一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发结晶系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发结晶系统，该蒸发结晶系统尤其适用于垃圾渗滤浓缩液的处理。

背景技术：

垃圾渗滤浓缩液是垃圾渗滤液经过生物降解后并经RO膜(或NF膜)截留而形成的残余液，该浓缩液一般不具有可生化性,主要成份为腐殖质类物质,呈棕黑色,并且含有大量的金属离子,TDS在20000mg/L-60000mg/L之间。随着我国对生活垃圾处理污染控制标准的提高,垃圾渗滤液零排放定会成为一种必然趋势。

现有技术主要采用回罐、氧化、蒸发等工艺处理垃圾渗滤浓缩液，其中回灌对地下水污染的可能性增加,水流可形成短路,使填埋层含水率增加。浓缩液直接回灌也有可能导致垃圾场含盐量增加。氧化法可去除渗滤液中的COD，并避免了浓缩液的回流带来的许多弊端，但成本较高，氧化出水仍具有含盐量较高的特点，无法满足零排放的要求。浓缩液中含盐量较高，适宜采用蒸发为核心的处理工艺。

中国专利申请201510192372.3公开了一种垃圾渗滤液浓缩液的处理方法及装置，该方法中先对垃圾渗滤液浓缩液进行化学软化处理，经过微滤膜进行过滤，再通过碟管式反渗透膜处理，以得到回用出水，而反渗透浓水回喷。

中国专利申请201520078537.X公开了一种垃圾渗滤液浓缩液处理装置，该装置包括沉淀池、第一缺氧池、好氧池、第二缺氧池、脱氮池、活性碳过滤器、芳香聚酰胺卷式膜，离子交换柱，沉淀池下面有水流管道和第一缺氧池、好氧池、第二缺氧池相联，第二缺氧池通过提升泵和脱氮池相连接，脱氮池的一端和活性碳过滤器连接，活性碳过滤器和芳香聚酰胺卷式膜连接，芳香聚酰胺卷式膜和离子交换柱连接。这种垃圾渗滤液浓缩液处理装置能够提高工作效率，且出水水质高，能耗低。

然而，以上技术方案中，垃圾渗滤液浓缩液经过处理后，均会再次产生浓缩液，同样将面临二次污染的困难，从而无法满足零排放的要求。

因此，提供一种用于实现垃圾渗滤液零排放的系统成为业界急需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种用于实现垃圾渗滤液零排放的蒸发结晶系统。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供了一种用于处理垃圾渗滤液的蒸发结晶系统，其包括：

软化澄清单元，用于对垃圾渗滤液进行化学软化处理；

过滤单元，用于去除经软化澄清单元处理后的垃圾渗滤液中的悬浮物；

脱碳单元，用于去除或降低经过滤单元处理后的垃圾渗滤液的碱度；

蒸发单元，用于对经脱碳单元处理后的垃圾渗滤液进行初步浓缩；

结晶单元，用于对蒸发单元所得到的初步浓缩液进行进一步浓缩，以使浓缩液析出结晶盐粒；

脱盐单元，用于分离结晶单元中所产生的结晶盐粒，并将所得到的分离液输送至结晶单元。

根据本发明的一种具体实施方式，上述过滤单元可以选用双介质过滤器，其上层为无烟煤，下层为大小不同的石英砂，且在从上到下的方向上石英砂按照由小到大的顺序依次排列。

根据本发明的另一具体实施方式，蒸发单元包括：

预热器，其冷流侧接收由脱碳单元处理后的垃圾渗滤液并对该垃圾渗滤液进行预热处理；

脱气器，接收经预热器预热后的垃圾渗滤液；

蒸发器，包括位于上部的布水器、位于下部的集水槽以及位于布水器和集水槽之间的双管程管壳式换热器；其中，经脱气器处理后的垃圾渗滤液首先进入集水槽内，然后在循环泵作用下被输送至布水器中并由布水器流至换热器的管程内；

蒸汽压缩机，用于接收集水槽中产生的蒸汽，并将蒸汽输送至换热器的壳程中；

水箱，用于接收换热器壳程中所形成的冷凝液；其中，水箱内的冷凝液在冷凝水泵的作用下被输送至预热器的热流侧。

作为一种优选实施方式，上述预热器为板换式换热器。

作为另一优选实施方式，上述的脱气器为塔板式脱气器。

根据本发明的另一具体实施方式，结晶单元包括：

结晶器，具有进液入口、循环入口、循环出口和蒸汽出口；其中，蒸汽出口位于结晶器的顶部，循环入口位于循环出口的上方，进液入口用于接收经蒸发单元初步浓缩后的垃圾渗滤液；

强制循环换热器，具有循环液入口、循环液出口、蒸汽入口以及冷凝水出口；其中，循环液入口通过第一循环管道与结晶器的循环出口进行连接，循环液出口通过第二循环管道与结晶器的循环入口进行连接；强制循环换热器设置在结晶器的正下方或斜下方；

