CN206051603U - 一种膜浓缩液的热蒸发浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于污染物处理技术领域，提供了一种利用烟气余热蒸发处理膜浓缩液的热蒸发浓缩系统和方法。所述利用烟气余热蒸发处理膜浓缩液的热蒸发浓缩系统包括依次串联连接的降膜蒸发器、汽水分离器、强制循环加热系统和强制循环闪蒸系统。所述方法包括使用上述系统对膜浓缩液进行处理的操作。本申请提供的利用烟气余热蒸发处理膜浓缩液的热蒸发浓缩系统和方法可以大大降低膜浓缩液的处理成本，有效地解决了膜浓缩液处理困难、处理成本高的问题，并且高效地利用了废弃热烟气的热能，节约了能源，降低了能耗，并且设备内不易结晶，膜浓缩液的浓缩效率高。

Description

一种膜浓缩液的热蒸发浓缩系统

技术领域

本申请属于污染物处理技术领域，特别涉及一种利用烟气余热蒸发处理膜浓缩液的热蒸发浓缩系统。

背景技术

渗滤液指垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用，同时在降水和地下水的渗流作用下产生的一种高浓度的有机或无机成份的液体，目前几乎所有的垃圾渗滤液都来自于垃圾填埋场和焚烧厂。

垃圾渗滤液由于成分复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物，渗滤液中还含有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化合物，磷酸醋，酚类化合物和苯胺类化合物等。垃圾渗滤液中CODcr、BOD5浓度最高值可达数千至几万，和城市污水相比，浓度高出许多，所以渗滤液不经过严格的处理、处置是不可以直接排入城市污水处理管道的。一般而言，CODcr、BOD₅、BOD₅/CODcr随填埋场的“年龄”增长而降低，碱度含量则升高。所以对垃圾渗滤液要经过处理后才能排放。

目前对填埋场和焚烧厂渗滤液采用综合处理的方式比较多，一般都采用前期预处理后先厌氧后好氧处理，然后再超滤、纳滤和反渗透。超滤可以将大分子和悬浮物滤出，透过超滤膜的主要成分为腐殖酸和各种小分子以及Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、CO^2-、SO₄ ^2-等离子，需要进入纳滤进一步处理；纳滤膜将几乎所有的腐殖酸和二价及以上离子分离出，分离出的浓缩液约占到进入纳滤的20％。纳滤浓缩液由于盐分和有机质浓度较高，不容易存放或填埋，需要进一步处理。透过纳滤膜的溶液由于含有较高的Na⁺、Cl^-等一价离子，未达到排放标准，仍然需要进一步处理，因此还需要反渗透过程。反渗透处理后的清液达到排放标准后可以排放或用来公共事业浇灌等，反渗透浓缩液约占到进入反渗透系统的总量的25％左右，主要成分为Na⁺、Cl^-等一价离子的溶液。

对于反渗透浓缩液，由于污染性较低，可以采取自然风干后再填埋的方式，但是靠自然风干效率较低、占地面积较大；也可以通过工艺加工成工业盐，但是成本较高；还可以通过热处理浓缩的方式促使蒸发，但是选用热处理工艺不当容易造成换热接触面结晶，导致受热面导热不均、换热效果下降。

对纳滤浓缩液的处理，有的工艺采取回流重新进入渗滤液处理系统，采取该种方式虽然可以降低腐殖酸的总量，但是随着循环次数增加，Ca²⁺、Mg²⁺、CO^2-、SO₄ ^2-等离子浓度升高，对纳滤前的渗滤液处理系统造成影响，所以回流也不能最终解决纳滤浓缩液；喷入垃圾焚烧炉膛会对受热面造成腐蚀和结垢损害；回灌到填埋场最终还是要再次进入渗滤液。因此各种研究解决纳滤浓缩液的处理方法和工艺应运而生。

纳滤浓缩液和反渗透浓缩液统称膜浓缩液。

当前国内外对膜浓缩液处置的典型方法有回灌、膜蒸馏、蒸发、高级氧化等。但在实际运行应用中也发现了一些问题。

蒸发法是在一定的温度和压力下，把混合溶液中的相对易挥发的组分分离出去的方法。蒸发处理工艺可以将待处理溶液的体积浓缩到不足原液体积的2％～10％。

蒸发法具有方便快捷，不产生二次污染等优点，所以发明设计一种利用蒸发法浓缩膜浓缩液的系统就显得尤为必要。

发明内容

本申请的目的在于提供一种利用烟气余热蒸发处理膜浓缩液的热蒸发浓缩系统，以至少解决现有技术中存在的处理成本较高的问题，同时能够解决现有技术中存在的膜浓缩液处理困难的技术问题。

