CN111960590A - 一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，包括：预处理系统，用以对膜浓缩液进行预处理以除去有机物和结垢性离子，其中，所述预处理系统包括物料膜系统和高级氧化系统，所述物料膜系统用以去除所述膜浓缩液中的大分子有机物，所述高级氧化系统用以去除所述膜浓缩液中的小分子有机物；蒸发系统，用以对经过预处理的膜浓缩液进行蒸发处理形成结晶盐。根据本发明，在对膜浓缩液进行蒸发处理之前采用物料膜系统和高级氧化系统对膜浓缩液进行预处理有效去除膜浓缩液有机物和硬度组分，降低蒸发器结垢和污堵的可能性，显著提高蒸发系统运行稳定性，使蒸发系统获得的结晶盐结晶色度好，且蒸发母液量少；实现了渗滤液浓缩液全量处理、近零排放。

Description

一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统
技术领域
本发明涉及垃圾处理领域，具体而言涉及一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统。
背景技术
近年来，随着我国城市化进程加快，人们生活水平稳步提高，垃圾产生量逐年增加，随之而来的垃圾焚烧厂大量建设，垃圾发电厂收集的垃圾需要在垃圾坑内发酵5～7天，在发酵的过程中，垃圾中的水分会渗出，形成垃圾渗滤液，垃圾渗滤液是一种高浓度、高氨氮、高污染的液体，会对环境产生非常大的影响。
现有的垃圾焚烧厂渗滤液处理技术，一般采用是“预处理+厌氧+好氧+深度处理系统”的工艺，深度处理一般采用膜分离系统，现有工艺中60％～70％的渗滤液处理后可以实现全厂回用，但是剩余30～40％的渗滤液膜浓缩液需要进一步处理，而浓缩液的全量处理直接关系到渗滤液处理能否实现近零排放。
现有的浓缩液处理方案主要有以下几种：
(1)对于垃圾焚烧电厂，现在普遍采用浓水回喷焚烧的方式处理膜浓缩液，从而实现渗滤液近零排放；(2)采用浓水进脱酸塔进行石灰制浆和用于飞灰固化的方式也可以全量处理膜浓缩液。(3)此外，针对焚烧膜浓水还有其他处理方法实现近零排放，比如：采用直接蒸发的方式，得到的冷凝水经过一定处理后可达标排放。
但随着环保标准的日益严格，现有浓缩液的处理方式已经不能满足环保标准，浓水回喷焚烧影响焚烧炉的效率，石灰制浆和飞灰固化只是暂时转移了污染物。现有工艺中仍缺乏有效的、投资成本低且能稳定运行的全量处理工艺。
为此，有必要提出一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，用以解决现有技术中的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明提供了一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，包括：
预处理系统，用以对膜浓缩液进行预处理以除去有机物和结垢性离子，其中，所述预处理系统包括物料膜系统和高级氧化系统，所述物料膜系统用以去除所述膜浓缩液中的大分子有机物，所述高级氧化系统用以去除所述膜浓缩液中的小分子有机物；
蒸发系统，用以对经过预处理的膜浓缩液进行蒸发处理形成结晶盐。
示例性地，所述蒸发系统包括：
蒸发浓缩系统，用以对经过预处理的所述膜浓缩液进行高倍浓缩处理，形成高倍浓缩液；
蒸发结晶系统，用以对所述高倍浓缩液进行蒸发结晶处理，以形成所述结晶盐。
示例性地，还包括：
深度处理系统，用以对所述蒸发浓缩系统在所述浓缩处理和所述蒸发结晶系统在所述蒸发结晶处理中产生的冷凝水进行深度处理，以形成产水。
示例性地，所述物料膜系统包括卷式纳滤膜、管网式纳滤膜或者碟管式纳滤膜。
示例性地，所述高级氧化系统包括芬顿氧化器、臭氧氧化器、电催化氧化器、湿式氧化器和超临界氧化器中的至少一种。
示例性地，所述蒸发浓缩系统包括闪蒸蒸发器、多效蒸发器、机械再压缩式蒸发器和增湿-减湿低温蒸发器中的至少一种。
示例性地，所述蒸发结晶系统包括结晶单元和固液分离单元。
示例性地，所述结晶单元包括强制循环蒸发器、薄膜刮板蒸发器和搅拌釜式蒸发器中的至少一种。
示例性地，所述固液分离单元包括板框压滤机和/或离心干燥机。
示例性地，所述蒸发结晶系统在所述蒸发结晶处理中产生的蒸发母液进一步输送至所述预处理系统。
