CN102786107A - 渗沥液三相分离深度处理装置 - Google Patents

Abstract

渗沥液三相分离深度处理装置，设有热交换装置，其吸热侧入口与渗沥液供给装置连接，吸热侧出口与气液分离装置连接；气液分离装置通过循环泵与热交换装置吸热侧连接，气液分离装置下部设有浓缩渗沥液出口，上部设有水蒸气出口，通过增压装置与气液接触装置连接；气液接触装置设有低沸点污染物提取剂入口，循环喷淋装置，还设有低沸点污染物提取剂出口；气液接触装置设有过热蒸气出口，与热交换装置的放热侧输入端连接，热交换装置放热侧设有冷凝水出口。本装置具有工艺简单、所需设备成本和处理费用低、能够对渗沥液实现高效、深度处理的优点，采用本发明装置处理渗沥液，可为进一步使其排出的产物达到污染物零排放和资源化创造条件。

Description

渗沥液三相分离深度处理装置

技术领域

本发明属污水处理技术领域，具体涉及一种垃圾的渗沥液处理装置。

背景技术

对于各种污染物浓度高、成分复杂、高毒性或者可生化性差的渗沥液，其中的污染物浓度是普通污水的百倍以上，极难消除，还会产生大量污泥和浓缩液，成为长期不易解决的行业性难题。

现有渗沥液处理方法存在的问题主要有：

生物法：设备体积大，需投加炭源，去除不彻底，产生大量污泥；

吹脱法：能耗高，药耗高，去除不彻底，易受环境条件影响；

吸附法：设备成本高，药耗高，再生频繁，冲洗水需要二次处理；

氧化法：设备成本高，药耗/能耗极高；

纳滤法：由于渗沥液属于高浓度污染物，因此膜污染严重；由于小分子污染物与水分子大小相近，因此去除率低，不易达标；产生大量浓缩液，处置困难。

反渗透法：能耗较高；由于渗沥液属于高浓度污染物，因此膜污染严重；由于小分子污染物与水分子大小相近，因此去除不彻底，不易达标；产生大量浓缩液，处置困难。

现在工程上普遍采用的处理方法是将混凝、沉淀，生物厌氧消化、生物好氧处理，生物硝化和反硝化处理，膜生化反应器、各种氧化剂配合各种催化剂、触媒、紫外光、超声波处理、纳滤膜/反渗透膜处理等等多种处理方法反复组合和叠加。但是所有这些处理方法都普遍存在着设备数量众多、体积庞大，易受水质和环境条件影响，多种处理因子之间相互影响和干扰，系统的能耗高、药耗高、操作管理难度高，不能适应不同时期的渗沥液，去除不彻底，不易达标，处理过程中产生大量更加难以处理的浓缩液和污泥，不能达到排放标准。

现有技术的处理产物中包括大量污泥和浓缩液，占到渗沥液处理量的30%到40%以上，由于不易处理和处理成本高，所以多数是长期将其排放到填埋场，后果是造成填埋场内渗沥液中污染物的浓度持续升高，在3-4年内后即会逐步接近能够处理浓度的上限，至使处理效率降低直至失效，而垃圾填埋场的典型设计寿命为十几年，因而留下重大后患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、所需设备成本和处理费用低、能够对渗沥液实现高效、深度处理的渗沥液三相分离深度处理装置。

解决上述问题的技术方案是：本发明设有（参见实施例图）：

热交换装置（11），其吸热侧入口与渗沥液供给装置（8）连接，吸热侧出口与气液分离装置（5）连接；

气液分离装置（5）下部通过循环泵（6）与热交换装置（5）吸热侧连接，用于使渗沥液在这两装置之间进行循环加热和气液分离；气液分离装置下部设有浓缩渗沥液出口（52），上部设有水蒸气出口（51），通过增压装置（1）与气液接触装置（2）连接，；

气液接触装置（2）设有低沸点污染物提取剂入口（24），用于向气液接触装置内输入低沸点污染物提取剂溶液，设有循环喷淋装置（23），用于将气液接触装置里下部的液体泵到装置内腔上部向下喷淋，还设有低沸点污染物提取剂出口（21）；

