一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺及系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112661215 A(43)申请公布日 2021.04.16

(21)申请号 202011328789.5(22)申请日 2020.11.24

(71)申请人 南京万德斯环保科技股份有限公司

地址 211112 江苏省南京市江宁区乾德路

57号(72)发明人 刘军　杨龙　孙少龙　李春泉　

刘彦奎　王英惠　韩珊珊　王艳朋　(74)专利代理机构 南京瑞弘专利商标事务所

(普通合伙) 32249

代理人 秦秋星(51)Int.Cl.

C02F 1/04(2006.01)C02F 11/121(2019.01)C02F 11/127(2019.01)C02F 9/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

C02F 103/06(2006.01)

CN 112661215 A(54)发明名称

一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺及系统

(57)摘要

本发明公开一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺及系统，包括：对垃圾渗滤液膜处理工艺中的纳滤与反渗透浓缩液即母液进行预处理，去除母液中的固废物及其他悬浮颗粒。预处理后进入母液深度提浓脱水步骤中。经除杂后的母液通过泵压入预热器与加热器，加热至目标温度后，从顶部进入蒸发装置，与自下从而上的气体直接接触进行传热与传质。蒸发装置与冷凝装置相连接，顶部馏出的湿热蒸汽从底部直接进入冷凝装置，经自上而下的冷凝水冷凝后得到冷凝液，与纳滤清液混合后进入反渗透系统处理；脱除水份的湿热气体变为冷气体，重新进入蒸发装置，形成闭路气体循环系统。本发明工艺过程简单，安全系数高，设备投资少，能量利用率高，整套工艺自动化程度高。

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权　利　要　求　书

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1.一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：将对来自垃圾渗滤液膜工艺处理后产生的浓缩液母液进行预处理，继而进行预热加热，温度上升后进入蒸发系统，蒸发装置顶部馏出的湿热气体，经冷凝装置收集冷凝液，湿热气体变为冷气体，经引风机返回至蒸发装置；经蒸发后的浓液从蒸发装置底部排出，进行液固分离，液体返回预热加热工序继续处理，固体则进入下一道处理工序。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，所述的预处理采用的设备为自动反冲洗过滤器或板框式压滤机。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，所述的膜工艺浓缩液母液加热升温至60～80℃。

4.根据权利要求1所诉的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，所诉的膜工艺浓缩液母液进料采用喷淋方式，可采用的喷头形式为涡流喷嘴、螺旋喷嘴、飞溅式喷嘴。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，所述的蒸发装置与冷凝装置操作压力均为常压。

6.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，所述的引风机、蒸发装置和冷凝装置之间循环的气体为空气或氮气。

7.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，所述的冷凝系统的冷凝液一部分作为清液排出与纳滤清液混合进入垃圾渗滤液膜工艺中的反渗透工序，一部分作为热源对母液进行预热，回收热量。

8.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，所述的液固分离器采用离心干燥机或板框式压滤机。

9.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，其特征在于，预热加热工序中可采用蒸汽、低品位热源作为热源；冷凝系统中的冷源采用工业循环水，冷凝水可选用工业水或纯水。

10.一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理系统，其特征在于，包括预处理装置、预热器、加热器、蒸发装置、冷凝装置、循环水冷却器、液固分离器和引风机；所述预处理装置的出水口连通预热器的冷侧进口，预处理装置的冷侧出口连接加热器的冷侧进口，加热器的冷侧出口连接蒸发装置的进水口，蒸发装置的出风口连接冷凝装置的进风口，蒸发装置的浓液出口连接液固分离器，液固分离器的出水口连通预热器的冷侧进口，冷凝装置的出水口连接预热器的热侧进口，预热器的热侧出口连接循环水冷却器的进水口，循环水冷却器的出水口连接冷凝装置的进水口，冷凝装置的出风口连接引风机的进风口，引风机的出风口连接蒸发装置的进风口。

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说　明　书

一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺及系统

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技术领域

[0001]本发明涉及一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺及系统，属垃圾渗滤液应用领域。

背景技术

[0002]随着城市建设规模的急剧扩大及人们生活水平的逐步提高，生活垃圾产量越来越大。生活垃圾的减量化、无害化处理已成为我国环境界亟待解决的一个重要问题。垃圾渗滤液的主要组分不仅取决于填埋场的填埋工艺，还取决于填埋场所处理的垃圾种类及其相关

以及垃圾比例，更取决于填埋场的服务时间、气候条件、垃圾压实情况、填埋场所处的阶段、

渗滤液收集导排方式等多种因素。由于上述各种因素的影响，垃圾渗滤液具有水质复杂、污染物浓度高、水量变化大等特点，其变化规律往往难以掌握和控制。同时，渗滤液还具有毒性强、难降解物质多、高氮低磷等水质特性，导致渗滤液处理工艺复杂，增大了渗滤液处理的难度。