根据本发明的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，在对膜浓缩液进行蒸发处理之前采用物料膜系统和高级氧化系统对膜浓缩液进行预处理有效去除膜浓缩液有机物和硬度组分，降低蒸发器结垢和污堵的可能性，显著提高蒸发系统运行稳定性，使蒸发系统获得的结晶盐结晶色度好，且蒸发母液量少；实现了渗滤液浓缩液全量处理、近零排放，设备稳定运行，并能保证产水水质稳定达标。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为根据本发明的一个实施例的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统的示意性框图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统。显然，本发明的施行并不限于垃圾处理领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现有膜浓缩液的处理方式有着明显的缺点：(1)膜浓缩液直接回喷焚烧炉膛的方式会直接减少垃圾的热值，降低电厂发电效率，更重要的是，浓水中高含量氯离子会造成炉膛设备的腐蚀，减小设备使用寿命，同时也带来了运营风险；(2)采用浓水塔进行石灰制浆用于脱硫或用于飞灰固化用水的方式存在污染物转移的问题，并没有从根本上解决污染问题，在环保标准日益严格的今天，逐渐会被淘汰；(3)其他的浓水处理方式受限于浓水水质较差，处理得到水质很难达标，或者蒸发过程易出现结垢堵塞，因而导致浓水全量处理无法实现。
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，包括：
预处理系统，用以对膜浓缩液进行预处理以除去有机物和结垢性离子，其中，所述预处理系统包括物料膜系统和高级氧化系统，所述物料膜系统用以去除所述膜浓缩液中的大分子有机物，所述高级氧化系统用以去除所述膜浓缩液中的小分子有机物；
蒸发系统，用以对经过预处理的膜浓缩液进行蒸发处理形成结晶盐。
下面参考图1对本发明的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统进行示意性说明，其中图1为根据本发明的一个实施例的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统的示意性框图。
垃圾焚烧发电厂的渗滤液采用膜分离系统处理，其处理了一部分渗滤液(约60％～70％)可以实现全厂回用，剩余的(约30％～40％)渗滤液不能再经过膜分离系统处理得到有效处理，其为膜浓缩液，需要进行进一步的处理。
如图1所示，垃圾焚烧发电厂的膜浓缩液，首先输入预处理系统1和蒸发系统2。
预处理系统1用以对膜浓缩液进行预处理以除去有机物和结垢性离子。采用预处理系统去除膜浓缩液中的有机物和结垢性离子，从而保证蒸发过程中无结垢和污堵现象，使得蒸发系统2稳定运行。
预处理系统1包括物料膜系统11和高级氧化系统12。
物料膜系统11，用以去除膜浓缩液中的大分子有机物组分，显著降低浓缩液中有机物含量的膜系统。
高级氧化系统12，通过利用强氧化性的自由基来降解有机物，如Fenton氧化、臭氧氧化、电催化氧化、湿式氧化、超临界氧化等方式，进一步去除膜浓缩液中小分子有机物组分。
膜浓缩液水质较差，一般硬度范围为500mg/L～5000mg/L(以CaCO3计)，COD范围为500mg/L～10000mg/L，TDS范围为50000mg/L～100000mg/L。由于浓缩液高硬度、高有机物浓度和高盐分的特点，本发明同时物料膜系统对膜浓缩液进进行处理，以去除其中大部分结垢性离子和大分子有机物组分。
物料膜系统物料膜过滤孔径可选择性去除膜浓缩液中的大分子、高沸点有机物组分，其次能去除硬度，且对1价盐拦截率有限，因此物料膜系统产水率高，而且物料膜系统运行压力适中，能耗较低。物料膜浓缩液盐分不高、氯离子浓度不高，仅有机物浓度高，具有一定热值，因此该部分浓缩液可直接入炉焚烧，且对焚烧发电系统影响可以忽略，有效提升膜浓缩液的处理效率。
示例性的，所述物料膜系统包括卷式纳滤膜(NF)、管网式纳滤膜(STNF)或者碟管式纳滤膜(DTNF)。
示例性的，纳滤膜过滤分子量为100～1000Da，膜系统运行压力为10bar～70bar。
进一步，优选地，采用卷式纳滤膜，纳滤膜过滤分子量为200～700Da，膜系统运行压力为10bar～40bar。
物料膜系统对硬度去除率为30％～80％，COD去除率为30％～95％，对TDS去除率为10％～30％。物料膜系统清水回收率为50％～95％，在根据本发明的一个实施例中，物料膜系统清水回收率为70％～90％。由于物料膜系统产生浓缩液为高硬度、高有机物浓水，热值高，可直接入焚烧炉进行焚烧处理。如图1中所示，物料膜系统11中的产生的浓缩液输入(箭头A1所示)焚烧炉进行焚烧处理。
继续参看图1，物料膜系统11的出水进一步输入(箭头A2所示)高级氧化系统12。高级氧化系统12对物料膜系统11的出水进行进一步的去除其中的小分子有机污染物。