气液接触装置（2）设有过热蒸气出口（22），与热交换装置（11）的放热侧输入端连接，用于为热交换装置（11）提供进行热交换的热量，热交换装置放热侧设有冷凝水出口（41）。

尽管渗沥液中各种污染物种类多达数百种，但每一种物质都存在气相、液相和固相这三相存在状态，本发明装置可利用水及各种污染物之间沸点和溶解度的差异，将它们分别转化为气相、液相、固相这三相不同的存在状态，从而将污染物彻底分离出来；

本发明的工作原理是：渗沥液供给装置8向热交换装置11吸热侧泵入的渗沥液吸收放热侧的热量，产生含有低沸点气态污染物的水蒸气，然后输入到气液分离装置5，分离出含有低沸点气态污染物的水蒸气和含有高沸点污染物的浓缩渗沥液，分离出的浓缩渗沥液通过循环泵6又输入到换热装置吸热侧，被再度加热产生含有气态污染物的的水蒸气返回气液分离装置5，这样被反复循环加热、分离；当气液分离装置里的浓缩渗沥液浓度达到一定值时，即从下部的浓缩渗沥液出口52排出，分离出的含低沸点气态污染物的水蒸气从气液分离装置5上部的水蒸气出口51输出，经增压装置1加压生成过热水蒸气后输入到气液接触装置2里，与其中处于沸点的低沸点污染物提取剂溶液进行气液接触，循环喷淋装置23不断将低沸点污染物提取剂溶液泵到上方喷淋下来，反复与输入的过热水蒸气进行充分接触，低沸点污染物提取剂溶液不断吸收中和过热水蒸气所含的低沸点气态污染物，达到一定浓度既从低沸点污染物提取剂出口排出，过热水蒸气被脱除了其中的低沸点污染物后即从过热蒸气出口22排出，输入到换热装置11的放热侧，加热吸热侧的渗沥液，放热后的冷凝水从放热侧的冷凝水出口41排出。

本系统装置在循环刚开始时，可先用外加热源对换热装置吸热侧的渗沥液加热，循环起来后，即可利用加压后过热水蒸气里的潜热和显热对换热装置里的渗沥液进行加热，也就是说循环正常后，即基本不需要再外加热能了。

上面所述的：

高沸点污染物：指渗沥液中沸点高于水的各种污染物；

低沸点污染物：指渗沥液中沸点接近或低于水的各种污染物；

低沸点污染物提取剂溶液：是指能与过热水蒸气中的低沸点气态污染物发生中和反应生成不易挥发的可溶性盐类物质的酸性或碱性水溶液，或是含有这类酸性或碱性水溶液的高沸点有机溶剂。

渗沥液中的大多数污染物，包括最难处理的、毒性最大的、种类最多的污染物，都是高沸点污染物，本发明装置可利用回收的循环热能加热渗沥液产生水蒸气，使低沸点污染物变成气态进入水蒸气，高沸点污染物则被保留在浓缩后的渗沥液里，再经气液分离装置将含有低沸点气态污染物的水蒸气分离出来，并使渗沥液通过反复循环、气液分离变成体积大为缩小的浓缩液排出，其中的高沸点污染物浓缩到产生沉淀析出，转化为固相时，即可排出进行回收处理。

对于分离出的含有低沸点气态污染物的水蒸气，本发明装置可对其增压生成过热水蒸气后与气液接触装置里的低沸点污染物提取剂溶液进行充分的气液接触，水蒸气中的气态污染物与低沸点污染物提取剂溶液之间在气液之间发生动态交换，气态污染物进入液体后与低沸点污染物提取剂发生中和反应转化为处于液相的高沸点可溶性化合物，从而可通过气液接触使平衡不断向液态转移，达到将低沸点气态污染物从过热水蒸气中分离出来的目的。过热水蒸气被分离出低沸点气态污染物后，又通过循环返回热交换装置将热量传递给需要加热气化的渗沥液，充分利用了热能。

采用本发明装置处理渗沥液后：

渗沥液通过被反复循环加热、分离，其中所含高沸点污染物达到一定浓度后，体积大为缩小，当其中所含高沸点污染物浓度达到产生沉淀析出，转化为固相后，即可排出进行进一步的处置；采用本发明装置处理的浓缩渗沥液体积可以缩小到只有现有技术产生的污泥和浓缩液体积的一半以下，所以可使后期的处置费用降到社会能够承受的程度。

