一种渗滤液mvr蒸发的组合设备及其处理方法

一种渗滤液mvr蒸发的组合设备及其处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种渗滤液MVR蒸发的组合设备及其处理方法，该设备包括：能量回收装置依次与热井、循环泵及换热设备进水口连接；进水口与该设备内喷淋头连接，喷淋头下方设换热管路，换热管路上端与蒸汽收集设备连接，换热管路中部设蒸汽压缩机，换热管路出口端连产水罐，并设排气口；产水罐经产水泵、能量回收装置和产水水箱连接；循环泵经管路与能量回收装置的浓缩液进水管连接，能量回收装置与浓水水箱连接；换热设备的换热管路经管路与热井连接；蒸汽产生器连在热井与蒸汽收集设备之间；压力计安在换热设备上；控制装置分别与压力计、进水泵、产水泵、浓水泵和蒸汽压缩机电气连接。该设备经多级换热蒸发将渗滤液膜浓缩液转化为可直接回用的回用水。
【专利说明】
一种渗滤液MVR蒸发的组合设备及其处理方法
技术领域
[0001] 本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种渗滤液MVR蒸发的组合设备及 其处理方法。
【背景技术】
[0002] 在过去几十年里，随着我国城市化进程的加快和人口急剧的增加，工业经济的持 续增长和人民生活水平不断的提高，城市生活和工业生产活动中产生的固体废弃物也呈爆 炸式增长的态势。目前国内外对城市生活垃圾的处理方式主要有卫生填埋、焚烧和高温堆 肥。卫生填埋具有处理量大、处理费用低、工艺技术成熟和安全性高等优势，全世界均将其 作为处置城市固体垃圾和大部分工业固体垃圾的首选方法，并且在相当长的一段时间内仍 会是垃圾处理的主要方法。卫生填埋场具有贮存垃圾、隔离污染以及降解污染物等的功能。 但在采用卫生填埋处理固体垃圾时，垃圾在堆放和填埋的过程中，卫生填埋场内有机污染 物生物降解产生的水、垃圾本身含有的水和填埋场界边外部环境入水会汇合成一种高污 染、高毒性和高危害性的废水，即垃圾渗滤液。垃圾渗滤液主要具有有机染物种类多、浓度 高，金属含量高，氮含量高，水量、水质变化范围大，可生化性低等特点，其中污染物浓度极 高，相当于普通城市污水的200~300倍。据统计，垃圾渗滤液中的有机污染物种类近百种， 其中有22种已被我国和美国列为环境优先控制污染物的黑名单。高浓度的有机污染物进入 水体后，将大量消耗水中的溶解氧，导致水体中需氧微生物的死亡，使水质恶化。我国垃圾 污染事故频频发生，其中垃圾渗滤液是主要污染源，所以有效地控制垃圾渗滤液的危害是 当前面临的重要问题。垃圾渗滤液成分复杂、处理难度大、处理成本高，研究处理垃圾渗滤 液的高效方法一直是业界的技术难题。
[0003] 2008年7月1日开始，我国开始实施《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008)，如表1-2所示，把1997年的5项标准提高到了 14项，给现有及新建的垃圾填埋场的运 行管理、设计施工等带来了新的要求。新标准推荐使用"预处理+生物处理+深度处理"工艺 组合处理垃圾渗滤液，如"厌氧池+MBR+NF/R0"为代表的多组合处理工艺。经该多组合处理 工艺处理后，出水的B0D5、NH3-N、TN和重金属可以达到新标准的排放要求，但是难生化降解 有机物形成的CODCr和色度等仍然超标。
[0004] 另外此种多组合处理工艺在应用上具有很大的局限性，主要表现为：
[0005] (1)垃圾渗滤液污染物浓度高，组分复杂，波动范围大，色度、嗅味较高，对生物处 理系统冲击较大。
[0006] (2)影响系统稳定运行因素较多，且只适用于可生化性好的垃圾渗滤液，对难生物 降解的腐殖酸类物质不能做到有效处理。
[0007] (3)建设周期较长，在设计时能有效处理垃圾渗滤液，但是在建成运行时已经在设 计后2~3年，难以在设计最优参数下运行，填埋场渗滤液的可生化性已经大大降低。
[0008] (4)R0/NF进水水质要求高，有机物和无机盐含量不能太高，即使经过生物处理，仍 会有500~800mg/L的⑶D Cr得不到有效处理。R0/NF在开始时就会产生20%~30%的浓缩 液，随着膜再生次数的增加，浓缩液会升高到40%~50%，造成大量的浓缩液无法解决，若 要经过再处理，则处理成本大大增加。
[0009] (5)垃圾渗滤液内无机盐含量较高，致使膜污染严重，减少了膜使用寿命。

【发明内容】