经过物料膜处理后的产水中有机物均为较小分子量物质，有利于高级氧化系统运行，可获得较高的污染物去除率。
示例性的，所述高级氧化系统包括芬顿氧化器、臭氧氧化器、电催化氧化器、湿式氧化器和超临界氧化器中的至少一种。
在根据本发明的一个实例中，高级氧化系统采用包括芬顿氧化、氧化和电催化氧化中的一种或多重的组合。
需要理解的是，本发明将高级氧化系统设置为包括芬顿氧化器、臭氧氧化器、电催化氧化器、湿式氧化器和超临界氧化器中的至少一种仅仅是示例性的，本领域技术人员可以理解，在高级氧化系统的反应腔室内，通过实现芬顿氧化、臭氧氧化、电催化氧化、湿式氧化和超临界氧化中的至少一种也可以达到本发明的技术效果。
高级氧化系统对COD去除率为50～90％，对硬度去除率为10～80％。
如图1所示，由预处理系统1处理后的膜浓缩液输入(如箭头B2图所示)蒸发系统2。在对膜浓缩液进行蒸发处理之前采用物料膜系统和高级氧化系统对膜浓缩液进行预处理有效去除膜浓缩液有机物和硬度组分，降低蒸发器结垢和污堵的可能性，显著提高蒸发系统运行稳定性，使蒸发系统获得的结晶盐结晶色度好，且蒸发母液量少；实现了渗滤液浓缩液全量处理、近零排放，设备稳定运行，并能保证产水水质稳定达标。
示例性的，如图1所示，所述蒸发系统2包括蒸发浓缩系统21和蒸发结晶系统22。
蒸发浓缩系统21对经过预处理的膜浓缩液进行高倍浓缩处理实现膜浓缩的液高倍浓缩，高倍浓缩液进入蒸发结晶系统22进行蒸发结晶，从而实现盐分结晶析出和脱盐的目的。
继续参看图1，经过高级氧化系统12处理后的出水进入(如箭头B2所示)蒸发浓缩系统21，实现水和盐分等污染物的高效分离，同时实现浓缩液的进一步浓缩，形成高倍浓缩水。高级氧化系统12获得的有机污染物固体经过污泥压滤系统4进行压滤处理，形成的固体进行填埋处理，污泥压滤系统4产生的液体进一步输入(如箭头E所示)高级氧化系统12进行进一步处理，实现膜浓缩液近零排放。
示例性的，所述蒸发浓缩系统包括闪蒸蒸发器、多效蒸发器、机械再压缩式蒸发器和增湿-减湿低温蒸发器中的至少一种。
在根据本发明的一个示例中，蒸发浓缩系统采用机械再压缩式蒸发和增湿-减湿低温蒸发中的一种，其中，蒸发器采用鲜蒸汽、压缩机产生二次蒸汽或者锅炉低温余热、废热为热源，一方面实现压缩机、锅炉等的余热再利用，另一方面减少废汽排出后污染环境。
示例性的，蒸发系统控制蒸发温度为50～120℃。进一步，优选地，蒸发温度为50～100℃。在根据本发明的一个示例中，蒸发浓缩系统浓缩液出口TDS控制范围为150000mg/L～300000mg/L。
继续参看图1，蒸发浓缩系统21中排出的高倍浓缩水输入(如箭头C1所示)蒸发结晶系统22，进行蒸发结晶操作，完成固液分离。蒸发浓缩系统在进行蒸发浓缩处理时形成少量冷凝水输入(如箭头C2所示)至深度处理系统记性进一步处理。
示例性地，所述蒸发结晶系统包括结晶单元和固液分离单元。
示例性的，结晶单元包括强制循环蒸发器、薄膜刮板蒸发器和搅拌釜式蒸发器中的至少一种；固液分离单元包括板框压滤机、离心干燥机中的一种。
经过物料膜系统11和高级氧化系统12处理后的渗滤液进入蒸发浓缩系统21和蒸发结晶系统22进行蒸发操作，运行稳定性高、结晶色度好，且蒸发母液量少。少量蒸发母液可直接返回(如箭头D2所示)前端高级氧化系统12进一步去除，以保证系统内有机污染物不累积。
示例性的，如图1所示，根据本发明的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统还包括深度处理系统3。针对处理水质排放标准要求高的项目，由于进水污染物浓度高，蒸发冷凝水可能不达标，因此采用深度处理系统3对蒸发浓缩系统21和蒸发结晶系统22排出的蒸发冷凝水进一步处理，从而保证产水直接达标。
经过蒸发结晶系统22的蒸发结晶处理，形成的固体进行外运处理，分离形成的冷凝液与蒸发浓缩系统21产生的少量冷凝液一起输入(如箭头D1所示)至深度处理系统进行进一步处理，蒸发浓缩系统21中排出的量蒸发母液返回(如箭头D2所示)高级氧化系统12进行进一步氧化处理。
继续参看图1，蒸发结晶系统22蒸发结晶处理形成的冷凝液与蒸发浓缩系统21产生的少量冷凝液一起输入(如箭头D1所示)至深度处理系统3进行进一步处理。由于在蒸发结晶系统22蒸发结晶处理中和蒸发浓缩系统21的高倍浓缩处理处理形成的冷凝水可能不能达到排放指标，在本发明中增加深度处理系统3对蒸发结晶系统22蒸发结晶处理中和蒸发浓缩系统21的高倍浓缩处理处理形成的冷凝水进行深度处理，最终产水可以被重复利用或者直接排放。
示例性的，深度处理系统包括：反渗透膜系统、MBR生化系统、高级氧化系统、树脂离子交换系统、活性炭吸附系统中的一种或多种。