渗沥液加热后分离出的水蒸气经增压变成过热水蒸气后再与气液接触装置里的低沸点污染物提取剂溶液进行反复循环充分接触，所含的低沸点气态污染物不断与低沸点污染物提取剂发生中和反应生成高沸点盐类物质，在达到一定浓度后，即可进一步分离制成有用的化工原料；

脱除了低沸点污染物的过热水蒸气经过与待加热的渗沥液进行热交换后变成不含污染物的冷凝水达标排出；如果其中污染物仍然超标，可再经过生物反应器进行后处理，然后达标排放。

本发明设置增压装置1将水蒸气变成过热水蒸气后再进入气液接触装置与低沸点污染物提取剂进行气液接触，其目的是：

在气液接触时，经过传质过程，低沸点污染物提取剂溶液中逐步会含有较高浓度的溶解性物质，如酸和中和产物盐，或者碱和中和产物盐，造成该溶液的沸点的升高，当低沸点污染物提取剂溶液的沸点升高超过水蒸气凝结温度时，会引起水蒸气在低沸点污染物提取剂溶液表面的凝结而使溶液被稀释，所以本发明可在将含有气态污染物的水蒸气进行传质分离前，先通过增压装置将其变成过热水蒸气，再将过热水蒸气与低沸点污染物提取剂溶液进行气液接触，这样就可以利用过热水蒸气的过热度来阻止水蒸气向低沸点污染物提取剂溶液的凝结，避免低沸点污染物提取剂溶液被冷凝水稀释；同时还可以利用过热水蒸气高于低沸点污染物提取剂溶液沸点升高值的那部分过热的显热热值，使低沸点污染物提取剂溶液中的水分得到部分汽化，提高低沸点污染物提取剂溶液中中和产物的浓度，达到节能的目的，并为进一步的高效分离创造条件。

本发明装置具有工艺简单、所需设备成本和处理费用低、能够对渗沥液实现高效、深度处理的优点，采用本发明装置处理渗沥液，可为进一步使其排出的产物达到污染物零排放和资源化创造条件。

附图说明

图1、本发明装置结构示意图

图2、本发明实施例1设备结构示意图

图3、本发明实施例2设备结构示意图

具体实施方式

实施例1

图2是本实施例结构示意图。

设有渗沥液供给装置8，用于向系统泵入需要处理的渗沥液；

本例热交换装置设有串联的显热热交换装置4和潜热热交换装置3，显热热交换装置4加热侧输入端与与渗沥液供给装置8连接，输出端与潜热热交换装置3的蒸发侧输入端连接，潜热热交换装置3蒸发侧的输出端与气液分离装置5连接；

显热热交换装置4用于对需要处理的渗沥液进行预热，潜热热交换装置3用于对经过预热的渗沥液进行加热，使其产生气化水蒸气；

本例在潜热热交换装置3蒸发侧输出端与气液分离装置5的连接通路上串接有节流阀7，以使渗沥液通过潜热热交换装置时处于增压状态，增加的压力值使渗沥液在潜热热交换装置中不发生气化或减少气化的发生，以防止其在换热装置蒸发侧表面发生气化造成局部浓缩，从而避免潜热热交换装置换热面的结垢倾向，提高换热效率。

气液分离装置5下部设有浓缩液出口52，并在液位部分通过循环泵6与潜热热交换装置3蒸发侧下部连接，用于使气液分离装置分离出的浓缩渗沥液再返回潜热热交换装置蒸发侧被加热，从而使输入到潜热热交换装置里的渗沥液被不断地循环加热、分离，直至浓缩渗沥液的浓度达到较高值后，再从气液分离装置下部的浓缩液出口52排出。

气液分离装置5上部设有水蒸气出口51，与机械动力增压装置1连接，本例增压装置为气体压缩机，机械动力增压装置1输出端与气液接触装置2连接；用于将水蒸气增压后形成的过热水蒸气输入到气液接触装置2里；

本例气液接触装置2采用的是塔式气液微分接触式吸收装置。

气液接触装置2设有低沸点污染物提取剂入口24，用于向气液接触装置内输入低沸点污染物提取剂溶液，设有循环喷淋装置23，用于将气液接触装置里下部的液体循环地泵到装置内腔上部向下喷淋，以与输入的过热水蒸气进行充分接触；

