃烧中的另一污染物氧化氮(NO_x)。这种还原可通过所谓的NO_x排放物的选择性非催化剂还原的方法来实现。在来自废热源的氨与炙热气体一起进入浓缩处理时，适于将氨转换为稳定盐(如在去除SO_x时使用碱性洗涤化合物)的试剂可导入处理中。例如，在废水离开空气洗涤器之后，能将硫酸导入废水(例如，沥滤液)中。这种酸能用于在浓缩液体内将氨螯合为硫酸铵(NH₄)₂SO₄。

如图17所示，用于从垃圾处理沥滤液中清洗氨的浓缩器的可选实施方案可以包括与沥滤液输入线路186连接的腐蚀性或碱性入口195。相结合的腐蚀剂/沥滤液可在继续到浓缩器部120之前取路直线式空气洗涤器201。空气洗涤器201可以抽出通过之前添加的腐蚀剂或碱释放到洗涤气体中的气态氨。抽出的气态氨可通过氨输送线路194输送回到垃圾处理气体火炬130或者往复式发动机或涡轮机。如上所述，火炬130、往复式发动机或涡轮机中的氨可有利地还原NO_x排放物。无论如何，氨可随着通过浓缩器部120的试剂入口199添加来自试剂源197的试剂被淬火为稳定的盐。通过这种方式，所公开的浓缩器可以在将氨转换为易于处置的副产物的同时从沥滤液流中清洗氨。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的一个方案包括：在压力下将加热气体与废水的液体流相结合以形成混合物；降低混合物的静态压力以蒸发混合物中的液体的部分，产生包括曳出浓缩液体和液体浓缩器的部分蒸发的混合物；将碱性剂与部分蒸发的混合物接触以还原部分蒸发的混合物的硫氧化物；以及从蒸发的混合物中去除曳出浓缩液体的部分和还原的硫氧化物以提供经除雾的气体。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括再循环以及将液体浓缩器与废水的液体流相结合。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括：从部分蒸发的混合物中去除曳出浓缩液体的部分和还原的硫氧化物的；以及使部分蒸发的混合物经过横流洗涤器，所述横流洗涤器可操作以从部分蒸发的混合物中去除曳出浓缩液体的部分和还原的硫氧化物。

在本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案中，部分蒸发的混合物具有大约150°F至大约190°F(大约66℃至大约88℃)的温度。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括通过燃料的燃烧生成废气。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括：从由垃圾处理器气体、天然气、丙烷及其组合组成的组选择燃料。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括燃烧垃圾处理气体。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括燃烧天然气。

在本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案中，加热气体具有大约900°F至大约1200°F(大约482℃至大约649℃)的温度。

在本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案中，基于沥滤液的总重量，废水包括大约1wt.％至大约5wt.％的固体。

在本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案中，优选地，基于浓缩物的总重量，液体浓缩物至少包括大约10wt.％的固体，更优选地，基于浓缩物的总重量，液体浓缩物至少包括大约20wt.％的固体，甚至更优选地，基于浓缩物的总重量，液体浓缩物至少包括大约30wt.％的固体，最优选地，基于浓缩物的总重量，液体浓缩物至少包括大约50wt.％的固体。

在本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案中，基于部分蒸发的混合物的总重量，部分蒸发的混合物包括大约5wt.％至大约20wt.％的液体，更优选地，基于部分蒸发的混合物的总重量，部分蒸发的混合物包括大约10wt.％至大约15wt.％的液体。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括：燃烧直接来自天然气井口的天然气。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括：从由沥滤液、回流水、所生成的水及其组合组成的组中选择废水。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括：从由氢氧化钠、碳酸钙及其混合物组成的组中选择碱性剂。

本文所述的用于从垃圾处理气体中去除硫的方法的另一方案包括：在压力下将加热气体和包括碱性剂的废水的液体流相结合以形成其混合物并且还原硫氧化物；降低混合物的静态压力以蒸发混合物中的液体的部分，产生包括曳出浓缩液体和液体浓缩物的部分蒸发的混合物；以及从蒸发的混合物中去除曳出浓缩液体的部分和还原的硫氧化物以提供经除雾的气体。