为了实现上述目的，本申请通过以下技术方案实现：

一种膜浓缩液的热蒸发浓缩系统，包括降膜蒸发器、汽水分离器、强制循环加热系统和强制循环闪蒸系统；

所述的降膜蒸发器的上部设有第一液体入口和第一烟气入口，在降膜蒸发器的下部设有第一液体出口和第一烟气出口；

通过第一烟气入口输送到降膜蒸发器内的烟气用于加热膜浓缩液，加热后的膜浓缩液因为受热而从中产生水蒸汽(实际上为膜浓缩液因高温而产生气泡)，在接近第一液体出口时已经变成了混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液(为了与刚进入第一液体入口的膜浓缩液加以区分，在此将混有水蒸汽的膜浓缩液称为第一浓缩膜浓缩液与水蒸汽的混合物)，并由第一液体出口排出；换热后由热烟气形成的冷烟气则由第一烟气出口排出；

所述的汽水分离器下部设有第二液体入口、顶部设有第一蒸汽出口、底部设有第二液体出口；其中，第二液体入口与第一液体出口通过管路相连；

混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液在汽水分离器中实现第一浓缩膜浓缩液与水蒸汽的分离，分离出来的水蒸汽通过第一蒸汽出口排出，分离出来的第一浓缩膜浓缩液通过第二液体出口排出。

所述的强制循环加热系统的上部设有第三液体入口，第三液体入口与第二液体出口通过管路相连，在该管路上设置有循环泵，循环泵用于将汽水分离器分离出来的第一浓缩膜浓缩液强制送入强制循环加热系统内。在强制循环加热系统的上部还设有第二烟气入口，用以接收热烟气(热烟气可以在一定压力下输送进入第二烟气入口)。在强制循环加热系统的下部设有第三液体出口和第二烟气出口。热烟气通过第二烟气入口进入强制循环加热系统，第一浓缩膜浓缩液通过第三液体入口进入强制循环加热系统，在强制循环加热系统内进一步被热烟气加热生成具有较高压力的过饱和膜浓缩液，然后由第三液体出口排出；换热后由热烟气形成的冷烟气则由第二烟气出口排出。

所述的强制循环闪蒸系统的下部设有第四液体入口和第四液体出口，在强制循环闪蒸系统的上部设有第二蒸汽出口。其中，第四液体入口与第三液体出口通过管路相连，用以接收来自强制循环加热系统内进一步被热烟气加热生成的具有较高压力的过饱和膜浓缩液；由于强制循环闪蒸系统内为低压区域(此处的低压是相对于强制循环闪蒸系统而言的，也即强制循环闪蒸系统内的压力低于强制循环闪蒸系统内的压力)，过饱和膜浓缩液突然进入低压的强制循环闪蒸系统后，其中的水分会迅速蒸发生成水蒸汽，并从第二蒸汽出口排出，从而使得第一浓缩膜浓缩液中的水分进一步减少并形成第二浓缩膜浓缩液，达到进一步使膜浓缩液浓缩的目的，从而获得符合浓缩要求的膜浓缩液，并从第四液体出口排出。

降膜蒸发器的顶部为上管箱，底部为下管箱，中部为中管箱，所述的中管箱内设置有换热管，中管箱与上管箱、下管箱以及换热管均不相通，且第一液体入口与上管箱相连，第一烟气入口与中管箱相连，第一液体出口与下管箱相连，第一烟气出口与中管箱相连。

第一液体入口与上管箱相连，膜浓缩液由此可以通过第一液体入口进入降膜蒸发器的上管箱，通过位于上管箱内的液体分布和成膜装置均匀分配到多根换热管内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动。第一烟气入口与中管箱相连，从而将热烟气送入中管箱内，热烟气与位于多根换热管内的膜浓缩液换热，使得膜浓缩液被加热从而生成混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液。第一液体出口与下管箱相连，膜浓缩液经换热后形成的混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液从第一液体出口排出。第一烟气出口与中管箱相连，热烟气经换热后形成的冷烟气从第一烟气出口排出。

强制循环加热系统的顶部为第二上箱体，底部为第二下箱体，中部为第二中管箱，所述的第二中管箱中设置有第二换热管，第二中管箱与第二上箱体、第二下箱体以及第二换热管均不相通；第三液体入口与第二上箱体相连，第二烟气入口与第二中管箱相连，第三液体出口与第二下箱体相连，第二烟气出口与第二中管箱相连。

