CN110963542A - 一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，包括渗透液罐和融水罐，其特征在于：所述渗透液罐的外部设置有冷冻浓缩系统，所述冷冻浓缩系统包括换热器，所述换热器的数量为两个，其中一个所述换热器位于渗透液罐的内部，且另一个换热器设置在融水罐内部，位于渗透液罐内的所述换热器的一端连接有压缩机，所述压缩机的一端连接有辅冷器，所述辅冷器的一端与融水罐内的换热器连接，位于融水罐内的换热器与位于渗透液罐内的换热器通过管路连接，且连接管路上设置有节流阀，所述冷冻浓缩系统还包括换向阀，所述换热器的形状为螺旋形，本发明，具有减少浓缩液体积和无需分离冰晶的特点。

Description

一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，具体为一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置。

背景技术

生活垃圾运至卫生填埋场处置后，由于受降水、地表径流、有机物分解生成水等因素的影响，会持续产生垃圾渗滤液，垃圾渗滤液的有机物浓度、金属含量高，毒性较大，可生化性差。

我国对垃圾卫生填埋场的处理方法一般采用生物处理法加反渗透膜，然而反渗透后产生的浓缩液处理难度和成本较高；目前冷冻浓缩技术在固体壁面生成冰晶后需要将冰层与渗透液分离，操作复杂且分离效率低。因此，设计减少浓缩液体积和无需分离冰晶的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，包括渗透液罐和融水罐，其特征在于：所述渗透液罐的外部设置有冷冻浓缩系统，所述冷冻浓缩系统包括换热器，所述换热器的数量为两个，其中一个所述换热器位于渗透液罐的内部，且另一个换热器设置在融水罐内部，位于渗透液罐内的所述换热器的一端连接有压缩机，所述压缩机的一端连接有辅冷器，所述辅冷器的一端与融水罐内的换热器连接，位于融水罐内的换热器与位于渗透液罐内的换热器通过管路连接，且连接管路上设置有节流阀。

进一步的，所述冷冻浓缩系统还包括换向阀，所述换热器的形状为螺旋形，所述换向阀为两位两通电磁换向阀，位于渗透液罐内的换热器的一端通过管路与换向阀的第一端口连接，所述换向阀的第二端口与压缩机的进口端相连接，所述辅冷器的出口端与换向阀的第三端口相连接，所述换向阀的第四端口与位于融水罐内的换热器一端相连接。

进一步的，所述渗透液罐的一侧设置有固定架，所述固定架上设置有升降装置，所述升降装置包括升降电机，所述固定架的顶部通过支柱固定安装有上支架，所述升降电机安装在上支架的底部，所述升降电机的输出轴连接有丝杆，所述上支架的顶部对应安装有导杆，所述丝杆的外部滑动套接有支撑板，所述支撑板与丝杆通过滚珠螺母副活动连接，所述换热器的顶部对应连接有钢丝绳，所述钢丝绳的顶端与支撑板相连接。

进一步的，所述丝杆的顶部安装有第二电磁铁，所述支撑板的顶部固定安装有第一电磁铁，所述导杆的顶端到第二电磁铁底面的距离与支撑板的底面到第一电磁铁顶面的距离相等。

进一步的，所述冷冻浓缩系统还包括渗透液泵，所述渗透液泵的进液端与渗透液罐相贯通，所述渗透液泵的一端连接有渗透液阀，所述渗透液泵的出液端连接有回流管，且回流管与渗透液罐的另一处相贯通，所述固定架上安装有回热器，所述渗透液泵与回热器的一个端口连接，所述回热器的另一个端口与渗透液罐通过管路贯通连接，且渗透液罐与回热器之间的管路上设置有进液阀。

进一步的，所述融水罐的一侧贯通连接有融水泵，所述融水泵的一端连接有融水阀，所述融水泵的出液端连接有回流管，且回流管与融水罐的另一处相贯通，所述融水泵与回热器的一个端口连接。