本例气液接触装置2设有污染物提取剂出口21，与结晶和固液分离装置9连接，用于将吸收了过热水蒸气中的气态污染物、并达到一定浓度的污染物提取剂溶液输入到结晶和固液分离装置9里，结晶和固液分离装置9设有提取剂液体出口92，与气液接触装置2连接，用于将固液分离出的污染物提取剂溶液返回气液接触装置2，还设有结晶沉淀物出口91，用于将固液分离出的固体---结晶体和/或沉淀物排出。

经增压装置增压后的过热水蒸气采用比较高的过热度，就可以使低沸点污染物提取剂溶液可以持续地被循环性的蒸发浓缩，反复吸收过热蒸气中的气态污染物，使低沸点污染物提取剂溶液中吸收的污染物浓度达到较高程度。

在气液接触装置2里，控制低沸点污染物提取剂溶液吸收污染物的浓度升高到一定程度后取出，再补充低沸点污染物提取剂溶液到气液接触装置2，重复进行吸收蒸发浓缩的过程。

气液接触装置2设有过热蒸气出口22，与潜热热交换装置3的凝结侧输入端连接，用于对流经潜热热交换装置3蒸发侧的渗沥液进行加热，潜热热交换装置3的凝结侧输出端与显热热交换装置4放热侧输入端连接，用于对流经显热热交换装置4加热侧的渗沥液进行预热，显热热交换装置4放热侧的输出端为冷凝水出口41。

渗沥液通过本系统的上述循环，在气液分离装置5里，高沸点污染物持续被高浓度地浓缩在残留液中。达到一定浓度的浓缩液中的污染物有一部分已经处于结晶、沉淀和污泥的固相状态，这时即可将体积已大为缩小、且已不含易挥发污染物的浓缩液从浓缩液出口52排出，进一步进行处置；

从渗沥液中分离出的含有低沸点气态污染物的水蒸气从气液分离装置的水蒸气出口51排出后，经机械动力增压装置1增压变成过热水蒸气后输入到气液接触装置2里，与该装置里的低沸点污染物提取剂溶液进行气液接触，低沸点污染物提取剂溶液采用的是能吸收并与过热蒸气中所含气态污染物发生中和反应生成不易挥发的盐类物质的酸性或碱性水溶液，经过循环淋装置23的反复循环喷淋，充分吸收溶解过热水蒸气中的气态污染物并与之发生中和反应，从而使低沸点污染物从过热水蒸气中脱离出来，低沸点污染物提取剂吸收低沸点气态污染物达到一定浓度后，从低沸点污染物提取剂出口2排出。

排出的含有高浓度低沸点污染物中和产物的提取剂进入结晶和固液分离装置9里，使达到一定浓度冷却后析出的结晶固体沉淀物从结晶沉淀物出口91排出，即可制成可用的化工原料，实现污染物的零排放和资源化处理，经固液分离分离出的低沸点污染物提取剂溶液从提取剂液体出口92排出，重新调节PH值后返回气液接触装置2，重复与含有低沸点气态污染物的过热水蒸气进行气液接触。

脱除了低沸点气态污染物的过热水蒸气将其潜热和显热热能传递给需要加热的渗沥液后，成为冷凝水排出。

下面是采用实施例1处理渗沥液工艺过程的相关数据

例1：

负压操作，低沸点污染物提取剂为氢氧化钠水溶液，PH=12，总溶解物浓度20%，相关数据和净化效果如下：

净化效果满足国家标准GB1689-2008特别排放限值和工业回用水标准。

例2

常压操作，低沸点污染物提取剂为硝酸水溶液，PH=0.2，总溶解物浓度51%，相关数据和净化效果如下：

净化效果满足国家标准GB1689-2008特别排放限值和农业回用标准。

实施例2（图3）

本例设置了串联的两级气液接触装置（参见图3）。

气液接触装置2与实施例1不同的是其过热蒸气出口22与第二级气液接触装置10的输入端连接，第二级气液接触装置10的过热蒸气出口与热交换装置放热侧的输入端连接，本例是两级热交换装置，所以第二级气液接触装置10的过热蒸气出口是与潜热热交换装置3放热侧的输入端连接，用于对热交换装置里的渗沥液加热。