[0010] 基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种渗滤液MVR蒸发的组合设备及 其处理方法，能通过罗茨风机对浓缩液蒸汽进行机械压缩，从而对其原水蒸发，并通过产 水、浓水、不凝气与原水的多级换热，最大程度的利用余热，减少热量损失，降低渗滤液处理 成本。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明提供一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，包括：
[0012]进水栗、能量回收装置、热井、循环栗、换热设备、蒸汽收集设备、蒸汽压缩机、产水 罐、产水栗、产水水箱、浓水水箱、压力计和控制装置;其中，
[0013] 所述能量回收装置设有原水进水管、原水出水管、产水进水管、产水出水管、浓缩 液进水管和浓缩液出水管;所述原水进水管与所述进水栗连接;所述原水出水管与所述热 井连接；
[0014] 所述热井的出水管经所述循环栗与所述换热设备连接；
[0015] 所述换热设备的进水口与该换热设备内的喷淋头连接，所述喷淋头下方设置换热 管路，所述换热管路上端与蒸汽收集设备连接，换热管路中部设置蒸汽压缩机，所述换热管 路的出口端连接所述产水罐，该出口端设置排气口；
[0016] 所述蒸汽收集设备设有初始启动蒸汽供应口；
[0017] 所述产水罐经产水栗与所述能量回收装置的产水进水管连接，所述能量回收装置 的产水出水管与产水水箱连接；
[0018] 所述循环栗的出口端经管路与所述能量回收装置的浓缩液进水管连接，所述能量 回收装置的浓缩液出水管与所述浓水水箱连接；
[0019] 所述换热设备的换热管路经管路与所述热井连接；
[0020] 所述压力计安装在所述换热设备上；
[0021] 所述控制装置分别与压力计、进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机电气连接，根 据换热设备的腔体压力对进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机进行联动控制。
[0022] 本发明还提供一种渗滤液MVR蒸发的组合设备的处理方法，采用本发明所述的组 合设备，包括以下步骤：
[0023] (1)渗滤液膜浓缩液原水通过进水栗进入所述组合设备，在所述组合设备的能量 回收装置中分为两股分别与产水和MVR浓水及不凝气进行换热，之后进入热井；
[0024] (2)热井中的原水通过循环栗从换热设备上部喷淋而下，与换热设备的换热管进 行换热；
[0025] (3)原水蒸发产生的蒸汽经过蒸汽压缩机进行压缩，之后在换热设备的换热管内 与喷淋液进行换热，凝结成产水进入产水罐，再经由产水栗通过与原水换热后进入产水水 箱;垃圾渗滤液中的不凝气体经换热管的不凝气排放口排出；
[0026] (4)热井中原水逐渐被浓缩，按产水流量的10%的浓水回流至能量回收装置与原 水换热后进入浓水水箱排出；
[0027] 上述处理过程中，所述组合设备的控制装置根据换热设备的腔体压力对进水栗、 产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机进行联动控制。
[0028] 本发明的有益效果为:该组合设备通过进水栗、能量回收装置、热井、循环栗、换热 设备、蒸汽收集设备、蒸汽压缩机、产水罐、产水栗、产水水箱、浓水水箱、压力计和控制装置 的有机连接，形成渗滤液MVR蒸发处理的组合设备，能将产水、浓水与原水的多级换热，确保 设备做功集中作用于原液蒸发，将能量耗散降至最低，通过蒸发浓缩，使90%以上的渗滤液 膜浓缩液转化为C0D〈50mg/L的产水，可直接回用或回用于生产过程的各个阶段。
【附图说明】
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 附图。
[0030] 图1为本发明实施例提供的渗滤液MVR蒸发的组合设备构成示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例 仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0032] 如图1所示，本发明实施例提供一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，用于处理垃圾渗 滤液，包括：