进一步的，所述渗透液罐的一侧安装有分液电机，所述分液电机的输出轴连接有分液板，所述分液板的外周面与渗透液罐的内壁相贴合，所述渗透液罐的一侧设置有储液罐，所述储液罐高于渗透液罐的顶部，所述渗透液罐与储液罐通过管路贯通连接，且管路上设置有储液泵，所述储液泵的两端并联有储液阀，所述融水罐与渗透液罐之间通过管路相贯通，且管路上设置有提升泵，所述提升泵的两端并联有提升阀，所述分液板将渗透液罐上下分隔成两个腔室，且上部腔室底部的高度高于融水罐顶部的高度，所述换热器位于上部腔室内部。

进一步的，所述换热器为空心球体，且换热器的顶部外露于空气中，所述换热器的两侧贯通连接有两根中空杆，所述中空杆与渗透液罐的侧壁转动连接，两根所述中空杆的端头与冷冻浓缩系统相连接，所述中空杆的外部套接有从动齿轮，所述渗透液罐的一侧安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴套接有主动齿轮，且主动齿轮与从动齿轮相啮合。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，

（1）通过设置有渗透液罐、融水罐和冷冻浓缩系统，利用水溶液的固液平衡原理将垃圾渗滤液低温浓缩，将水以固态冰的方式从溶液中去除，节能环保，能防止微生物的增值；

（2）通过设置有升降装置，将换热器从渗透液罐提升后用外部设备将冰层去除，操作方便，减少渗滤液在冰层上的吸附累积；

（3）通过设置有换向阀和第一电磁铁等组件，在冷冻结束后使结冰单元旋转180°进入融水罐，液压回路切换成融水模式，使冰层融化，避免通过物理方式去除冰层，去除效率高且冰层去除彻底，同时在另一个换热器上结冰，不间断地实现浓缩；

（4）通过设置有储液罐和分液板等构件，通过球形换热器使冰层覆盖在表面，融冰模式结束后将渗透液抽取一部分到储液罐，再将融水抽取至渗透液罐，融化结束后打开阀门使水自行回流至原位置，无需移动换热器，大大简化了结构和工作过程。

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是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的升降装置结构示意图；

图3是本发明的分段脱水系统结冰模式液压原理图；

图4是本发明的分段脱水系统融水模式液压原理图；

图5是本发明的分段脱水系统储液罐与渗透液罐安装示意图；

图6是本发明的分段脱水系统储液罐与渗透液罐液压原理图；

图中：1、渗透液罐；2、融水罐；3、固定架；4、冷冻浓缩系统；5、升降装置；11、分液电机；12、旋转电机；111、分液板；31、上支架；41、压缩机；411、辅冷器；42、回热器；421、进液阀；43、换热器；431、节流阀；44、换向阀；45、融水泵；451、融水阀；46、渗透液泵；461、渗透液阀；47、储液罐；48、储液泵；481、储液阀；49、提升泵；491、提升阀；51、支撑板；52、升降电机；521、丝杆；53、导杆；54、第一电磁铁；55、第二电磁铁；56、钢丝绳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供技术方案：一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，包括渗透液罐1和融水罐2，所述渗透液罐1的外部设置有冷冻浓缩系统4，所述冷冻浓缩系统4包括换热器43，所述换热器43的数量为两个，其中一个所述换热器43位于渗透液罐1的内部，且另一个换热器43设置在融水罐2内部，位于渗透液罐1内的所述换热器43的一端连接有压缩机41，所述压缩机41的一端连接有辅冷器411，所述辅冷器411的一端与融水罐2内的换热器43连接，位于融水罐2内的换热器43与位于渗透液罐1内的换热器43通过管路连接，且连接管路上设置有节流阀431，工作时压缩机41使制冷剂加热至高温，利用辅冷器411将冷介质通入融水罐2内的换热器43内，热介质冷却，冷介质流经渗透液罐1内的换热器43，渗透液在其表面结出冰晶，介质流回压缩机41内，利用水溶液的固液平衡原理将垃圾渗滤液低温浓缩，将水以固态冰的方式从溶液中去除，节能环保，能防止微生物的增值，冰层在渗透液排空后利用外部设备敲碎即可分离；