本文所述的用于从垃圾处理沥滤液中去除氨的方法的方案包括：将所述废水的液体流与pH提升剂相结合以形成提高pH的废水的流；在足以从所述废水中去除氨的条件下使气流与提高pH的废水的流接触，产生富氨排气流和贫氨的提高pH的废水；在压力下将所述加热气体与贫氨的提高pH的废水的流相结合以形成它们的混合物；降低所述混合物的静态压力以蒸发所述混合物中的所述液体的部分，产生包括曳出浓缩液体和液体浓缩物的部分蒸发的混合物；以及，从经蒸发的混合物中去除曳出浓缩液体的部分以提供经除雾的气体。

本文所述的用于从垃圾处理沥滤液中去除氨的方法的另一方案包括：将富氨排气流与燃烧气流相结合，并且在存在相结合的气流的情况下燃烧燃料以形成包括加热气体的排气。

本文所述的用于从垃圾处理沥滤液中去除氨的方法的另一方案包括：选择腐蚀剂作为pH提高剂。

本文所述的用于从垃圾处理沥滤液中去除氨的方法的另一方案包括：选择氢氧化钠和石灰中的一个作为腐蚀剂。

根据本公开用于浓缩废水的方法的另一方案包括：将加热气体与在管道的所选部分内的液态废水相结合以在通过位于密封管道下游的感应抽力扇所施加的负压的影响下形成流过密封管道的混合物；通过管道的具有与形成混合物的截面区域相比受限的截面区域的部分抽吸流动的混合物，从而使流量加速并且形成感应连续气相和与部连续液相相接触的受限管道开口的表面之间的剪力的紊流，紊流将液滴和流体液体的其它几何形状分裂为极小的液滴，从而在流动的气体和液态废水之间形成延伸的界面表面区域，延伸的界面表面区域使得通过分别从气体到液体以及液体到气体的快速的热和质量传递可以快速接近气液混合物的绝热饱和点；产生包括曳出浓缩液体和液体浓缩物的部分蒸发的混合物；以及从蒸发的混合物中去除曳出浓缩液体的部分以提供经除雾的气体。

尽管为了示例本发明的目的示出了一些代表性的实施方案和细节，本领域技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的范围的情况下实现本文公开的方法和装置的各种变型例

Claims (30)

1.一种通过使用包括硫氧化物(SO_x)的加热气体来浓缩废水并且还原其中的SO_x的方法，所述方法包括：

(a)在压力下将所述加热气体与废水的液体流相结合以形成其混合物；

(b)降低所述混合物的静态压力以蒸发所述混合物中的所述液体的部分，产生包括曳出浓缩液体和液体浓缩物的部分蒸发的混合物；

(c)使碱性剂与所述部分蒸发的混合物接触以还原所述部分蒸发的混合物中的所述硫氧化物；以及，

(d)从所述蒸发的混合物中去除所述曳出浓缩液体和还原的硫氧化物的部分。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括再循环以及将所述液体浓缩物与所述废水的液体流相结合。

3.如权利要求1所述的方法，其中，从所述部分蒸发的混合物中去除所述曳出浓缩液体和还原的硫氧化物的部分包括：使所述部分蒸发的混合物经过横流洗涤器，所述横流洗涤器可运行以从所述部分蒸发的混合物中去除所述曳出浓缩液体和还原的硫氧化物的部分。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述部分蒸发的混合物具有大约150°F至大约190°F(大约66℃至大约88℃)的温度。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述加热气体包括来自燃料燃烧的废气。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述燃料选自由垃圾处理气体、天然气、丙烷及其组合组成的组。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述燃料为垃圾处理气体。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述燃料为天然气。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述加热气体具有大约900°F至大约1200°F(大约482℃至大约649℃)的温度。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述废水选自由沥滤液、回流水、生成的水及其组合组成的组。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述废水为沥滤液。

12.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述沥滤液的总重量，所述废水包括大约1wt.％至大约5wt.％的固体。

