CN105776713B - 节能型序批次热泵蒸发装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于处理垃圾渗滤液，延长结垢时间的节能型序批次热泵蒸发工艺，它使用节能型序批次热泵蒸发装置，该节能型序批次热泵蒸发装置包括对原液通过热泵蒸发系统进行蒸发浓缩后所得的一次浓缩液进行净化的二次净化系统，对一次浓缩液通过二次净化系统净化所得的二次净化液再送入热泵蒸发系统进行蒸发浓缩得到二次浓缩液；该工艺是采用热泵蒸发系统将原液浓缩至20%~25%，浓缩倍数为4~5倍，得到一次浓缩液；把一次浓缩液采用二次净化系统经过混凝沉淀及过滤后，再投加硫酸钙，CaSO4晶核吸附废水中产生的钙、镁、硅等形成的沉淀；将净化后的二次净化液送入热泵蒸发系统，将二次净化液浓缩2‑2.5倍，形成原液量5%‑10%的二次浓缩液排放。

Description

节能型序批次热泵蒸发装置及工艺
技术领域
本实用新型涉及垃圾渗滤液处理领域，具体为一种节能型序批次热泵蒸发装置及工艺（Sequencing Heat Pump Evaporate，简称“SHPE”）。
背景技术
现行的垃圾渗滤液处理工艺主要分为生物+膜工艺和蒸发工艺，生物+膜工艺较为成熟稳定，应用较多，但其存在工艺流程长、占地面积大、运行费用高、投资大等缺点，同时近30%反渗透浓缩液的最终处置也一直没能解决。故而今年来越来越多的地方采用蒸发工艺。虽然垃圾渗滤液成分复杂、生物毒性大，生化处理很困难，但采用MVR蒸发处理就使问题变得简单。MVR蒸发工艺占地面积仅为生化+膜工艺的20%~30%，蒸发后浓液量仅为原液的10%；此外蒸发工艺还具有流程短、操作简单、随开随停等优点；但实际项目中蒸发处理工艺易结垢、清洗频率高、一般3-5天需停机清洗一次，每停机一次，需消耗约250~350KWH启动能耗，且药耗大。上述缺点制约了其进一步发展。
导致结垢的物质可分为有机物与无机物，其中无机物主要为钙镁硅盐类，例如碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁以及硅酸钙镁沉积物，其中以钙盐为主，有机物主要为腐殖酸类，对某项目MVC设备中结垢取样分析，钙镁盐颗粒构成“骨架”，腐殖酸类呈胶体状，构成“粘合剂”，两种物质复合形成的垢具有硬度高，粘度大，清洗困难等特点，严重影响设备长效运行；解决上述结垢问题，常规方法有软化法和阻垢剂法，采用预处理药剂软化去除钙镁离子则存在加药成本过高，且残留的钙镁离子依旧会结垢；采用阻垢剂，则加药成本过高，且由于渗滤液中污染物成分复杂且多样化，常常与阻垢剂发生某种反应，从而导致阻垢剂失效。
发明内容
本发明提供了一种用于处理垃圾渗滤液，延长结垢时间的节能型序批次热泵蒸发工艺（Sequencing Heat Pump Evaporate，简称“SHPE”）。
本发明所述的节能型序批次热泵蒸发工艺，使用节能型序批次热泵蒸发装置；节能型序批次热泵蒸发装置包括用于对原液进行蒸发浓缩的热泵蒸发系统，对原液通过热泵蒸发系统进行蒸发浓缩后所得的一次浓缩液进行净化的二次净化系统；对一次浓缩液通过二次净化系统净化所得的二次净化液再送入热泵蒸发系统进行蒸发浓缩得到二次浓缩液；
该节能型序批次热泵蒸发工艺是采用热泵蒸发系统将原液浓缩至20%~25%，浓缩倍数为4~5倍，得到一次浓缩液；一段时间后，热泵蒸发系统停止对原液进行处理，把一次浓缩液采用二次净化系统经过混凝沉淀及过滤后，再投加硫酸钙，CaSO4晶核吸附废水中产生的钙、镁、硅等形成的沉淀；将净化后的二次净化液送入热泵蒸发系统，将二次净化液浓缩2-2.5倍，形成原液量5%-10%的二次浓缩液排放。
上述的节能型序批次热泵蒸发工艺，一次浓缩液经过混凝沉淀及过滤后，投加硫酸钙之前的悬浮物浓度≤50mg/L。
上述的节能型序批次热泵蒸发工艺，二次净化系统为混凝沉淀装置。
上述的节能型序批次热泵蒸发工艺，原液或二次净化液先经浓液换热器和/或蒸馏水换热器加热，再经不凝气体换热器加热，再通过循环泵送入蒸发室进行蒸发，蒸发后的气体进入分离室进行气液分离，气液分离得到的浓缩液经浓液泵送至浓液换热器冷却后再送入二次净化系统；气液分离得到的二次蒸汽送入蒸汽压缩机加压升温后，送入蒸发室换热冷却，得到的蒸馏水送至蒸馏水罐，蒸馏水罐中的蒸馏水送至蒸馏水换热器进行冷却；蒸发室的不凝气体送入不凝气体换热器进行冷却。
本发明的有益效果：蒸发系统在运行过程中，结垢的形成过程为，循环母液在不断与换热管表面接触过程中，其析出的钙镁离子及腐殖酸类粘附在换热管表面，长时间逐步累积导致最终垢层，其结垢程度与易结垢物质析出量有关，析出越多，结垢形成越快，同时与接触时间有关，接触时间越长，结垢越多；降低循环母液结垢物质浓度及其与换热面接触时间可有效延缓结垢程度；由于循环量一般为进液量的25-250倍左右，故循环母液的污染物浓度与浓液相同。
根据上述原理分析，本发明在于热泵蒸发系统对垃圾渗滤液进行分段浓缩并进行二次液净化处理，辅助采用硫酸钙晶核吸附钙镁离子，可有效延长运行周期，降低清洗频率及药耗。
附图说明
图1是节能型序批次热泵蒸发装置的原理框图；
图2是节能型序批次热泵蒸发装置的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
参见图1所示的节能型序批次热泵蒸发装置，由热泵蒸发系统、二次液净化储存系统组成。垃圾渗滤液通过热泵蒸发系统进行蒸发浓缩后得到一次浓缩液，一次浓缩液送入二次液净化储存系统进行净化得到二次净化液。二次净化液先存贮，等到垃圾渗滤液处理一段时间后，停止对垃圾渗滤液处理，再把存贮的二次净化液送入热泵蒸发系统进行蒸发浓缩得到二次浓缩液。
节能型序批次热泵蒸发装置的具体组成参见图2，热泵蒸发系统由分离室、蒸馏水换热器、浓液换热器、不凝气体换热器、一次浓缩液泵、二次浓缩液泵（一次浓缩液泵、二次浓缩液泵可以合并为一个浓缩液泵。图2中，为了更清楚的显示一次浓缩液、二次浓缩液的流动线路，画出了一次浓缩液泵和二次浓缩液泵）、循环泵、蒸馏水泵、蒸馏水罐等组成；
二次液净化系统为混凝沉淀装置，一次浓缩液经二次液净化系统净化后得到的二次液，二次液悬浮物浓度降低至50mg/L以下。
整套系统过程采用PLC进行自动控制，根据蒸汽压缩机进出口压差值自动切换原液与一次浓液处理，并进行自动清洗，操作简便。
其具体工作过程。热泵蒸发系统首先将渗滤液浓缩至20%~25%左右，浓缩倍数为4~5倍，浓度仅为传统蒸发系统的40%~50%，钙镁离子及腐殖酸析出量较少，设备可稳定运行一个月以上；残留的20%~25%的一次浓液经过混凝沉淀及过滤后悬浮物浓度≤50mg/L，一次浓液把暂存于浓液罐中，一段时间后，热泵蒸发系统停止对渗滤液原液进行处理，改为处理一次浓液。把一次浓缩液送入热泵蒸发系统之前，先投加部分硫酸钙（硫酸钙加入量一般为一次浓缩液的5-10wt%，且二次浓缩液进行部分回收循环利用，降低药耗），CaSO4晶核可悬浮于废水中，同时其形成的晶核比表面积较大，很容易吸附废水中产生的钙、镁、硅等形成的沉淀。一次浓缩液经过二次净化后送入热泵蒸发系统进行浓缩，将二次净化液浓缩2-2.5倍，形成原液量5%-10%左右的二次浓缩液排放，处理完毕后立即对设备进行清洗，此时由于前段处理原液结垢程度较轻，后段处理浓液由于量较少，仅为原液的20%~25%，且经过二次净化，去除一部分结垢物质，在二次蒸发过程中，其处理时间较短，析出物与换热面接触时间较短，结垢程度不高，容易清洗；本系统可有效延长运行周期，降低清洗频率，本系统无需前段软化处理及投加阻垢剂，有效降低药耗。