第三液体入口与第二上箱体相连，第一浓缩膜浓缩液通过第三液体入口进入强制循环加热系统的第二上箱体，通过位于第二上箱体内的液体分布装置均匀分配到多根第二换热管内，在重力和循环泵提供的压力的作用下自上而下流动。第二烟气入口与第二中管箱相连，从而将热烟气送入第二中管箱内，热烟气与位于多根第二换热管内的第一浓缩膜浓缩液换热，使得第一浓缩膜浓缩液被加热从而生成具有较高压力的过饱和膜浓缩液。第三液体出口与第二下箱体相连，第一浓缩膜浓缩液被热烟气加热后生成的具有较高压力的过饱和膜浓缩液从第三液体出口排出。第二烟气出口与第二中管箱相连，热烟气经换热后形成的冷烟气从第二烟气出口排出。

附图说明

图1为一种膜浓缩液的热蒸发浓缩系统的结构示意图。

其中，图中的附图标记说明如下：

1-降膜蒸发器；11-第一液体入口；12-第一烟气入口；13-第一液体出口；14-第一烟气出口；15-上管箱；16-中管箱；17-下管箱；18-换热管；2-汽水分离器；21-第二液体入口；22-第一蒸汽出口；23-第二液体出口；3-强制循环加热系统；30-循环泵；31-第三液体入口；32-第二烟气入口；33-第三液体出口；34-第二烟气出口；35-第二上箱体；36-第二中管箱；37-第二下箱体；38-第二换热管；4-强制循环闪蒸系统；41-第四液体入口；42-第二蒸汽出口；43-第四液体出口。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。

本申请中，膜浓缩液指纳滤浓缩液和反渗透浓缩液。

一种膜浓缩液的热蒸发浓缩系统，包括降膜蒸发器1、汽水分离器2、强制循环加热系统3和强制循环闪蒸系统4；

所述的降膜蒸发器1的上部设有第一液体入口11和第一烟气入口12，在降膜蒸发器1的下部设有第一液体出口13和第一烟气出口14；

通过第一烟气入口12输送到降膜蒸发器1内的烟气用于加热膜浓缩液，加热后的膜浓缩液因为受热而从中产生水蒸汽(实际上为膜浓缩液因高温而产生气泡)，在接近第一液体出口13时已经变成了混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液(为了与刚进入第一液体入口11的膜浓缩液加以区分，在此将混有水蒸汽的膜浓缩液称为第一浓缩膜浓缩液与水蒸汽的混合物)，并由第一液体出口13排出；换热后由热烟气形成的冷烟气则由第一烟气出口14排出；

所述的汽水分离器2下部设有第二液体入口21、顶部设有第一蒸汽出口22、底部设有第二液体出口23；其中，第二液体入口21与第一液体出口13通过管路相连；

混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液在汽水分离器2中实现第一浓缩膜浓缩液与水蒸汽的分离，分离出来的水蒸汽通过第一蒸汽出口22排出，分离出来的第一浓缩膜浓缩液通过第二液体出口23排出。

所述的强制循环加热系统3的上部设有第三液体入口31，第三液体入口31与第二液体出口23通过管路相连，在该管路上设置有循环泵30，循环泵30用于将汽水分离器2分离出来的第一浓缩膜浓缩液强制送入强制循环加热系统3内。在强制循环加热系统3的上部还设有第二烟气入口32，用以接收热烟气(热烟气可以在一定压力下输送进入第二烟气入口32)。在强制循环加热系统3的下部设有第三液体出口33和第二烟气出口34。热烟气通过第二烟气入口32进入强制循环加热系统3，第一浓缩膜浓缩液通过第三液体入口31进入强制循环加热系统3，在强制循环加热系统3内进一步被热烟气加热生成具有较高压力的过饱和膜浓缩液，然后由第三液体出口33排出；换热后由热烟气形成的冷烟气则由第二烟气出口34排出。

所述的强制循环闪蒸系统4的下部设有第四液体入口41和第四液体出口43，在强制循环闪蒸系统4的上部设有第二蒸汽出口42。其中，第四液体入口41与第三液体出口33通过管路相连，用以接收来自强制循环加热系统3内进一步被热烟气加热生成的具有较高压力的过饱和膜浓缩液；由于强制循环闪蒸系统4内为低压区域(此处的低压是相对于强制循环闪蒸系统3而言的，也即强制循环闪蒸系统4内的压力低于强制循环闪蒸系统3内的压力)，过饱和膜浓缩液突然进入低压的强制循环闪蒸系统4后，其中的水分会迅速蒸发生成水蒸汽，并从第二蒸汽出口42排出，从而使得第一浓缩膜浓缩液中的水分进一步减少并形成第二浓缩膜浓缩液，达到进一步使膜浓缩液浓缩的目的，从而获得符合浓缩要求的膜浓缩液，并从第四液体出口43排出。