如图3-4，冷冻浓缩系统4还包括换向阀44，换热器43的形状为螺旋形，换向阀44为两位两通电磁换向阀，位于渗透液罐1内的换热器43的一端通过管路与换向阀44的第一端口连接，换向阀44的第二端口与压缩机41的进口端相连接，辅冷器411的出口端与换向阀44的第三端口相连接，换向阀44的第四端口与位于融水罐2内的换热器43一端相连接，当切换成融水模式时，换向阀44换向使热介质流向表面结冰的换热器43，使冰层融化，热介质经过节流阀431降压，更具需要调节开度使其在另一个换热器43上结冰或不结冰，当不结冰时适应抽水的情况，结冰时适应换热器43调换位置的情况，通过不断地调换换向阀44的方向实现结冰融冰的切换，避免通过物理方式去除冰层，去除效率高且冰层去除彻底；

如图1-2，渗透液罐1的一侧设置有固定架3，固定架3上设置有升降装置5，升降装置5包括升降电机52，固定架3的顶部通过支柱固定安装有上支架31，升降电机52安装在上支架31的底部，升降电机52的输出轴连接有丝杆521，上支架31的顶部对应安装有导杆53，丝杆521的外部滑动套接有支撑板51，支撑板51与丝杆521通过滚珠螺母副活动连接，换热器43的顶部对应连接有钢丝绳56，钢丝绳56的顶端与支撑板51相连接，当提起换热器43时，启动升降电机52，其带动丝杆521转动，利用导杆53导向使支撑板51向上运动，钢丝绳56用于拉起换热器43，将换热器43从渗透液罐提升后用外部设备将冰层去除，操作方便，减少渗滤液在冰层上的吸附累积；

如图2，丝杆521的顶部安装有第二电磁铁55，支撑板51的顶部固定安装有第一电磁铁54，导杆53的顶端到第二电磁铁55底面的距离与支撑板51的底面到第一电磁铁54顶面的距离相等，当进行换向时，支撑板51向上运行至导杆53顶端并脱离导杆53，此时支撑板51可以自由转动，使第一电磁铁54和第二电磁铁55通电吸合，丝杆521转动便可以带动支撑板51转动，通过控制升降电机52的转动角度使支撑板51转向180度，实现两个换热器43位置的调换，避免通过物理方式去除冰层，去除效率高且冰层去除彻底，调换位置后在另一个换热器43上根据相同的原理结冰，如此反复不间断地实现浓缩渗透液，大大简化了转向的结构；

如图3-4，冷冻浓缩系统4还包括渗透液泵46，渗透液泵46的进液端与渗透液罐1相贯通，渗透液泵46的一端连接有渗透液阀461，渗透液泵46的出液端连接有回流管，且回流管与渗透液罐1的另一处相贯通，固定架3上安装有回热器42，渗透液泵46与回热器42的一个端口连接，回热器42的另一个端口与渗透液罐1通过管路贯通连接，且渗透液罐1与回热器42之间的管路上设置有进液阀421，当浓缩完毕时开启渗透液泵46，渗透液罐1内的浓缩液流至回热器42并排出，关闭渗透液阀461时可以实现回流，使使液体温度均匀；

融水罐2的一侧贯通连接有融水泵45，融水泵45的一端连接有融水阀451，融水泵45的出液端连接有回流管，且回流管与融水罐2的另一处相贯通，融水泵45与回热器42的一个端口连接，融水罐2内的水被抽进回热器42排出，排出的过程中与进入回热器42的渗透液换热，使渗透液冷却，减小能耗，关闭融水阀451时也可以通过回流管不断回流；