[0033] 进水栗1、能量回收装置2、热井3、循环栗4、换热设备5、蒸汽收集设备6、蒸汽压缩 机7、产水罐9、产水栗10、产水水箱11、浓水水箱13、压力计和控制装置;其中，
[0034] 能量回收装置设有原水进水管、原水出水管、产水进水管、产水出水管、浓缩液进 水管和浓缩液出水管;原水进水管与进水栗连接;原水出水管与热井连接；
[0035] 热井的出水管经循环栗与换热设备连接；
[0036] 换热设备的进水口与该换热设备内的喷淋头连接，喷淋头下方设置换热管路，换 热管路上端与蒸汽收集设备连接，换热管路中部设置蒸汽压缩机，换热管路的出口端连接 产水罐，该出口端设置排气口；
[0037] 蒸汽收集设备设有初始启动蒸汽供应口；
[0038] 产水罐经产水栗与能量回收装置的产水进水管连接，能量回收装置的产水出水管 与产水水箱连接；
[0039] 循环栗的出口端经管路与能量回收装置的浓缩液进水管连接，能量回收装置的浓 缩液出水管与浓水水箱连接；
[0040] 换热设备的换热管路经管路与热井连接；
[0041]压力计安装在换热设备上；
[0042]控制装置分别与压力计、进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机电气连接，根据换 热设备的腔体压力对进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机进行联动控制。
[0043]上述组合设备还包括:蒸汽产生器12,连接在热井与蒸汽收集设备的初始启动蒸 汽供应口之间，为设备启动提供初始蒸汽。
[0044] 上述组合设备还包括:深度净化设备8,设在蒸汽收集设备出口侧的所述换热管路 上，对压缩后的蒸汽进行净化。
[0045] 上述组合设备中，能量回收装置采用板式换热器。
[0046] 上述组合设备中，蒸汽压缩机采用罗茨风机。
[0047] 上述组合设备中，控制装置根据换热设备的腔体压力对进水栗、产水栗、浓水栗和 蒸汽压缩机进行联动控制包括：
[0048] 腔体压力小时，蒸汽压缩机的转速低、蒸汽压缩比例小，降低进水栗、产水栗、浓水 栗的流量，使蒸汽压力得以累计;如腔体压力未达到腔体正常压力的一半时，使蒸汽压缩机 的转速降为蒸汽压缩机正常转速的一半，进水栗、产水栗、浓水栗的流量也降为正常流量的 一半；
[0049] 腔体压力大时，蒸汽压缩机的转速高、蒸汽压缩比例大，进水栗、产水栗、浓水栗流 量均大，使设备在最大化换热效率的同时进行高流量产水。如腔体压力超过腔体正常压力 的一半时，使蒸汽压缩机的转速升为蒸汽压缩机正常转速的1.5倍，进水栗、产水栗、浓水栗 的流量也降为正常流量的1.5倍；
[0050] 上述组合设备中，换热设备为设置在底座上的卧式罐体结构，其他设置分别设置 在所述换热设备的周围。这样使得组合设备整体高度降低，结构更紧凑，体积更小，对应用 的空间要求更小。
[0051]本发明实施例还提供一种渗滤液MVR蒸发的组合设备的处理方法，采用上述的组 合设备，包括以下步骤：
[0052] (1)渗滤液膜浓缩液原水通过进水栗进入组合设备，在组合设备的能量回收装置 中分为两股分别与产水和MVR浓水及不凝气进行换热，之后进入热井；
[0053] (2)热井中的原水通过循环栗从换热设备上部喷淋而下，与换热设备的换热管进 行换热；
[0054] (3)原水蒸发产生的蒸汽经过蒸汽压缩机进行压缩，之后在换热设备的换热管内 与喷淋液进行换热，凝结成产水进入产水罐，再经由产水栗通过与原水换热后进入产水水 箱;垃圾渗滤液中的不凝气体经换热管的不凝气排放口排出；
[0055] (4)热井中原水逐渐被浓缩，按产水流量的10%的浓水回流至能量回收装置与原 水换热后进入浓水水箱排出；
[0056]上述处理过程中，组合设备的控制装置根据换热设备的腔体压力对进水栗、产水 栗、浓水栗和蒸汽压缩机进行联动控制。
[0057] 上述处理方法还包括：
[0058]在组合设备启动阶段，通过该组合设备的蒸汽产生器经蒸汽收集设备的初始启动 蒸汽供应口用蒸汽将整个组合设备预热，直至渗滤液产生的压缩蒸汽能维持组合设备自身 蒸发所需热量时，切断蒸汽产生器蒸汽供应。
[0059] 上述处理方法中，控制装置根据换热设备的腔体压力对进水栗、产水栗、浓水栗和 蒸汽压缩机进行联动控制包括：
[0060]腔体压力小时，蒸汽压缩机的转速低、蒸汽压缩比例小，进水栗、产水栗、浓水栗流 量均低，使蒸汽压力得以累计；
[0061] 腔体压力大时，蒸汽压缩机的转速高、蒸汽压缩比例大，进水栗、产水栗、浓水栗流 量均大，使设备在最大化换热效率的同时进行高流量产水。
