CN111777119A - 一种废水蒸发处理设备及工艺 - Google Patents

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刘军
孙少龙
高兴旺
李春泉
王英惠
王艳朋
韩珊珊
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid

Abstract

本发明提供一种废水蒸发处理设备及工艺，系统包括燃烧系统、蒸发系统和循环系统；蒸发系统包括壳体，壳体上设有废水进口、循环水出口和烟气出口。燃烧系统包括燃烧室和烟气喷头，燃烧室连通烟气喷头，烟气喷头位于壳体内。循环系统包括循环泵、循环水喷头，循环泵的进水口和出水口分别连接循环水出口和循环水喷头；循环水喷头位于壳体内，烟气喷头的上方。烟气喷头和循环水喷头之间设有若干层均布板。本发明布设多层均布板，可实现烟气的均匀分布，同时保证废水与烟气之间形成错流流动方式；采用循环系统，实现废水在蒸发系统的自循环流动，同时循环管路上喷头实现废水的雾化处理，充分实现烟气与废水的热交换，增加换热效率。

Description

一种废水蒸发处理设备及工艺
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种废水蒸发处理设备及工艺。
背景技术
垃圾渗滤液属于含盐量较高的难降解废水，采用传统的垃圾渗滤液处理工艺，往往产生含盐及难降解有机物废水的膜浓缩液。传统垃圾渗滤膜浓缩液，采用回灌的方式重新进入填埋场系统；长时间的回灌，使垃圾渗滤液的含盐量及难降解有机物含量越来越多。去除垃圾渗滤液膜浓液的有机物及盐分对垃圾填埋场的运营至关重要。针对垃圾渗滤液膜浓缩液，可采用高级氧化处理技术，但膜浓缩液内高含盐及有机物，通过高级氧化处理手段，吨水投资及运行费用高；垃圾渗滤液水质波动较大，仅靠高级氧化处理难以持续稳定达到预期效果，目前采用经济有效的高级氧化进行全量化处理仍是国内外研究的重点。
传统的发废水蒸发设备，往往伴随着大量热量的浪费；而且蒸发器烟气出口处烟气具有较高温度，不利于水蒸气的冷凝，同时末端烟气直接排放，造成能源的极大浪费；同时废水内污染物组成复杂，钙镁等离子的存在易在蒸发设备上产生垢层，影响蒸发系统的换热效率；进入传统蒸发系统的废水，需针对钙镁等离子进行去除操作，增加运行成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种废水蒸发处理设备及工艺，能够提高高温烟气的利用效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种废水蒸发处理设备，包括燃烧系统、蒸发系统和循环系统；所述蒸发系统包括壳体，壳体上设有废水进口、循环水出口和烟气出口；所述燃烧系统包括燃烧室和烟气喷头，燃烧室连通烟气喷头，烟气喷头位于壳体内；所述循环系统包括循环泵、循环水喷头，循环泵的进水口和出水口分别连接循环水出口和循环水喷头；循环水喷头位于壳体内，烟气喷头的上方。
进一步的，所述壳体内，烟气喷头和循环水喷头之间设有若干层均布板。
进一步的，还包括液位计，用于监测所述壳体内液位；所述废水出口连接废水管道，废水管道上设有采用变频控制的水泵。
进一步的，所述循环水喷头为涡流喷头或三溅式喷头。
进一步的，所述燃烧室设置于所述壳体内，燃烧室的顶部设有燃气进口和助燃气进口，底部设有烟气出口，均布板设置于燃烧室外壁和壳体内壁之间；烟气出口位于循环水喷头上方。
进一步的，所述壳体底部设有残渣出口。
进一步的，所述燃气为填埋场堆体产生的厌氧沼气，助燃气为空气。
进一步的，所述废水为垃圾渗滤液。
基于上述设备的一种废水蒸发处理工艺，包括如下步骤：
步骤1：将废水泵入壳体内，废水液位浸没最下层均布板时，开启循环泵，废水被雾化后从壳体上部落下；待废水系统稳定后，进入燃烧系统点火流程；点火前，先通助燃气空吹蒸发系统3～15min；
步骤2：燃烧室内产生的高温烟气，从烟气喷头进入壳体，在均布板的作用下实现均匀布气；
步骤3：壳体内的废水被循环泵输送至循环水喷头，废水在壳体上部被雾化，废水从上而下与烟气从下而上在均布板作用下均匀的逆流接触；接触后的烟气和废水进行再一次进行换热过程，烟气内可进一步夹带大量湿热蒸汽，废水被进一步浓缩；
步骤4：被浓缩的废水流至壳体下部，重新通过循环泵送至循环水喷头后，重新雾化处理，重复步骤3过程；
步骤5：烟气夹带湿热蒸汽从烟气出口排出进入冷却系统进行间壁式冷却得到冷凝水和不凝汽，冷凝水及不凝汽达标排放；废水被浓缩至出现残渣后，从壳体底部排出。
进一步的，燃烧室内烟气温度控制在500～1000℃。
有益效果：
1、利用燃气与助燃气混合燃烧，产生高温烟气进行废水蒸发，烟气直接通入废水内，与废水产生直接换热，热效率高；
2、废水内钙镁离子硬度高，采用传统间壁式换热，长时间运行易在表层产生垢层，降低换热效果，影响系统的正常运行，采用传统蒸发方式，需对废水进行预处理，增加蒸发系统处理费用；本发明不需要对废水进行预处理；
3、燃气可利用填埋场堆体产生的厌氧沼气，此部分沼气品质较差，难以回收利用，可实现填埋场填埋气的资源化利用；
4、蒸发器内布设的多层均布板，可实现烟气的均匀分布，同时保证废水与烟气之间形成错流流动方式；