循环泵，设置在第一循环管道上；

蒸汽压缩机，与结晶器的蒸汽出口连通以接收由蒸汽出口所排出的蒸汽，并与强制循环换热器的蒸汽入口连通以将蒸汽输送至强制循环换热器。

作为一种优选实施方式，上述结晶器内腔的顶部设置有除雾器。

更优选地，除雾器为双层除雾器，包括位于下层的折流板和位于上层的丝网。

作为另一优选实施方式，脱盐单元与结晶器底部和/或第一循环管道相连通。

根据本发明的一种具体实施方式，脱盐单元包括双极活塞推料离心机。

本实用新型具有以下优点：首先，采用“软化澄清+过滤+脱碳”的工艺预处理方法，可同时去除垃圾渗漏液的硬度和碱度，极大可能的降低了蒸发与结晶设备结垢的风险；另外，该工艺具有建设成本低，运行操作简便的优点。其次，采用“机械式蒸汽再压缩”技术对浓缩液进行蒸发结晶，二次蒸汽循环向蒸发系统提供热能，系统仅采用电能可实现浓缩液的蒸发浓缩。另外，不需使用氟利昂等传热介质，仅仅使用蒸汽进行换热，既降低了成本，又避免了污染。

附图说明

图1是作为本实用新型一实施例的蒸发结晶系统的结构框图；

图2是作为本实用新型一实施例的蒸发结晶系统中蒸发单元的结构示意图；

图3是作为本实用新型一实施例的蒸发结晶系统中结晶单元的结构示意图。

具体实施方式

图1是作为本实用新型一实施例的用于处理垃圾渗滤液的蒸发结晶系统的结构框图。需要说明的是，为简便起见，其中对该结构框图进行了简化处理。图2是该蒸发结晶系统中蒸发单元的结构示意图；图3是该蒸发结晶系统中结晶单元的结构示意图。

如图1至3所示，本实施例的蒸发结晶系统包括：软化澄清单元1，过滤单元2，脱碳单元3，包括预热器4、脱气器5、蒸发器6、蒸汽压缩机7和水箱12的蒸发单元，包括结晶器8、强制循环换热器9、循环泵901和蒸汽压缩机10的结晶单元，以及包括脱水机11的脱盐单元。其中：

软化澄清单元1用于对垃圾渗滤液进行化学软化处理，去除或降低浓缩液中大量的钙、镁硬度及部分碱度，减少后续工艺中结垢的风险。通过投加氢氧化钠调整渗滤液pH于11-12之间，在该pH范围内，渗滤液中的HCO₃^-全部转换为CO₃^2-，此时CO₃^2-与钙离子反应生成沉淀，而镁离子与氢氧根生成沉淀，通过投加PAM，使悬浮颗粒生成絮状物后去除，通过化学软化的出水碳酸盐硬度可降至0.5mmol/L以内。

过滤单元2用于对垃圾渗滤液进行过滤，以去除软化后浓缩液中的悬浮物。过滤单元2选用双介质过滤器，过滤器上层为无烟煤，下层大小不同的石英砂，石英砂在从上到下的方向上由小到大依次排列，当渗滤液从上流经滤层时，其中部分的固体悬浮物进入上层滤料形成的微小孔眼，受到吸附和机械阻留作用被滤料表面层所截留。过滤器可保证其出水SDI(污染指数)小于5。

脱碳单元3用于去除垃圾渗滤液的碱度。通过投加浓硫酸调整浓缩液pH与4-4.5之间，在pH范围内，浓缩液的HCO₃^-和CO₃^2-全部转换为CO₂，利用鼓风机进行吹脱。通过浓缩液中的残余CO₂含量小于5mg/L。

蒸发单元用于对渗滤液进行初步浓缩，并用机械蒸汽压缩机7对蒸发产生的二次蒸汽进行升温升压再次利用。

结晶单元用于对浓缩液进行进一步浓缩，并用机械蒸汽压缩机10对蒸发产生的二次蒸汽进行升温升压再次利用。

脱盐单元用于对结晶器8中所产生的结晶盐进行固液分离，并将所得到的分离液输送至结晶单元进行循环处理。脱盐单元包括双推料离心脱水机11，浓缩液晶浆通过脱水机进料泵循环送到离心脱水机11。此循环回路可防止泥浆在到离心脱水机11的给料管道发生重力沉淀。脱水机11滤液循环至结晶器8，固体颗粒则由排料口排出进行封装处理。离心脱水机11自带控制系统，以监测和控制脱水操作。

图2是蒸发结晶系统实施例中蒸发单元的结构示意图。蒸发单元的主要目的是对垃圾渗滤液进行初步浓缩。参见图2所示，蒸发单元包括预热器4、脱气器5、蒸发器6、蒸汽压缩机7和水箱12。其中：

预热器4选用板换式换热器预热器，其冷流侧41接收由脱碳单元3处理后的垃圾渗滤液并对该垃圾渗滤液进行预热处理，热流侧42输出蒸发所产生的冷凝液。通过整个系统的物料平衡计算，冷热两侧流量应一致。热流侧42的冷凝液入口温度约为100-105℃，通过整个系统的热平衡计算及板式换热器的优化计算，冷凝液出口温度可达到40℃以下；而冷流侧41浓缩液出水温度可达到80℃左右。

