CN106044908A - 高盐有机废水的蒸发处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高盐有机废水的蒸发处理工艺，包括：余热蒸发器和浸没燃烧蒸发器，其中高盐有机废水进入余热蒸发器，浓缩后的料液进入浸没燃烧蒸发器内进行最终浓缩，浸没燃烧产生的蒸汽作为热源提供至余热蒸发器。将有间壁的余热蒸发技术与无间壁的浸没燃烧蒸发技术相结合，低浓度渗滤液或其膜浓缩液首先采用有间壁的蒸发技术，不结垢、可充分利用后端浸没燃烧蒸发产生的二次蒸汽的余热；高盐有机废水，例如渗滤液或其膜浓缩液经初步蒸发达到较高浓度时，采用无间壁的浸没燃烧蒸发技术，不怕结垢、可去除挥发性有机物，产生的二次蒸汽用于前端的余热蒸发，二者在蒸发浓缩、污染物去除、能量利用方面优势互补，显著降低了单一依靠浸没燃烧蒸发器的燃气量需求。
Description
技术领域
本发明总体涉及环境保护的高盐有机废水处理技术领域，特别涉及垃圾渗滤液及其膜处理浓缩液的蒸发处理工艺。
背景技术
垃圾渗滤液具有污染物浓度高、污染物成分复杂、氨氮浓度高和无机盐类含量高结垢倾向严重等特点，为满足垃圾填埋场和焚烧厂产生的渗滤液废水外排标准的提高，“生物+膜”处理技术成为中国垃圾填埋场和焚烧厂渗滤液的主流技术路线，普遍采用“厌氧+MBR+双膜(纳滤和反渗透串联)”处理工艺，即将纳滤膜和反渗透膜与前端生化处理串联使用，双膜法的使用很好的解决了出水达标的问题，但膜技术只是起到物理过滤作用，同时带来的是过膜后浓缩液难处理和系统整体回收率偏低(回收率很难超过64％)问题。
为解决膜浓缩液处理难题，蒸发技术在膜浓缩液处理上已逐渐展开应用，目前常用的蒸发技术有间壁式换热如MVR等技术和无间壁式换热的浸没燃烧蒸发技术。由于渗滤液膜浓缩液成分复杂，含有大量的无机物和有机物，采用间壁式换热在高浓缩倍率时易发生结垢问题，致使蒸发器频繁停机清洗，大大影响处理效果，同时导致蒸发系统能耗很高，工程应用方面少有成功案例。而且，采用间壁式换热蒸发还无法解决挥发性有机物随尾气大量排放的问题。采用浸没燃烧蒸发技术对渗滤液或其浓缩液进行高倍缩液处理，由于采用无间壁式换热，运行过程中不怕发生结垢问题，具有运行稳定、设备清洗周期长等优势，同时可以去除挥发性有机物。然而，浸没燃烧蒸发需要沼气或天然气等气体燃料，在应用时常常受到气体燃料供应能力的限制。
发明内容
为了充分利用浸没燃烧蒸发余热、降低燃料消耗量、提升蒸发浓缩能力，同时避免结垢、挥发性有机物排放等问题，本发明创新性地将发明人之前获取的浸没燃烧蒸发专利技术(CN1278963C)与余热蒸发技术结合，形成“余热蒸发+浸没燃烧蒸发”的组合工艺，用以降低浸没燃烧蒸发器需要使用的燃气量，同时将浸没燃烧蒸发产生的二次蒸汽进行收集再用于前端余热蒸发，避免了能量的浪费，同时确保了不结垢、低有机物排放的特点，整个工艺的能耗降低并且保证燃气资源有限的地区仍然可以满足一定的处理负荷，属于能量回收再利用系统。保证高倍率的浓缩，增大应用范围。
根据本发明的一个方面，提供了一种高盐有机废水的蒸发处理工艺，可以包括：高盐有机废水作为料液进入余热蒸发器，经余热蒸发器浓缩后的料液进入浸没燃烧蒸发器内进行最终浓缩，其中浸没燃烧蒸发器浸没燃烧产生的二次蒸汽作为热源提供至余热蒸发器。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器产生的不凝气体可以送入浸没燃烧蒸发装置进行焚毁处理。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器产生的二次蒸汽可以作为热源提供回余热蒸发器。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器产生的二次蒸汽经过蒸汽压缩机后可以作为热源提供回余热蒸发器。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器余热回收产生的冷凝液可以经反渗透后排放或回用。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，高盐有机废水可以为渗滤液和/或膜浓缩液。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，浸没燃烧蒸发器可以为一级浸没燃烧蒸发器或两级浸没燃烧蒸发器。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器进料温度可以控制在55℃～65℃，蒸发温度控制在≤75℃。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器的浓缩液倍数可以为0.8～5倍。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器的启动蒸汽可以由通过蒸汽锅炉单独供应，或由垃圾焚烧厂或电厂产生的蒸汽供给。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器的蒸发方式可以选自下列项目之一：降膜蒸发、升膜蒸发、强制循环蒸发、多效蒸发。
