CN115215508B - 渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统及工艺方法，本处理系统包括垃圾仓、焚烧炉、浸没蒸发器、膜浓缩液调节罐、膜浓缩液储罐、间壁式换热器、离心风机、桨叶干化机、污泥仓。本发明可以协同渗滤液浸没蒸发技术、污泥干化技术和垃圾焚烧技术，同时还可以处置渗滤液浸没蒸发和污泥干化过程中产生的副产物，提高了热量利用多元性，提高全厂热效率，提升了项目在国补退坡状态下的收益。

Description

渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统及工艺方法

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统及工艺方法。

背景技术

目前，垃圾处理方式一般可以分为卫生填埋、焚烧和堆肥等几种方式，其中卫生填埋的过程中，由于雨水的冲刷、地表水和地下水的浸泡及垃圾的发酵过程，填埋场会逐渐滤出污水，该渗滤液成分复杂，含有多重有毒有害无组织，在自然条件下降解，至少需要15年以上时间才能达到排放标准，因此垃圾填埋场渗滤液的妥善处置已成为社会亟待解决的难题。目前填埋场渗滤液主流工艺为经膜浓缩后回灌、高级氧化、蒸发及以此为核心的组合工艺。蒸发工艺是把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，采用蒸发工艺处理浓缩液时，水分会从溶液中沸出，而污染物最终残留在浓缩液中并最终以结晶物的形式析出。目前国内外常用的蒸发工艺有浸没燃烧蒸发（SCE）技术和机械式蒸汽再压缩（MVC/MVR）技术。其中浸没燃烧蒸发及数以烟气与被蒸发液体直接接触，蒸发效率高。

城市污水处置过程中，会出现众多衍生物，市政污泥就是其中最难处置的衍生物之一。市政污泥含水率一般在80%-90%左右甚至更高，热值低不具备直接焚烧的价值，尽管市政污泥中含有有机物，但其中也含有重金属等有毒有害物质，故市政污泥也不能直接作为有机肥料使用。目前污泥与生活垃圾协同焚烧是污泥减量化最好的方式，减容量可达90%以上，由于污泥含水量大热值低，不能直接与生活垃圾进行混合，需要干化至含量率50%-55%左右，才能入垃圾仓与生活垃圾混合后进入焚烧炉焚烧处置。常规的污泥干化过程需要耗费大量的能源，而垃圾焚烧过程中会产生大量的烟气，如何高效的利用烟气干化污泥，是垃圾焚烧项目面临的问题。

综上，本发明提出一种用于生活垃圾和污泥协同焚烧、垃圾渗滤液蒸发处置和烟气余热干化污泥的综合处理系统及其运行工艺，梯级利用烟气热量进行渗滤液浓缩液蒸发和污泥干化过程。

发明内容

本发明提供一种渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统及方法，不仅能够有效利用垃圾焚烧烟气蒸发处理填埋场渗滤液和干化市政污泥，还能提高全厂热效率，提升项目收益。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统，所述处理系统协同处置生活垃圾、填埋场渗滤液和市政污泥，所述处理系统包括垃圾焚烧系统、渗滤液浸没蒸发系统、污泥干化系统，其中：