脱气器5选用塔板式，其接收经预热器4预热后的垃圾渗滤液。脱气器5的主要目的是去除浓缩液中的不凝气，利用蒸汽进行吹脱，同时对浓缩液进行加热升温，脱气器5出口温度接近沸点温度。

蒸发器6选用降膜式蒸发器，包括位于上部的布水器62、位于下部的集水槽61以及位于布水器62和集水槽61之间的双管程管壳式换热器63。其中，经脱气器5处理后接近沸点的垃圾渗滤液首先进入集水槽61内，然后在循环泵71的作用下被输送至布水器62中，并由布水器62流至换热器63的管程内进行换热蒸发。

机械蒸汽压缩机7用于接收集水槽61中产生的蒸汽，蒸汽在蒸汽压缩机7中进行升温升压，二次蒸汽获得能量后被输送至换热器63壳程作热源。

水箱12用于接收换热器63壳程中所形成的冷凝液，水箱12内的冷凝液在冷凝水泵121的作用下被输送至预热器4的热流侧42。

图3是蒸发结晶系统实施例中结晶单元的结构示意图。如图3所示，结晶单元包括：结晶器8、强制循环换热器9、循环泵901和蒸汽压缩机10。其中：

结晶器8的主要作用是将经强制循环换热器9加热后的废液(垃圾渗滤液)进行闪蒸和浓缩，以析出结晶盐粒。结晶器8具有进液入口(图中未示出)、循环入口82、循环出口81和蒸汽出口83。其中，进液入口设置在结晶器下部，循环入口82设置在结晶器8上部，循环出口81设置在结晶器8底部，蒸汽出口83设置在结晶器8顶端。另外，在结晶器8内腔的顶部还设置除雾器84，在除雾器84下方设置有用于对除雾器84进行冲洗的冲洗喷头(图中未示出)。除雾器84为双层除雾器，包括位于下层的折流板和位于上层的丝网。

结晶器8的蒸汽出口83蒸汽压缩机10相连通，从而使得蒸汽压缩机10接收由蒸汽出口83所排出的蒸汽。其中，蒸汽压缩机10与强制循环换热器9的蒸汽入口94相连通，以将蒸汽输送至强制循环换热器9。

强制循环换热器9的作用是加热废液，使其过热后进入结晶器8中实现闪蒸。强制循环换热器9为双管程管壳式换热器，其中废液走管程，蒸汽走壳程。具体地，强制循环换热器9具有循环液入口91、循环液出口92、蒸汽入口94以及冷凝水出口93；其中，循环液入口91通过第一循环管道801与结晶器8的循环出口81进行连接，循环液出口92通过第二循环管道802与结晶器8的循环入口82进行连接；并且其中，保证强制循环换热器9内的压力高于结晶器8内的压力，且强制循环换热器9的位置低于结晶器8的位置。循环泵901设置在连接强制循环换热器9和结晶器8的第一循环管道801上，主要作用是提供废液的循环动力。

本实施例的蒸发结晶系统按照以下步骤对垃圾渗滤液进行处理：

步骤1：垃圾渗滤液引入软化澄单元1，以去除浓缩液中的钙、镁硬度；

步骤2：将步骤1中软化后的浓缩液引入过滤单元2进行过滤，以保证蒸发进水的水质要求；

步骤3：步骤2中的滤液通过调节浓缩液的pH值，进入脱碳单元3脱除CO₂，以去除浓缩液的碱度；

步骤4：经过步骤1-3之后，浓缩液的预处理基本完成，浓缩液进入蒸发单元；其中，浓缩液首先经过预热器4进行初步升温，热侧流为步骤X和步骤X产生的冷凝液；

步骤5：经过步骤4预热之后的浓缩液，进入脱气器5，脱气器5主要将浓缩液中的不凝气体排出，并用蒸汽进行再次加热，蒸汽采用步骤X和步骤X的不凝蒸汽；

步骤6：浓缩液经过步骤5后接近于沸点温度，进入蒸发器6蒸发浓缩；

步骤7：蒸发器6产生的二次蒸汽进入机械蒸汽压缩机7，二次蒸汽在压缩机7中获得能量后，返回至蒸发器6换热层，作为热源再次利用，蒸汽换热后产生冷凝水，冷凝水进入步骤4中的预热器4；

步骤8：经过步骤6蒸发浓缩的浓缩液进入结晶器8，浓缩液在强制循环换热器9中获得热量，在结晶器8中进行闪蒸，继续浓缩至结晶盐的析出；

步骤9：结晶器8产生的二次蒸汽进入机械蒸汽压缩机10，二次蒸汽在压缩机10中获得能量后，返回至强制循环换热器9，作为热源再次利用，蒸汽换热后产生冷凝水，冷凝水进入步骤4中的预热器4。

步骤10：浓缩液在结晶器8中进一步蒸发结晶，至浓缩一定倍数后，浓缩液析出晶体，析出晶体通过脱水机11进行分离，分离出的结晶盐进行封装处理，滤液返回至结晶器8。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的范围所涵盖。