根据本发明的一个示例，垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统设置包括物料膜系统和高级氧化系统的预处理系统、蒸发浓缩系统、蒸发结晶系统、和深度处理系统，表1示出了根据本发明一个实施例中膜浓缩液原水经过各系统处理后，其中的COD浓度、NH3-N浓度、TDS浓度和硬度的值。
表1、膜浓缩液原水经过垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统处理后的COD浓度、NH3-N浓度、TDS浓度和硬度的值
Figure BDA0002551254020000081
Figure BDA0002551254020000091
从表1可以看出，进行处理之前，膜浓缩液的COD浓度为5000mg/L、NH3-N浓度为100mg/L、TDS浓度为100000mg/L和硬度为3000mg/L的CaCO3浓度。经过截留分子量为～300Da的物料膜系统处理后，COD浓度为2500mg/L、NH3-N浓度为100mg/L、TDS浓度为95000mg/L和硬度为1200mg/L的CaCO3浓度。经过采用臭氧氧化处理的高级氧化系统处理后，COD浓度为750mg/L、NH3-N浓度为90mg/L、TDS浓度为90000mg/L和硬度为1000mg/L的CaCO3浓度。经过蒸发系统处理后，COD浓度为150mg/L、NH3-N浓度为10mg/L、TDS浓度为500mg/L和硬度为0。经过深度处理后，COD浓度为20mg/L、NH3-N浓度为5mg/L、TDS浓度为500mg/L和硬度为0。经过本发明的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统处理后的膜浓缩液中COD浓度、NH3-N浓度、TDS浓度和硬度的值均显著降低，符合排水标准。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，包括：
预处理系统，用以对膜浓缩液进行预处理以除去有机物和结垢性离子，其中，所述预处理系统包括物料膜系统和高级氧化系统，所述物料膜系统用以去除所述膜浓缩液中的大分子有机物，所述高级氧化系统用以去除所述膜浓缩液中的小分子有机物；
蒸发系统，用以对经过预处理的膜浓缩液进行蒸发处理形成结晶盐。
2.如权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述蒸发系统包括：
蒸发浓缩系统，用以对经过预处理的所述膜浓缩液进行高倍浓缩处理，形成高倍浓缩液；
蒸发结晶系统，用以对所述高倍浓缩液进行蒸发结晶处理，以形成所述结晶盐。
3.如权利要求2所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，还包括：
深度处理系统，用以对所述蒸发浓缩系统在所述浓缩处理和所述蒸发结晶系统在所述蒸发结晶处理中产生的冷凝水进行深度处理，以形成产水。
4.如权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述物料膜系统包括卷式纳滤膜、管网式纳滤膜或者碟管式纳滤膜。
5.如权利要求1所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述高级氧化系统包括芬顿氧化器、臭氧氧化器、电催化氧化器、湿式氧化器和超临界氧化器中的至少一种。
6.如权利要求2所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述蒸发浓缩系统包括闪蒸蒸发器、多效蒸发器、机械再压缩式蒸发器和增湿-减湿低温蒸发器中的至少一种。
7.如权利要求2所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统包括结晶单元和固液分离单元。
8.如权利要求7所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述结晶单元包括强制循环蒸发器、薄膜刮板蒸发器和搅拌釜式蒸发器中的至少一种。
9.如权利要求7所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述固液分离单元包括板框压滤机和/或离心干燥机。
10.如权利要求2所述的垃圾焚烧发电厂膜浓缩液处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统在所述蒸发结晶处理中产生的蒸发母液进一步输送至所述预处理系统。
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