垃圾焚烧系统用于垃圾焚烧，垃圾焚烧系统包括垃圾仓、焚烧炉、烟道；

垃圾仓与焚烧炉连接，焚烧炉与烟道一端连接；

渗滤液浸没蒸发系统用于处理垃圾渗滤液，渗滤液浸没蒸发系统包括渗滤液处理站、调节罐、储罐、浸没蒸发器；

渗滤液处理站与垃圾仓通过管道连接；

调节罐一端与渗滤液处理站通过管道连接，另一端与储罐连接；

浸没蒸发器与储罐连接，且浸没蒸发器与烟道另一端连接；

污泥干化系统用于污泥干化，污泥干化系统包括污泥仓、桨叶干化机、换热器、离心风机、二次风系统；

污泥仓与渗滤液处理站连接，且污泥仓与浸没蒸发器连接，同时污泥仓与桨叶干化机连接；

桨叶干化机与垃圾仓连接，且桨叶干化机与换热器连接，同时桨叶干化机与离心风机连接；

换热器与浸没蒸发器连接，且换热器与离心风机连接；

离心风机与二次风系统连接。

作为本发明的进一步优选，包括渗滤液处理站，渗滤液浸没蒸发系统设置于渗滤液处理站内，其中：

垃圾仓内具有存储物，存储物包括生活垃圾，垃圾仓内存储物向焚烧炉内输送，垃圾仓内存储物会发酵产生垃圾渗滤液；

焚烧炉对从垃圾仓输送出的存储物进行焚烧，并产生烟气；

烟道将焚烧炉产生的烟气传输至浸没蒸发器内；

渗滤液处理站接入由垃圾仓内存储物发酵产生的垃圾渗滤液和垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液，然后对垃圾渗滤液进行处理，产生厌氧污泥，通过管道将膜浓缩液输送至调节罐中，厌氧污泥输送至污泥仓中；

调节罐将膜浓缩液调整到弱酸性然后输送至储罐中；

储罐向调整至弱酸性的膜浓缩液内加入消泡剂，加入消泡剂处理后的膜浓缩液输送至浸没蒸发器；

浸没蒸发器内的膜浓缩液与从烟道通入的烟气直接接触换热，蒸发产生的烟气进入换热器，浸没蒸发器蒸发过程中会持续产生沉积物并沉积在浸没蒸发器底部，沉积物输送至污泥仓内；

污泥仓接入市政污泥，污泥仓将浸没蒸发器输送出的沉积物、渗滤液处理站产生的污泥以及市政污泥进行混合形成湿污泥，湿污泥输送至桨叶干化机内；

换热器接入浸没蒸发器蒸发后产生的烟气，换热器利用接入的烟气与换热器内的换热介质进行换热，换热器与桨叶干化机进行换热；

桨叶干化机利用换热后的温度对输送至桨叶干化机内的污泥进行加热，加热过程中桨叶干化机产生的气体与经过换热器内的换热介质换热后的烟气混合形成混合气体，桨叶干化机产生的干污泥输送至垃圾仓内；

离心风机将混合气体输送至二次风系统。

作为本发明的进一步优选，换热器内的换热介质为导热油。

作为本发明的进一步优选，焚烧炉产生的烟气输送至浸没蒸发器前，在烟道内会逐步降温至800℃。

作为本发明的进一步优选，800℃的烟气经过浸没蒸发器后降温，所述降温后的烟气温度在450℃以上，所述降温后烟气输送至换热器。

作为本发明的进一步优选，经过浸没蒸发器降温后的烟气与换热器内低温介质间接换热后，烟气温度降低至220℃-300℃。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以协同渗滤液浸没蒸发技术，污泥干化技术和垃圾焚烧技术，同时还可以处置渗滤液浸没蒸发和污泥干化过程中产生的副产物，提高了热量利用多元性，提高全厂热效率，提升了项目在国补退坡状态下的收益。

 2、本发明的处理系统在高温下利用浸没蒸发器，将高温烟气中的热量用来蒸发渗滤液浓缩液，蒸发后烟气中的热量继续通过换热器置换到导热油中，对湿污泥进行干化，烟气最终与二次风混合回到炉膛，回收剩余热量；通过导热油间接干化的方式，有效避免了烟气对桨叶干化机的腐蚀。

 3、本发明烟道与浸没蒸发器之间的管道采用方管，内衬耐火材料，以增强其耐腐蚀、耐高温和耐冲刷性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统的整体结构示意图；

图2是本发明渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的工艺方法的工艺流程图。

图中：1、垃圾仓；2、焚烧炉；3、烟道；4、渗滤液处理站；5、调节罐；6、储罐；7、浸没蒸发器；8、污泥仓；9、桨叶干化机；10、换热器；11、离心风机。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

在“碳达峰、碳中和”的背景下，垃圾焚烧项目面临国补退坡效益下降等问题，如何通过热量多元应用、降低发电成本和提升热效率来提高项目经济性是垃圾焚烧行业都面临的问题。

填埋场渗滤液和市政污泥均因成分复杂，处理相对困难且单纯处置单一废弃物属于高耗能行业，垃圾焚烧产生的烟气可以对渗滤液浓缩液进行蒸发处置，蒸发后的剩余热量可以用于污泥干化，渗滤液浸没蒸发过程和污泥干化过程的副产物可以协同处理后降低含水率提升热值，投入到垃圾仓内，与生活垃圾掺混后入炉焚烧。