[0062] 由于渗滤液中钙镁离子与有机物浓度均高，在蒸发浓缩中容易产生以钙盐、镁盐 为晶核粘稠有机物质包裹的油垢，附着在设备之上很难清洗，若不加防范的话会导致设备 换热效率下降，能耗增加直至无法使用。而本发明的渗滤液MVR蒸发的组合设备根据渗滤液 的上述特性采用能量回收装置和换热设备等配合的多级换热手段，通过控制装置调节换热 流量使得原水温度缓慢提升，防止钙盐、镁盐的晶核产生，同时通过循环喷淋的方式使得蒸 发室中有机物浓度分布均匀减少油垢在换热管处积累的现象发生。
[0063] 下面结合具体实施例对本发明的组合设备及方法作进一步说明。
[0064]垃圾渗滤液是污染水资源的重要隐患，常规的垃圾渗滤液处理方式已难以满足水 质安全要求，本发明的组合设备以压汽蒸发技术为核心，是一种开发低耗高效的膜浓缩液 蒸发组合设备，解决了膜浓缩液处理难题，完善整个渗滤液处理工艺。
[0065]本发明所采用的组合设备，通过MVR处理工艺对垃圾渗滤液的具体处理步骤为：
[0066] (1)渗滤液膜浓缩液原水通过原水栗进入MVR组合设备，在设备中分为两股分别与 产水和MVR浓水及不凝气进行换热，之后进入热井。
[0067] (2)热井中的原水通过循环栗从蒸汽产生器上部喷淋而下，与换热管进行换热。 (3)原水蒸发产生的蒸汽经过罗茨风机进行压缩，之后再换热管内与喷淋液进行换热，凝结 成产水进入产水罐，再经由产水栗通过与原水换热后进入产水水箱。此外换热管连有不不 凝气排放口，垃圾渗滤液中的不凝气体(CH 4、H2S等)经由于原水换热后以定期通过排放口排 出系统，避免其在换热管中累积，影响换热效率。
[0068] (4)热井中原水逐渐被浓缩，其中按产水流量的10%作为浓水与原水换热后进入 浓水水箱排出系统。
[0069] (5)在设备启动阶段需要用蒸汽将整个系统预热，直至渗滤液产生的压缩蒸汽可 以维持自身蒸发所需热量时，即可切断外来蒸汽供应。
[0070] (6)组合设备的换热设备的腔体压力与进水栗、产水栗、循环栗、蒸汽收集设备的 罗茨风机转速进行联动。腔体压力小时，罗茨风机转速低、蒸汽压缩比例小，进水栗、产水 栗、浓水栗流量均低，使蒸汽压力得以累计;腔体压力大时，罗茨风机转速高、蒸汽压缩比例 大，进水栗、产水栗、浓水栗流量均大，使设备在最大化换热效率的同时进行高流量产水。
[0071] 以处理某垃圾分拣中心的渗滤液膜浓缩液为例，采用本发明的组合设备和处理工 艺，建设有一台产水规模2t/h的MVR的组合设备，稳定运行后，将MVR的产水与浓水流量调至 10:1，待产水流量稳定后，对产水与浓水水质进行检测，见过如下表1、2所示。产水C0D是原 水的7.5%，经过末端生化处理后C0D与NH 3-N数值均达标，可作为回用水使用。
[0072] 表1 MVR处理效果
[0074] 表2产水生化处理效果
[0076]本发明的组合设备通过多级换热蒸发将渗滤液膜浓缩液转化为回用水，使其可回 用于生产过程的各个阶段。通过产水、浓水与原水的多级换热，确保设备做功集中作用于原 液蒸发，将能量耗散降至最低。通过多级换热的机械蒸汽再压缩的蒸发浓缩方式，使90%以 上的渗滤液膜浓缩液转化为C0D〈50mg/L的产水，可直接回用。
[0077]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
【主权项】
1. 一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，其特征在于，包括： 进水栗、能量回收装置、热井、循环栗、换热设备、蒸汽收集设备、蒸汽压缩机、产水罐、 产水栗、产水水箱、浓水水箱、压力计和控制装置;其中， 所述能量回收装置设有原水进水管、原水出水管、产水进水管、产水出水管、浓缩液进 水管和浓缩液出水管;所述原水进水管与所述进水栗连接;所述原水出水管与所述热井连 接； 所述热井的出水管经所述循环栗与所述换热设备连接； 所述换热设备的进水口与该换热设备内的喷淋头连接，所述喷淋头下方设置换热管 路，所述换热管路上端与蒸汽收集设备连接，换热管路中部设置蒸汽压缩机，所述换热管路 的出口端连接所述产水罐，该出口端设置排气口； 所述蒸汽收集设备设有初始启动蒸汽供应口； 所述产水罐经产水栗与所述能量回收装置的产水进水管连接，所述能量回收装置的产 水出水管与产水水箱连接； 所述循环栗的出口端经管路与所述能量回收装置的浓缩液进水管连接，所述能量回收 装置的浓缩液出水管与所述浓水水箱连接； 所述换热设备的换热管路经管路与所述热井连接； 所述压力计安装在所述换热设备上； 所述控制装置分别与压力计、进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机电气连接，根据换 热设备的腔体压力对进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机进行联动控制。