5、采用循环系统，实现废水在蒸发系统的自循环流动，同时循环管路上喷头实现废水的雾化处理，充分实现烟气与废水的热交换，增加换热效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是蒸发器上部喷头喷淋区域示意图。
图1中1是废水进液泵；2是系统循环泵；3是均布板；4是液位计；5是烟气喷头；6是喷头；7是蒸发器外壁；8是燃烧室。
图2中9是喷头影响范围；10是燃烧室内壁；11是喷淋系统布水管；12是喷头；13是喷淋系统支撑；14是喷淋系统进水管路。
具体实施例
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明包括燃烧系统、蒸发系统和循环系统。所述燃烧系统，包括燃烧室8和点火器。燃烧室8顶部设有燃气进气口和助燃气进气口，燃气进气口和助燃气进气口分别连接燃气增压风机和助燃空气增压风机。燃烧室8的底部设有烟气喷头5。
所述蒸发系统包括壳体7，燃烧室8设置于所述壳体7内，燃烧室8外壁和壳体7内壁之间设置有上下若干层均布板3。烟气喷头5位于最下层均布板3的下方。壳体7上设有废水进口、循环水出口、烟气出口和残渣出口。烟气出口位于壳体7顶部。烟气出口与最上层均布板3之间的壳体7内设有循环水喷头6。循环水泵2的进水口和出水口分别连接循环水出口和循环水喷头6。废水进口连接废水进液泵1。壳体1上设有可视及带远传的液位计4，用于监测壳体1内液位。废水进液泵1采用变频控制，根据壳体7内液位控制废水进液泵1的开启及关闭。
本发明在运行过程中，常温(25℃)废水经废水进液泵1输送至壳体7内，待壳体7内液位满过最下层均布板3时，启动循环水泵2，实现废水在蒸发系统内的自循环，同时输送至循环水喷头6的废水，利用循环水泵2输送的压力，在循环水喷头6位置实现雾化。通入燃气及助燃气在燃烧室8进行燃烧，燃烧室8内烟气温度控制在500～1000℃，高温烟气从燃烧室8底部烟气喷头5输送至废水内，烟气通过均布板3，得以均匀分布，同时废水通过均布板3与高温烟气实现逆流操作，可进一步加速废水的加温及蒸发。因废水表面具有大量烟气，废水所占分压较小，导致废水沸腾温度低100℃，一般在75～95℃；高温烟气经过均布板3后，依旧存在较高温度(≥100℃)；经雾化的废水从蒸发器上部落下，与烟气(≥100℃)形成对流，使废水温度得以进一步增加，同时烟气可进一步带走废水内水分。
本发明燃气可利用填埋场堆体产生的厌氧沼气，此部分沼气品质较差，难以回收利用，可实现填埋场填埋气的资源化利用。本发明废水为垃圾渗滤液。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种废水蒸发处理设备，其特征在于，包括燃烧系统、蒸发系统和循环系统；所述蒸发系统包括壳体，壳体上设有废水进口、循环水出口和烟气出口；所述燃烧系统包括燃烧室和烟气喷头，燃烧室连通烟气喷头，烟气喷头位于壳体内；所述循环系统包括循环泵、循环水喷头，循环泵的进水口和出水口分别连接循环水出口和循环水喷头；循环水喷头位于壳体内，烟气喷头的上方。
2.根据权利要求1所述的一种废水蒸发处理设备，其特征在于，所述壳体内，烟气喷头和循环水喷头之间设有若干层均布板。
3.根据权利要求1所述的一种废水蒸发处理设备，其特征在于，还包括液位计，用于监测所述壳体内液位；所述废水出口连接废水管道，废水管道上设有采用变频控制的水泵。
4.根据权利要求1所述的一种废水蒸发处理设备，其特征在于，所述循环水喷头为涡流喷头或三溅式喷头。
5.根据权利要求1所述的一种废水蒸发处理设备，其特征在于，所述燃烧室设置于所述壳体内，燃烧室的顶部设有燃气进口和助燃气进口，底部设有烟气出口，均布板设置于燃烧室外壁和壳体内壁之间；烟气出口位于循环水喷头上方。
6.根据权利要求1所述的一种废水蒸发处理设备，其特征在于，所述壳体底部设有残渣出口。
7.基于权利要求5所述设备的一种废水蒸发处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将废水泵入壳体内，废水液位浸没最下层均布板时，开启循环泵，废水被雾化后从壳体上部落下；待废水系统稳定后，进入燃烧系统点火流程；点火前，先通助燃气空吹蒸发系统3～15min；步骤2：燃烧室内产生的高温烟气，从烟气喷头进入壳体，在均布板的作用下实现均匀布气；
步骤3：壳体内的废水被循环泵输送至循环水喷头，废水在壳体上部被雾化，废水从上而下与烟气从下而上在均布板作用下均匀的逆流接触；接触后的烟气和废水进行再一次进行换热过程，烟气内可进一步夹带大量湿热蒸汽，废水被进一步浓缩；
步骤4：被浓缩的废水流至壳体下部，重新通过循环泵送至循环水喷头后，重新雾化处理，重复步骤3过程；
步骤5：烟气夹带湿热蒸汽从烟气出口排出，废水被浓缩至出现残渣后，从壳体底部排出。
8.根据权利要求9所述的一种废水蒸发处理工艺，其特征在于，燃烧室内烟气温度控制在500～1000℃。
9.根据权利要求9所述的一种废水蒸发处理工艺，其特征在于，所述废水为垃圾渗滤液。
10.根据权利要求9所述的一种废水蒸发处理工艺，其特征在于，所述燃烧室中燃气为填埋场堆体产生的厌氧沼气，助燃气为空气。
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