 为了协同处置生活垃圾、填埋场渗滤液和市政污泥，本发明提出一种渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统及工艺方法，本处理系统可以协同渗滤液浸没蒸发技术，污泥干化技术和垃圾焚烧技术，同时还可以处置渗滤液浸没蒸发和污泥干化过程中产生的副产物，提高了热量利用多元性，提高全厂热效率，提升了项目在国补退坡状态下的收益。

实施例1

本实施例提供一种优选实施方案，一种渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的处理系统，如图1所示，所述处理系统协同处置生活垃圾、填埋场渗滤液和市政污泥，所述处理系统包括垃圾焚烧系统、渗滤液浸没蒸发系统、污泥干化系统，其中：

上述垃圾焚烧系统用于垃圾焚烧，垃圾焚烧系统包括垃圾仓1、焚烧炉2、烟道3，垃圾仓1与焚烧炉2连接，焚烧炉2与烟道3一端连接。

上述渗滤液浸没蒸发系统用于处理垃圾渗滤液，渗滤液浸没蒸发系统包括渗滤液处理站4、调节罐5、储罐6、浸没蒸发器7。渗滤液处理站4与垃圾仓1连接；调节罐5一端与渗滤液处理站4连接，另一端与储罐6连接；浸没蒸发器7与储罐6连接，且浸没蒸发器7与烟道3另一端连接。具体地，所述渗滤液处理站4采用“预处理+厌氧+AO+超滤+软化+RO+DTRO”工艺路线（此为行业内公知技术，在此不进行详细说明），最终产生膜浓缩液。

上述污泥干化系统用于污泥干化，污泥干化系统包括污泥仓8、桨叶干化机9、换热器10、离心风机11、二次风系统。污泥仓8与渗滤液处理站4连接，且污泥仓8与浸没蒸发器7连接，同时污泥仓8与桨叶干化机9连接；桨叶干化机9与垃圾仓1连接，且桨叶干化机9与换热器10连接，同时桨叶干化机9与离心风机11连接；换热器10与浸没蒸发器7连接，且换热器10与离心风机11连接；离心风机11与二次风系统连接。

本实施例还提供一种工艺方法，如图2所示，所述工艺方法包括渗滤液处理站4，渗滤液浸没蒸发系统设置于渗滤液处理站4内，其中：

垃圾仓1内具有存储物，存储物包括生活垃圾，垃圾仓1内存储物向焚烧炉2内输送，垃圾仓1内存储物会发酵产生垃圾渗滤液。焚烧炉2对从垃圾仓1输送出的存储物进行焚烧，并产生烟气。烟道3将焚烧炉2产生的烟气传输至浸没蒸发器7内。具体地，垃圾仓1内的存储物通过垃圾焚烧进料系统（此为行业内公知技术，在此不进行详细说明）送入焚烧炉2中；存储物还包括桨叶干化机9产生的干污泥。

渗滤液处理站4接入由垃圾仓1内存储物发酵产生的垃圾渗滤液和垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液，然后渗滤液处理站4对垃圾渗滤液进行厌氧处理，产生厌氧污泥，通过管道将膜浓缩液输送至调节罐5中，厌氧污泥输送至污泥仓8中。

调节罐5将膜浓缩液调整到弱酸性然后输送至储罐6中。具体地，调节罐5具有加酸系统（此为行业内公知技术，在此不进行详细说明），加酸系统将膜浓缩液调整至弱酸性；调整至弱酸性的膜浓缩液通过泵输送至储罐6中。

储罐6向调整至弱酸性的膜浓缩液内加入消泡剂，加入消泡剂处理后的膜浓缩液输送至浸没蒸发器7。具体地，储罐6配有消泡剂加药系统（此为行业内公知技术，在此不进行详细说明），经过消泡剂加药系统处理后的膜浓缩液通过泵输送至浸没蒸发器7。

浸没蒸发器7内的膜浓缩液与从烟道3通入的烟气直接接触换热，蒸发产生的烟气进入换热器10，浸没蒸发器7蒸发过程中会持续产生沉积物并沉积在浸没蒸发器7底部，沉积物输送至污泥仓8内。

污泥仓8接入市政污泥，污泥仓8将浸没蒸发器7输送出的沉积物、渗滤液处理站12产生的污泥以及市政污泥进行混合形成湿污泥，湿污泥输送至桨叶干化机9内。

换热器10接入浸没蒸发器7蒸发后产生的烟气，换热器10利用接入的烟气与换热器10内的换热介质进行换热，换热器10与桨叶干化机9进行换热。优选地，换热器10采用间壁式换热器10。