降膜蒸发器1的顶部为上管箱15，底部为下管箱17，中部为中管箱16，所述的中管箱16内设置有换热管18，中管箱16与上管箱15、下管箱17以及换热管18均不相通，且第一液体入口11与上管箱15相连，第一烟气入口12与中管箱16相连，第一液体出口13与下管箱17相连，第一烟气出口14与中管箱16相连。

第一液体入口11与上管箱15相连，膜浓缩液由此可以通过第一液体入口11进入降膜蒸发器1的上管箱15，通过位于上管箱15内的液体分布和成膜装置均匀分配到多根换热管18内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀膜状自上而下流动。第一烟气入口12与中管箱16相连，从而将热烟气送入中管箱16内，热烟气与位于多根换热管18内的膜浓缩液换热，使得膜浓缩液被加热从而生成混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液。第一液体出口13与下管箱17相连，膜浓缩液经换热后形成的混有水蒸汽的第一浓缩膜浓缩液从第一液体出口13排出。第一烟气出口14与中管箱16相连，热烟气经换热后形成的冷烟气从第一烟气出口14排出。

强制循环加热系统3的顶部为第二上箱体35，底部为第二下箱体37，中部为第二中管箱36，所述的第二中管箱36中设置有第二换热管38，第二中管箱36与第二上箱体35、第二下箱体37以及第二换热管38均不相通；第三液体入口31与第二上箱体35相连，第二烟气入口32与第二中管箱36相连，第三液体出口33与第二下箱体37相连，第二烟气出口34与第二中管箱36相连。

第三液体入口31与第二上箱体35相连，第一浓缩膜浓缩液通过第三液体入口31进入强制循环加热系统3的第二上箱体35，通过位于第二上箱体35内的液体分布装置均匀分配到多根第二换热管38内，在重力和循环泵30提供的压力的作用下自上而下流动。第二烟气入口32与第二中管箱36相连，从而将热烟气送入第二中管箱36内，热烟气与位于多根第二换热管38内的第一浓缩膜浓缩液换热，使得第一浓缩膜浓缩液被加热从而生成具有较高压力的过饱和膜浓缩液。第三液体出口33与第二下箱体37相连，第一浓缩膜浓缩液被热烟气加热后生成的具有较高压力的过饱和膜浓缩液从第三液体出口33排出。第二烟气出口34与第二中管箱36相连，热烟气经换热后形成的冷烟气从第二烟气出口34排出。

Claims (3)

1.一种膜浓缩液的热蒸发浓缩系统，其特征在于，包括降膜蒸发器(1)、汽水分离器(2)、强制循环加热系统(3)和强制循环闪蒸系统(4)；

所述的降膜蒸发器(1)的上部设有第一液体入口(11)和第一烟气入口(12)，在降膜蒸发器(1)的下部设有第一液体出口(13)和第一烟气出口(14)；

所述的汽水分离器(2)下部设有第二液体入口(21)、顶部设有第一蒸汽出口(22)、底部设有第二液体出口(23)；其中，第二液体入口(21)与第一液体出口(13)通过管路相连；所述的强制循环加热系统(3)的上部设有第三液体入口(31)，第三液体入口(31)与第二液体出口(23)通过管路相连，在该管路上设置有循环泵(30)，在强制循环加热系统(3)的上部还设有第二烟气入口(32)，在强制循环加热系统(3)的下部设有第三液体出口(33)和第二烟气出口(34)；

所述的强制循环闪蒸系统(4)的下部设有第四液体入口(41)和第四液体出口(43)，在强制循环闪蒸系统(4)的上部设有第二蒸汽出口(42)；其中，第四液体入口(41)与第三液体出口(33)通过管路相连。

2.如权利要求1所述的膜浓缩液的热蒸发浓缩系统，其特征在于，降膜蒸发器(1)的顶部为上管箱(15)，底部为下管箱(17)，中部为中管箱(16)，所述的中管箱(16)内设置有换热管(18)，中管箱(16)与上管箱(15)、下管箱(17)以及换热管(18)均不相通，且第一液体入口(11)与上管箱(15)相连，第一烟气入口(12)与中管箱(16)相连，第一液体出口(13)与下管箱(17)相连，第一烟气出口(14)与中管箱(16)相连。

3.如权利要求1所述的膜浓缩液的热蒸发浓缩系统，其特征在于，强制循环加热系统(3)的顶部为第二上箱体(35)，底部为第二下箱体(37)，中部为第二中管箱(36)，所述的第二中管箱(36)中设置有第二换热管(38)，第二中管箱(36)与第二上箱体(35)、第二下箱体(37)以及第二换热管(38)均不相通；第三液体入口(31)与第二上箱体(35)相连，第二烟气入口(32)与第二中管箱(36)相连，第三液体出口(33)与第二下箱体(37)相连，第二烟气出口(34)与第二中管箱(36)相连。