13.如权利要求12所述的方法，其中，基于所述浓缩物的总重量，所述液体浓缩物至少包括大约10wt.％的固体。

14.如权利要求13所述的方法，其中，基于所述浓缩物的总重量，所述液体浓缩物至少包括大约20wt.％的固体。

15.如权利要求14所述的方法，其中，基于所述浓缩物的总重量，所述液体浓缩物至少包括大约30wt.％的固体。

16.如权利要求15所述的方法，其中，基于所述浓缩物的总重量，所述液体浓缩物至少包括大约50wt.％的固体。

17.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述部分蒸发的混合物的总重量，在步骤(b)中所述部分蒸发的混合物包括大约5wt.％至大约20wt.％的液体。

18.如权利要求17所述的方法，其中，基于所述部分蒸发的混合物的总重量，在步骤(b)中所述部分蒸发的混合物包括大约10wt.％至大约15wt.％的液体。

19.如权利要求1所述的方法，其中，所述碱性剂选自由氢氧化钠、碳酸钙及其混合物组成的组。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述碱性剂进一步包括氢氧化钠的溶液。

21.如权利要求19所述的方法，其中，所述碱性剂进一步包括碳酸钙的浆液。

22.一种通过使用包括硫氧化物(SO_x)的加热气体来浓缩废水并且还原其中的SO_x的方法，所述方法包括：

(a)在压力下将所述加热气体与包括碱性剂的废水的液体流相结合以形成其混合物并且还原所述硫氧化物；

(b)降低所述混合物的静态压力以蒸发所述混合物中的所述液体的部分，产生包括曳出浓缩液体和液体浓缩物的部分蒸发的混合物；以及，

(c)从所述蒸发的混合物中去除所述曳出浓缩液体和还原的硫氧化物的部分以提供经除雾的气体。

23.种通过使用包括硫氧化物(SO_x)的加热气体来浓缩废水并且还原其中的SO_x的方法，所述方法包括：

(a)在压力下将所述加热气体与废水的液体流相结合；

(b)使所述相结合的加热气体和废水的液体流通过浓缩器的混合过道以形成基于所述混合物的总重量具有大约5重量百分比(wt.％)至大约20wt.％的液体浓度的气液混合物，所述混合过道具有缩窄部，当从缩窄部的入口穿行到缩窄部的出口时，在所述混合过道内的气体和液体流在所述缩窄部中加速；

(c)使碱性剂与所述气液混合物接触以还原所述气液混合物中的所述硫氧化物；

(d)将液体的部分与所述气液混合物分离以提供夹带有液滴的气体混合物，其中所述液体和所述液滴中的一个包括还原的硫氧化物；

(e)去除步骤(d)中获得的所述气体混合物中夹带的液滴，以便提供浓缩液体和基本无液体以及基本无SO_x的气体。

24.如权利要求23所述的方法，进一步包括：再循环并且将步骤(e)中获得的所述浓缩液体与步骤(a)中的废水的所述液体流相结合。

25.一种用于从废水中去除氨并且通过加热气体浓缩所述废水的方法，所述方法包括：

(a)将所述废水的液体流与pH提升剂相结合以形成提高pH废水的流；

(b)在足以从所述废水中去除氨的条件下使气流与所述提高pH废水的流接触，产生富氨排气流和贫氨的提高pH的废水；

(c)在压力下将所述加热气体与所述贫氨的提高pH的废水的流相结合以形成它们的混合物；

(d)降低所述混合物的静态压力以蒸发所述混合物中的所述液体的部分，产生包括曳出浓缩液体和液体浓缩物的部分蒸发的混合物；以及，

(e)从经蒸发的混合物中去除所述曳出浓缩液体的部分以提供经除雾的气体。

26.如权利要求25所述的方法，进一步包括：将在步骤(b)中获得的所述富氨排气流与燃烧气流相结合，并且在存在所述相结合的气流的情况下燃烧燃料以形成包括在步骤(c)中采用的所述加热气体的排气。

27.如权利要求25所述的方法，其中，所述pH提高剂是腐蚀剂。

28.如权利要求27所述的方法，其中，所述腐蚀剂为氢氧化钠和石灰中的一种。

29.如权利要求8所述的方法，其中，所述天然气未经过精炼并且直接通过井口供给。

30.如权利要求8所述的方法，其中，所述天然气被精炼。

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