桨叶干化机9利用换热后的温度对输送至桨叶干化机9内的污泥进行加热，加热过程中桨叶干化机9产生的气体与经过换热器10内的换热介质换热后的烟气混合形成混合气体，桨叶干化机9产生的干污泥输送至垃圾仓1内。具体地，桨叶干化机9为一种内部设置夹套、空心轴和空心桨叶，在夹套和桨叶内通入导热油，物质在搅拌桨叶的搅动下与筒体及桨叶热表面进行热交换，以达到干化效果的装置（此为行业内公知技术，在此不进行详细说明）。

离心风机11将混合气体输送至二次风系统。

具体地，本实施方案通过离心风机11抽取烟道3中烟气，烟气通过管道进入至浸没蒸发器7，烟气与浸没蒸发器7内的膜浓缩液直接接触换热，蒸发产生的烟气进入间壁式换热器10，与换热介质换热后，由离心风机11送入二次风系统，与二次风系统内的二次风掺混。浸没蒸发器7蒸发过程中会持续产生浓缩物并沉积在蒸发器底部，沉积物通过转输泵送进污泥仓8内，与厌氧污泥、市政污泥混合，混合后的污泥进入桨叶干化机9内，换热器10内完成换热的导热油进入到桨叶干化机夹套、空心轴和空心桨叶内，对湿污泥进行加热，换热过的导热油再进入换热器10内，进行下一个循环；桨叶干化机9产生干污泥。干污泥产生的气体与完成换热的烟气混合进入到二次风系统。

优选地，烟道3与浸没蒸发器7之间的管道采用方管，内衬耐火材料，以增强其耐腐蚀、耐高温和耐冲刷性能。

本实施方案提供一种具体实施例，具体如下：

按照600t/d的垃圾处理量，在垃圾仓1内发酵过程中产生的渗滤液约为10000kg/h,垃圾渗滤液进入到渗滤液处理站4，经过“预处理+厌氧+AO+超滤+软化+RO+DTRO”工艺之后，回收大部分水，剩余浓缩液约为原始渗滤液的15%，渗滤液处理站4除垃圾仓1内存储物发酵的垃圾渗滤液，还接受来自填埋场渗滤液100t/d，即4166.7kg/h。渗滤液经过浓缩产生浓缩液2125kg/h，厌氧污泥约为333.3kg/h，该浓缩液经过调节罐5内调酸处理，并在储罐6中加入消泡剂，以防蒸发过程中因液面波动产生大量的气泡，完成预处理的浓缩液进入到浸没蒸发器7中与烟气直接接触并吸热蒸发，前述厌氧污泥进入污泥仓8内。

 600t/d垃圾处理量的项目，产生的烟气量约为110000Nm³/h，且焚烧炉2出口烟温为1020℃，经过烟道3之后，逐步降温到800℃。本实施方案抽取约10000Nm³/h，温度为800℃高温烟气，经过内衬耐火材料的方形管，进入到浸没蒸发器7内，与浓缩液接触传热，经过浸没蒸发器7后，烟气温度为492℃，随后进入换热器10，换热器10内部循环低温介质为导热油，高温烟气与导热油间接换热后，温度降至243℃，换热后的烟气与二次风混合，回到炉膛。

浓缩液在浸没蒸发器7内浓缩倍率为10倍，浓缩液经过产生的浓浆流量为212.5kg/h，该浓浆通过转输泵送入污泥仓8内，与厌氧污泥和市政污泥混合，其中厌氧污泥为333.3kg/h，市政污泥为25t/d，即1041.7kg/h，三种污泥合计1587.5kg/h，污泥混合后含水率约为85%，该污泥进入桨叶干化机9，干化到含水率50%后，进入垃圾仓1内与生活垃圾混合协同焚烧。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

上述实施例中所用的部件及未明确说明的介质转移设备等均为常规设备，无需特殊情况说明，各个部件之间的连接方式可参考现有技术，所述液体转运采用市面上常规转输泵设备，此处不再赘述。