2. 根据权利要求1所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，其特征在于，还包括:蒸汽产 生器，连接在热井与所述蒸汽收集设备的初始启动蒸汽供应口之间。3. 根据权利要求1所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，其特征在于，还包括:深度净 化设备，设在所述蒸汽收集设备出口侧的所述换热管路上。4. 根据权利要求1或2所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，其特征在于，所述能量回 收装置采用板式换热器。5. 根据权利要求1或2所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，其特征在于，所述蒸汽压 缩机采用罗茨风机。6. 根据权利要求1或2所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，其特征在于，所述控制装 置根据换热设备的腔体压力对进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压缩机进行联动控制包括： 腔体压力小时，蒸汽压缩机的转速低、蒸汽压缩比例小，进水栗、产水栗、浓水栗流量均 低，使蒸汽压力得以累计； 腔体压力大时，蒸汽压缩机的转速高、蒸汽压缩比例大，进水栗、产水栗、浓水栗流量均 大，使设备在最大化换热效率的同时进行高流量产水。7. 根据权利要求1或2所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备，其特征在于，所述换热设 备为设置在底座上的卧式罐体结构，其他设置分别设置在所述换热设备的周围。8. -种渗滤液MVR蒸发的组合设备的处理方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项 所述的组合设备，包括以下步骤： (1)渗滤液膜浓缩液原水通过进水栗进入所述组合设备，在所述组合设备的能量回收 装置中分为两股分别与产水和MVR浓水及不凝气进行换热，之后进入热井； (2) 热井中的原水通过循环泵从换热设备上部喷淋而下，与换热设备的换热管进行换 执. ， (3) 原水蒸发产生的蒸汽经过蒸汽压缩机进行压缩，之后在换热设备的换热管内与喷 淋液进行换热，凝结成产水进入产水罐，再经由产水栗通过与原水换热后进入产水水箱;垃 圾渗滤液中的不凝气体经换热管的不凝气排放口排出； (4) 热井中原水逐渐被浓缩，按产水流量的10%的浓水回流至能量回收装置与原水换 热后进入浓水水箱排出； 上述处理过程中，所述组合设备的控制装置根据换热设备的腔体压力对进水栗、产水 栗、浓水栗和蒸汽压缩机进行联动控制。9. 根据权利要求8所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备的处理方法，其特征在于，还 包括： 在所述组合设备启动阶段，通过该组合设备的蒸汽产生器经蒸汽收集设备的初始启动 蒸汽供应口用蒸汽将整个组合设备预热，直至渗滤液产生的压缩蒸汽能维持组合设备自身 蒸发所需热量时，切断蒸汽产生器蒸汽供应。10. 根据权利要求8或9所述的一种渗滤液MVR蒸发的组合设备的处理方法，其特征在 于，所述组合设备的控制装置根据换热设备的腔体压力对进水栗、产水栗、浓水栗和蒸汽压 缩机进行联动控制包括： 腔体压力小时，蒸汽压缩机的转速低、蒸汽压缩比例小，进水栗、产水栗、浓水栗流量均 低，使蒸汽压力得以累计； 腔体压力大时，蒸汽压缩机的转速高、蒸汽压缩比例大，进水栗、产水栗、浓水栗流量均 大，使设备在最大化换热效率的同时进行高流量产水。
【文档编号】B01D1/00GK105999742SQ201610499962
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】姜楠, 姜安平, 张景志, 王凯, 刘金泉, 张文娟
【申请人】北京伊普国际水务有限公司, 北京桑德环境工程有限公司