如图5-6，渗透液罐1的一侧安装有分液电机11，分液电机11的输出轴连接有分液板111，分液板111的外周面与渗透液罐1的内壁相贴合，渗透液罐1的一侧设置有储液罐47，储液罐47高于渗透液罐1的顶部，渗透液罐1与储液罐47通过管路贯通连接，且管路上设置有储液泵48，储液泵48的两端并联有储液阀481，融水罐2与渗透液罐1之间通过管路相贯通，且管路上设置有提升泵49，提升泵49的两端并联有提升阀491，分液板111将渗透液罐1上下分隔成两个腔室，且上部腔室底部的高度高于融水罐2顶部的高度，换热器43位于上部腔室内部，当结冰时分液板111呈倾斜状态，两个腔室的渗透液可以随意流通，当结冰结束时先开启储液泵48，其将水从渗透液罐1的下方抽入储液罐47，待水平面在分液板111的中轴线以下时，启动分液电机11，其带动分液板111转动使其贴合在渗透液罐1的内壁，接着启动提升泵49，其将融水罐2内的水泵入渗透液罐1内，由于分液板111的阻挡，融水与渗透液隔开，将换向阀44换向后，渗透液罐1内的换热器43介质由冷变热，融化其表面的冰层，融冰结束后打开提升阀491，由于渗透液罐1内的融水液面高于融水罐2内的液面，大气压将水导回原处，接着倾斜分液板111，打开储液阀481，储液罐47内的渗透液流入渗透液罐1内，开始下一次循环，无需移动换热器43，大大简化了结构和工作过程；

换热器43为空心球体，且换热器43的顶部外露于空气中，换热器43的两侧贯通连接有两根中空杆，中空杆与渗透液罐1的侧壁转动连接，两根中空杆的端头与冷冻浓缩系统相连接，中空杆的外部套接有从动齿轮，渗透液罐1的一侧安装有旋转电机12，旋转电机12的输出轴套接有主动齿轮，且主动齿轮与从动齿轮相啮合，当结冰时旋转电机12带动中空杆转动，中空杆带动换热器43转动，同时冷的介质从中空杆通入换热器43聚集在内壁下方，换热器43的外壁随着转动受到冷却均匀结冰，球形的换热器43表面积最大，可以附着更多的冰层，换热器43一半暴露在空气中使得抽水融冰时只需要较少的水。

实施例：当使用该低温浓缩装置时，先将渗透液通入渗透液罐1，通过冷冻浓缩系统4将换热器43的表面结冰，当冰层达到一定厚度时压缩机41停机，第一个方案是升降装置5将换热器升起，电磁铁吸合后带动两个换热器43交换位置，转向180°后换向阀44换向，使换热器43的冰层融化，另一种方案是直接将融水罐2内的水抽入渗透液罐1，将渗透液罐1内的渗透液一部分抽入储液罐47，利用分液板111将融水和渗透液隔开，融化后打开阀门使水流流回原罐。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，包括渗透液罐（1）和融水罐（2），其特征在于：所述渗透液罐（1）的外部设置有冷冻浓缩系统（4），所述冷冻浓缩系统（4）包括换热器（43），所述换热器（43）的数量为两个，其中一个所述换热器（43）位于渗透液罐（1）的内部，且另一个换热器（43）设置在融水罐（2）内部，位于渗透液罐（1）内的所述换热器（43）的一端连接有压缩机（41），所述压缩机（41）的一端连接有辅冷器（411），所述辅冷器（411）的一端与融水罐（2）内的换热器（43）连接，位于融水罐（2）内的换热器（43）与位于渗透液罐（1）内的换热器（43）通过管路连接，且连接管路上设置有节流阀（431）。