综上所述，本处理系统在高温下利用浸没蒸发器7，将高温烟气中的热量用来蒸发渗滤液浓缩液，蒸发后烟气中的热量继续通过换热器10置换到导热油中，对湿污泥进行干化，烟气最终与二次风混合回到炉膛，回收剩余热量；通过导热油间接干化的方式，有效避免了烟气对桨叶干化机9的腐蚀，本系统和运行工艺可以有效利用烟气余热处理填埋场渗滤液和市政污泥，提高热效率和项目经济型。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种渗滤液蒸发、污泥干化耦合垃圾焚烧的工艺方法，其特征在于：包括处理系统和渗滤液处理站，其中：

所述处理系统协同处置生活垃圾、填埋场渗滤液和市政污泥，所述处理系统包括垃圾焚烧系统、渗滤液浸没蒸发系统、污泥干化系统；

垃圾焚烧系统用于垃圾焚烧，垃圾焚烧系统包括垃圾仓、焚烧炉、烟道；

垃圾仓与焚烧炉连接，焚烧炉与烟道一端连接；

渗滤液浸没蒸发系统用于处理垃圾渗滤液，渗滤液浸没蒸发系统包括渗滤液处理站、调节罐、储罐、浸没蒸发器；

渗滤液处理站与垃圾仓通过管道连接；

调节罐一端与渗滤液处理站通过管道连接，另一端与储罐连接；

浸没蒸发器与储罐连接，且浸没蒸发器与烟道另一端连接；

污泥干化系统用于污泥干化，污泥干化系统包括污泥仓、桨叶干化机、换热器、离心风机、二次风系统；

污泥仓与渗滤液处理站连接，且污泥仓与浸没蒸发器连接，同时污泥仓与桨叶干化机连接；

桨叶干化机与垃圾仓连接，且桨叶干化机与换热器连接，同时桨叶干化机与离心风机连接；

换热器与浸没蒸发器连接，且换热器与离心风机连接；

离心风机与二次风系统连接；

渗滤液浸没蒸发系统设置于渗滤液处理站内；

垃圾仓内具有存储物，存储物包括生活垃圾，垃圾仓内存储物向焚烧炉内输送，垃圾仓内存储物会发酵产生垃圾渗滤液；

焚烧炉对从垃圾仓输送出的存储物进行焚烧，并产生烟气；

烟道将焚烧炉产生的烟气传输至浸没蒸发器内；

渗滤液处理站接入由垃圾仓内存储物发酵产生的垃圾渗滤液和垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液，然后对垃圾渗滤液进行处理，产生厌氧污泥，通过管道将膜浓缩液输送至调节罐中，厌氧污泥输送至污泥仓中；

调节罐将膜浓缩液调整到弱酸性然后输送至储罐中；

储罐向调整至弱酸性的膜浓缩液内加入消泡剂，加入消泡剂后的膜浓缩液输送至浸没蒸发器；

浸没蒸发器内的膜浓缩液与从烟道通入的烟气直接接触换热，蒸发产生的烟气进入换热器，浸没蒸发器蒸发过程中会持续产生沉积物并沉积在浸没蒸发器底部，沉积物输送至污泥仓内；

污泥仓接入市政污泥，污泥仓将浸没蒸发器输送出的沉积物、渗滤液处理站产生的污泥以及市政污泥进行混合形成湿污泥，湿污泥输送至桨叶干化机内；

换热器接入浸没蒸发器蒸发后产生的烟气，换热器利用接入的烟气与换热器内的换热介质进行换热，换热器与桨叶干化机进行换热；

桨叶干化机利用换热后的温度对输送至桨叶干化机内的污泥进行加热，加热过程中桨叶干化机产生的气体与经过换热器内的换热介质换热后的烟气混合形成混合气体，桨叶干化机产生的干污泥输送至垃圾仓内；

离心风机将混合气体输送至二次风系统。

2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：换热器内的换热介质为导热油。

3.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：焚烧炉产生的烟气输送至浸没蒸发器前，在烟道内会逐步降温至800℃。

4.如权利要求3所述的工艺方法，其特征在于：800℃的烟气经过浸没蒸发器后降温，所述降温后的烟气温度在450℃以上，所述降温后烟气输送至换热器。

5.如权利要求4所述的工艺方法，其特征在于：经过浸没蒸发器内与液体换热并降温后的烟气与换热器内低温介质间接换热后，烟气温度降低至220℃-300℃。

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