Claims (4)

1.节能型序批次热泵蒸发工艺，其特征是：使用节能型序批次热泵蒸发装置；节能型序批次热泵蒸发装置包括用于对原液进行蒸发浓缩的热泵蒸发系统，对原液通过热泵蒸发系统进行蒸发浓缩后所得的一次浓缩液进行净化的二次净化系统；对一次浓缩液通过二次净化系统净化所得的二次净化液再送入热泵蒸发系统进行蒸发浓缩得到二次浓缩液；
该节能型序批次热泵蒸发工艺是采用热泵蒸发系统将原液浓缩至20%~25%，浓缩倍数为4~5倍，得到一次浓缩液；一段时间后，热泵蒸发系统停止对原液进行处理，把一次浓缩液采用二次净化系统经过混凝沉淀及过滤后，再投加硫酸钙，CaSO4晶核吸附废水中产生的钙、镁、硅等形成的沉淀；将二次净化液送入热泵蒸发系统，将二次净化液浓缩2-2.5倍，形成原液量5%-10%的二次浓缩液排放。
2.如权利要求1所述的节能型序批次热泵蒸发工艺，其特征是：一次浓缩液经过混凝沉淀及过滤后，投加硫酸钙之前的悬浮物浓度≤50mg/L。
3.如权利要求1所述的节能型序批次热泵蒸发工艺，其特征是：二次净化系统为混凝沉淀装置。
4.如权利要求1所述的节能型序批次热泵蒸发工艺，其特征是：热泵蒸发系统中，原液或二次净化液先经浓液换热器和/或蒸馏水换热器加热，再经不凝气体换热器加热，再通过循环泵送入蒸发室进行蒸发，蒸发后的气体进入分离室进行气液分离，气液分离得到的浓缩液经浓液泵送至浓液换热器冷却后再送入二次净化系统；气液分离得到的二次蒸汽送入蒸汽压缩机加压升温后，送入蒸发室换热冷却，得到的蒸馏水送至蒸馏水罐，蒸馏水罐中的蒸馏水送至蒸馏水换热器进行冷却；蒸发室的不凝气体送入不凝气体换热器进行冷却。
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