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，余热蒸发器可以包括：蒸汽压缩机、蒸发室、分离室、蒸汽热交换器、蒸汽发生器、预热器
进一步地，根据本发明实施例的蒸发处理工艺，浸没燃烧蒸发器所用燃气可以是沼气或填埋气或天然气或高炉煤气或液化石油气。
据本发明实施例的蒸发处理工艺具有下述有益效果中的一个或多个：
(1)将有间壁的余热蒸发技术与无间壁的浸没燃烧蒸发技术相结合，低浓度的渗滤液或其膜浓缩液首先采用有间壁的蒸发技术，不结垢、可以充分利用后端浸没燃烧蒸发产生的二次蒸汽的余热；渗滤液或其膜浓缩液经过初步蒸发而达到较高浓度时，采用无间壁的浸没燃烧蒸发技术，不怕结垢、可以去除挥发性有机物，产生的二次蒸汽用于前端的余热蒸发，二者在蒸发浓缩、污染物去除、能量利用方面优势互补，显著降低了单一依靠浸没燃烧蒸发器而产生的燃气量较大的问题；
(2)通过余热回收技术，将浸没燃烧蒸发燃气产生的能量回收并用余热蒸发工艺，避免了能量的浪费，降低了整个工艺的能耗和运行费用；燃气量较单纯采用浸没燃烧蒸发技术可以降低50％以上。
(3)余热蒸发器产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩机后，进行了二次利用，降低了整个工艺的能耗和运行费用。
(4)余热蒸发产生的不凝气体可以进入浸没燃烧蒸发利用高温将其焚毁，两者相辅相成；
(5)在燃气资源有限的厂区，仍然能保证其一定的处理负荷。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的渗滤液和/或膜浓缩液的蒸发处理系统的结构框图。
具体实施方式
将参照附图详细描述根据本发明的实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。
本公开旨在提供一种实用、经济的垃圾渗滤液及其膜浓缩液低能耗高倍率蒸发处理工艺。同时该工艺也可用于其它种类的高盐有机废水处理。
根据本发明一个实施例的蒸发处理系统包括余热蒸发器和浸没燃烧蒸发器，其中高盐有机废水作为料液进入余热蒸发器，经余热蒸发器浓缩后的料液进入浸没燃烧蒸发器内进行最终浓缩；以及其中浸没燃烧蒸发器浸没燃烧产生的蒸汽作为热源提供至余热蒸发器。
图1示出了根据本发明实施例的渗滤液和/或膜浓缩液的蒸发处理系统的结构框图。
如图1所示，渗滤液或膜浓缩液首先例如由提升泵进入余热蒸发器，余热蒸发器主要作用是预浓缩蒸发。
余热蒸发器使用的主要热源为蒸汽，在图1所示的示例中，由后端的浸没燃烧蒸发器、余热蒸发器配套的二次蒸汽压缩机或有条件的能提供饱和蒸汽的垃圾焚烧厂或电厂供给。
优选地余热蒸发器中还配套有新鲜蒸汽提供装置，用于余热蒸发器的蒸汽热平衡。
余热蒸发器蒸发过程中产生的不凝气体送入浸没燃烧蒸发装置，使不凝气体中的挥发性有机物进行高温焚毁。
浸没燃烧蒸发装置为本蒸发处理工艺的二级蒸发装置，主要作用是焚烧和最终浓缩的作用，热源可来自于垃圾渗滤液前段厌氧生物处理产生的沼气或者填埋沼气或液化石油气、天然气等。
渗滤液和/或膜浓缩液经余热蒸发器和浸没燃烧蒸发器后，最终产物为结晶固体或浓缩残液，膜浓缩液的回收率高达96％，可使渗滤液处理工艺整体回收率达到98％以上。
余热回收产生的冷凝液可以回流至前端反渗透或者至二级反渗透处理达标排放或回用。
根据本发明实施例的蒸发处理系统及其结合使用的蒸发处理工艺实用可靠，是充分结合浸没燃烧蒸发工艺的优势开发形成，非常适合于燃气资源有限但处理量需求大的渗滤液或膜浓缩液处理工程。
本发明实施例的蒸发处理工艺中采用“余热蒸发+浸没燃烧蒸发”方式对垃圾渗滤液或其膜浓缩液这类高含盐、高有机废水进行浓缩。
作为示例，余热蒸发器形式可以是降膜蒸发器、升膜蒸发器、强制循环蒸发器、多效蒸发器等多种方式。余热蒸发器设计浓缩液倍数为0.8～5倍，基于渗滤液水质情况及不结垢的目标综合确定。余热蒸发装置例如主要由蒸汽压缩机、蒸发室、分离室、蒸汽热交换器、蒸汽发生器、预热器等组成。优选地，余热蒸发器进料温度控制在55℃～65℃，蒸发温度控制在≤75℃。
余热蒸发器的启动蒸汽可以通过蒸汽锅炉单独供应，也可以由垃圾焚烧厂或电厂产生的蒸汽供给。
余热蒸发器的运行蒸汽可以由浸没燃烧蒸发的二次蒸汽及自身产生的二次蒸汽供给，二次蒸汽经过蒸汽压缩机后继续使用，蒸汽压缩机可以是罗茨式或离心式的。
浸没燃烧蒸发器可以是一级浸没燃烧蒸发器，也可以是两级浸没燃烧蒸发器。