当水蒸气中既含有碱性的低沸点气态污染物，也含有酸性的低沸点气态污染物时，可以在两级气液接触装置里分别放入酸性和碱性的低沸点污染物提取剂，使水蒸气通过两级气液接触装置时，分别被两级气液接触装置中的酸性和碱性低沸点污染物提取剂吸收其所含的碱性和酸性气态污染物。

实施例3

与实施例1不同的是，本例在显热热交换装置4放热侧的冷凝水出口41，接有膜生物反应器；

当显热热交换装置4放热侧的冷凝水出口41排出的冷凝水不能达标时，再经过一级生物反应器对其进行处理。。

下面是采用实施例3装置处理渗沥液工艺过程的相关数据：

例3、

常压操作，低沸点污染物提取剂为含有硝酸水溶液的高沸点有机溶剂，PH=0.3，总溶解物浓度52%，相关数据和净化效果如下：

净化效果满足国家标准GB1689-2008特别排放限值和工业回用水标准。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.渗沥液三相分离深度处理装置，其特征在于，设有：

热交换装置（11），其吸热侧入口与渗沥液供给装置（8）连接，吸热侧出口与气液分离装置（5）连接；

气液分离装置（5）下部通过循环泵（6）与热交换装置（5）吸热侧连接，用于使渗沥液在这两装置之间进行循环加热和气液分离；气液分离装置下部设有浓缩渗沥液出口（52），上部设有水蒸气出口（51），通过增压装置（1）与气液接触装置（2）连接，；

气液接触装置（2）设有低沸点污染物提取剂入口（24），用于向气液接触装置内输入低沸点污染物提取剂溶液，设有循环喷淋装置（23），用于将气液接触装置里下部的液体泵到装置内腔上部向下喷淋，还设有低沸点污染物提取剂出口（21）；

气液接触装置（2）设有过热蒸气出口（22），与热交换装置（11）的放热侧输入端连接，用于为热交换装置（11）提供进行热交换的热量，热交换装置放热侧设有冷凝水出口（41）。

2.根据权利要求1所述的渗沥液三相分离深度处理装置，其特征在于，所述的热交换装置设有串联的显热热交换装置（4）和潜热热交换装置（3），显热热交换装置（4）加热侧输入端与与渗沥液供给装置（8）连接，输出端与潜热热交换装置（3）的蒸发侧输入端连接，潜热热交换装置（3）蒸发侧的输出端与气液分离装置（5）连接，气液接触装置（2）的过热蒸气出口（22）与潜热热交换装置（3）凝结侧输入端连接，潜热热交换装置凝结侧输出端与显热热交换装置（4）放热侧输入端连接，显热热交换装置放热侧输出端是冷凝水出口（41）。

3.根据权利要求2所述的渗沥液三相分离深度处理装置，其特征在于，所述潜热热交换装置（3）蒸发侧输出端与气液分离装置（5）的连接通 路上串接有节流阀（7），用于使渗沥液通过潜热热交换装置时处于增压状态。

4.根据权利要求2所述的渗沥液三相分离深度处理装置，其特征在于，显热热交换装置（4）放热侧的冷凝水出口（41），接有生物反应器，用于对冷凝水进行生物净化处理。

5.根据权利要求1所述的渗沥液三相分离深度处理装置，其特征在于，所述的气液接触装置（2）是塔式气液微分接触式吸收装置。

6.根据权利要求1所述的渗沥液三相分离深度处理装置，其特征在于，气液接触装置（2）的污染物提取剂出口（21）与结晶和固液分离装置（9）连接，结晶和固液分离装置（9）设有提取剂液体出口（92），与气液接触装置（2）连接，用于将固液分离出的污染物提取剂溶液返回气液接触装置（2），还设有结晶沉淀物出口（91），用于将固液分离出的固体---结晶体和/或沉淀物排出。

7.根据权利要求1所述的渗沥液三相分离深度处理装置，其特征在于，设有串联的两级气液接触装置，气液接触装置（2）的过热蒸气出口（22）与第二级气液接触装置（10）的输入端连接，第二级气液接触装置（10）的过热蒸气出口与热交换装置放热侧的输入端连接。 

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