2.根据权利要求1所述的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，其特征在于：所述冷冻浓缩系统（4）还包括换向阀（44），所述换热器（43）的形状为螺旋形，所述换向阀（44）为两位两通电磁换向阀，位于渗透液罐（1）内的换热器（43）的一端通过管路与换向阀（44）的第一端口连接，所述换向阀（44）的第二端口与压缩机（41）的进口端相连接，所述辅冷器（411）的出口端与换向阀（44）的第三端口相连接，所述换向阀（44）的第四端口与位于融水罐（2）内的换热器（43）一端相连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，其特征在于：所述渗透液罐（1）的一侧设置有固定架（3），所述固定架（3）上设置有升降装置（5），所述升降装置（5）包括升降电机（52），所述固定架（3）的顶部通过支柱固定安装有上支架（31），所述升降电机（52）安装在上支架（31）的底部，所述升降电机（52）的输出轴连接有丝杆（521），所述上支架（31）的顶部对应安装有导杆（53），所述丝杆（521）的外部滑动套接有支撑板（51），所述支撑板（51）与丝杆（521）通过滚珠螺母副活动连接，所述换热器（43）的顶部对应连接有钢丝绳（56），所述钢丝绳（56）的顶端与支撑板（51）相连接。

4.根据权利要求3所述的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，其特征在于：所述丝杆（521）的顶部安装有第二电磁铁（55），所述支撑板（51）的顶部固定安装有第一电磁铁（54），所述导杆（53）的顶端到第二电磁铁（55）底面的距离与支撑板（51）的底面到第一电磁铁（54）顶面的距离相等。

5.根据权利要求2所述的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，其特征在于：所述冷冻浓缩系统（4）还包括渗透液泵（46），所述渗透液泵（46）的进液端与渗透液罐（1）相贯通，所述渗透液泵（46）的一端连接有渗透液阀（461），所述渗透液泵（46）的出液端连接有回流管，且回流管与渗透液罐（1）的另一处相贯通，所述固定架（3）上安装有回热器（42），所述渗透液泵（46）与回热器（42）的一个端口连接，所述回热器（42）的另一个端口与渗透液罐（1）通过管路贯通连接，且渗透液罐（1）与回热器（42）之间的管路上设置有进液阀（421）。

6.根据权利要求5所述的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，其特征在于：所述融水罐（2）的一侧贯通连接有融水泵（45），所述融水泵（45）的一端连接有融水阀（451），所述融水泵（45）的出液端连接有回流管，且回流管与融水罐（2）的另一处相贯通，所述融水泵（45）与回热器（42）的一个端口连接。

7.根据权利要求2所述的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，其特征在于：所述渗透液罐（1）的一侧安装有分液电机（11），所述分液电机（11）的输出轴连接有分液板（111），所述分液板（111）的外周面与渗透液罐（1）的内壁相贴合，所述渗透液罐（1）的一侧设置有储液罐（47），所述储液罐（47）高于渗透液罐（1）的顶部，所述渗透液罐（1）与储液罐（47）通过管路贯通连接，且管路上设置有储液泵（48），所述储液泵（48）的两端并联有储液阀（481），所述融水罐（2）与渗透液罐（1）之间通过管路相贯通，且管路上设置有提升泵（49），所述提升泵（49）的两端并联有提升阀（491），所述分液板（111）将渗透液罐（1）上下分隔成两个腔室，且上部腔室底部的高度高于融水罐（2）顶部的高度，所述换热器（43）位于上部腔室内部。

8.根据权利要求7所述的一种分段脱水的垃圾渗滤液处理用低温浓缩装置，其特征在于：所述换热器（43）为空心球体，且换热器（43）的顶部外露于空气中，所述换热器（43）的两侧贯通连接有两根中空杆，所述中空杆与渗透液罐（1）的侧壁转动连接，两根所述中空杆的端头与冷冻浓缩系统相连接，所述中空杆的外部套接有从动齿轮，所述渗透液罐（1）的一侧安装有旋转电机（12），所述旋转电机（12）的输出轴套接有主动齿轮，且主动齿轮与从动齿轮相啮合。

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