浸没燃烧蒸发器所用燃气可以是沼气或填埋气或天然气或高炉煤气或液化石油气。
根据本发明一个实施例，结合图1所示的蒸发处理系统的蒸发处理工艺具体步骤可以如下：
首先渗滤液膜浓缩液由提升泵进入余热蒸发器，在余热蒸发器内的预热器后温度升至55℃，预热器热源来自于后端浸没燃烧产生的蒸汽，膜浓缩液预热后进入余热蒸发器内蒸汽热交换器和蒸发室进行一次浓缩蒸发，浓缩倍数设计为0.8～5倍，余热蒸发器内采用机械压缩机对强制循环室内的二次蒸汽进行机械压缩再利用，进一步降低蒸发能耗；经余热蒸发器浓缩后的料液进入浸没燃烧蒸发器内进行最终浓缩余热蒸发器产生的不凝气体进入浸没燃烧蒸发器内高温焚毁，浸没燃烧蒸发器最终产出高倍数蒸残液或结晶体排出系统。
根据本发明实施例的蒸发处理系统和蒸发处理工艺具有下述有益效果中的一个或多个：
(1)将有间壁的余热蒸发技术与无间壁的浸没燃烧蒸发技术相结合，低浓度的渗滤液或其膜浓缩液首先采用有间壁的蒸发技术，不结垢、可以充分利用后端浸没燃烧蒸发产生的二次蒸汽的余热；渗滤液或其膜浓缩液经过初步蒸发而达到较高浓度时，采用无间壁的浸没燃烧蒸发技术，不怕结垢、可以去除挥发性有机物，产生的二次蒸汽用于前端的余热蒸发，二者在蒸发浓缩、污染物去除、能量利用方面优势互补，显著降低了单一依靠浸没燃烧蒸发器而产生的燃气量较大的问题；
(2)通过余热回收技术，将浸没燃烧蒸发燃气产生的能量回收并用余热蒸发工艺，避免了能量的浪费，降低了整个工艺的能耗和运行费用；燃气量较单纯采用浸没燃烧蒸发技术可以降低50％以上。
(3)余热蒸发器产生的二次蒸汽通过蒸汽压缩机后，进行了二次利用，降低了整个工艺的能耗和运行费用。
(4)余热蒸发产生的不凝气体可以进入浸没燃烧蒸发利用高温将其焚毁，两者相辅相成；
(5)在燃气资源有限的厂区，仍然能保证其一定的处理负荷。
应用实例：
北京某大型垃圾处理设施，设计日处理生活垃圾4000吨，日处理渗滤液为1000吨，进水化学需氧量(COD)设计为50000毫克/升，渗滤液处理采用工艺为“厌氧+膜生物反应器+纳滤+反渗透”，每天可产生沼气约20000立方米，但产生的渗滤液膜浓缩液和锅炉化水高盐浓水合计约400吨/日，环评要求全厂污水全部回用，不得外排。
本工程渗滤液浓缩液采用本专利中的“余热蒸发+浸没燃烧蒸发”技术，吨浓缩液的燃气消耗由100立方米降低至50立方米，由厌氧产生的沼气全部应用于浓缩液的蒸发处理。
在上面详细描述了本发明实施例。然而，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种修改，组合或子组合，并且这样的修改应落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高盐有机废水的蒸发处理工艺，包括：
高盐有机废水作为料液进入余热蒸发器，经余热蒸发器浓缩后的料液进入浸没燃烧蒸发器内进行最终浓缩，
其中浸没燃烧蒸发器浸没燃烧产生的蒸汽作为热源提供至余热蒸发器。
2.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
余热蒸发器产生的不凝气体送入浸没燃烧蒸发装置进行焚毁处理。
3.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
余热蒸发器产生的二次蒸汽作为热源提供回余热蒸发器。
4.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
余热蒸发器产生的二次蒸汽经过蒸汽压缩机后作为热源提供回余热蒸发器。
5.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
余热蒸发器余热回收产生的冷凝液经反渗透后排放或回用。
6.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
高盐有机废水为渗滤液和/或膜浓缩液。
7.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
所述浸没燃烧蒸发器为一级浸没燃烧蒸发器或两级浸没燃烧蒸发器。
8.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
余热蒸发器进料温度控制在55℃～65℃，蒸发温度控制在≤75℃。
9.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
余热蒸发器的浓缩液倍数为0.8～5倍。
10.如权利要求1或2所述的蒸发处理工艺，其特征在于，
余热蒸发器的启动蒸汽由通过蒸汽锅炉单独供应，或由垃圾焚烧厂或电厂产生的蒸汽供给。
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