[0003]因此，垃圾渗滤液的处理应尽可能适应其特点，选择合理的处理工艺。针对该类废水的处理，早在2010年环保部发布了《生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范》。其中将“预处理+生物处理+膜组件深度处理”作为推荐的垃圾填埋场的垃圾渗滤液主处理工艺，在国内该项工艺已在许多垃圾填埋场得到采用。垃圾渗滤液经过生化处理后，继而经过纳滤与反渗透膜深度处理可以达标排放。在垃圾渗滤液膜处理工艺中，其中纳滤膜可有效截留二价或多价离子以及一些分子量在300以上的有机物，主要为腐殖质类物质，例如腐殖酸和富里酸；而反渗透膜则基本可将全部物质进行有效截留包括一价离子。因此，垃圾渗滤液经过膜处理工艺产生的体积约13％～30％的膜浓缩液具有难降解有机物浓度高、盐分大、可生化性差等特点，直接处理至达标排放难度很大。[0004]膜浓缩液的处理方式主要包括回灌、减量化处理及无害化处理。其中渗滤液浓缩液回灌技术虽然可促进可降解有机物的降解，但同时会导致出水COD、电导率及铵根离子、氯离子的富集。值得关注的是该法可能会造成地下水污染。减量化处理主要基于膜技术与传统蒸发技术。由于浓缩液中含有高浓度腐殖酸与黄腐酸，会导致不可逆的膜污染。此外，浓缩液的高硬度极易在膜处理过程中引起结垢，严重影响膜处理效率。目前，已在垃圾渗滤液浓缩液处理中应用的传统蒸发技术包括单效蒸发、多效蒸发及MVR蒸发等。但在上述技术的运行温度下，浓缩液中富集的氯离子会对设备产生严重腐蚀，同时浓缩液中的高浓度腐殖质与无机盐离子极易导致设备严重的结垢，降低换热效率与蒸发能效比，降低运行稳定性。因此针对上述技术存在的问题及不足，特开发出本申请专利所提出的高效、节能、简单易行的垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺。

发明内容

[0005]本发明的目的在于提出一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺及系统。该处理工艺具有过程简单，安全系数高，能耗低，能量利用率高，设备可操作性强，自动化程度高，清洁

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无污染的特点。[0006]技术方案：

[0007]一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，包括如下步骤：将对来自垃圾渗滤液膜工艺处理后产生的浓缩液母液进行预处理，继而进行预热加热，温度上升后进入蒸发系统，蒸发装置顶部馏出的湿热气体，经冷凝装置收集冷凝液，湿热气体变为冷气体，经引风机返回至蒸发装置；经蒸发后的浓液从蒸发装置底部排出，进行液固分离，液体返回预热加热工序继续处理，固体则进入下一道处理工序。[0008]进一步的：所述的预处理采用的设备为自动反冲洗过滤器或板框式压滤机，优选自动反冲洗过滤器，过滤精度高于30μm。[0009]进一步的：所述的膜工艺浓缩液母液加热升温至60～80℃，最优为80℃。[0010]进一步的：所诉的膜工艺浓缩液母液进料采用喷淋方式，可采用的喷头形式为涡流喷嘴、螺旋喷嘴、飞溅式喷嘴，更优选的是飞溅式喷嘴。[0011]进一步的：所述的蒸发装置与冷凝装置操作压力均为常压。[0012]进一步的：所述的引风机、蒸发装置和冷凝装置之间循环的气体为空气或氮气，最优为氮气。

[0013]进一步的：所述的冷凝系统的冷凝液一部分作为清液排出与纳滤清液混合进入垃圾渗滤液膜工艺中的反渗透工序，一部分作为热源对母液进行预热，回收部分热量。[0014]进一步的：所述的液固分离器采用离心干燥机或板框式压滤机，更优选的为离心干燥机。

[0015]进一步的：所述的蒸发装置与冷凝装置采用高效散堆填料，材质优选PP。蒸发与冷凝装置结构与喷淋塔相似，蒸发装置里被加热的物料自上而下，冷空气自下而上，在填料层相互接触进行气液传质，热源可采用蒸汽或其他低品位热源，包括废热水、蒸汽冷凝水、沼气燃烧等；冷凝装置则是冷凝水自上而下，湿热空气自下而上，在填料层相互接触进行气液传质，冷源为循环水。[0016]进一步的：预热加热工序中可采用蒸汽、低品位热源作为热源。[0017]进一步的：冷凝系统中的冷源可采用工业循环水，冷凝水可选用工业水或纯水。[0018]一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理系统，包括预处理装置、预热器、加热器、蒸发装置、冷凝装置、循环水冷却器、液固分离器和引风机；所述预处理装置的出水口连通预热器的冷侧进口，预处理装置的冷侧出口连接加热器的冷侧进口，加热器的冷侧出口连接蒸发装置的进水口，蒸发装置的出风口连接冷凝装置的进风口，蒸发装置的浓液出口连接液固分离器，液固分离器的出水口连通预热器的冷侧进口，冷凝装置的出水口连接预热器的热侧进口，预热器的热侧出口连接循环水冷却器的进水口，循环水冷却器的出水口连接冷凝装置的进水口，冷凝装置的出风口连接引风机的进风口，引风机的出风口连接蒸发装置的进风口。预热器和加热器均为列管式换热器，壳体与换热管均可以采用非金属材料。[0019]有益效果：本发明采用独立的操作单元对膜工艺处理后的浓缩液进行提浓脱水，不影响原有处理工艺，不产生二次污染，能对渗滤液膜浓缩液进行有效处理，获得近固浓缩液，排出的清液可根据实际处理水质情况选择直接排放或与纳滤清液混合进入反渗透处理工序。本发明通过引入简单的化工操作单元，装置简单易操作，自动化程度高，可随时开停机，维护周期长，设备基建简单，安全系数高。相比于传统工艺，本发明可不受高COD与高盐

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含量的限制，可采用较为廉价的非金属材料，不易结垢，设备投资成本低。同时，加热系统若采用新鲜蒸汽能耗基本可与多效蒸发相当，约0.3t蒸汽/t蒸发量，若充分利用工厂废弃的低品位热量作为热源，则能源的消耗基本可忽略不计。本发明中产生的冷凝液通过预热器回收部分热量，进一步降低了能耗。本发明整套处理工艺采用氮气作为气体循环系统的循环气，增加了设备操作的安全系数。附图说明

[0020]图1是一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺流程图；[0021]其中1是纳滤NF系统，2是反渗透RO系统，3是水箱，4是高压泵，5是浓缩液池，6是砂浆泵，7是预处理装置，8是母液缓冲罐，9是母液泵，10是预热器，11是加热器，12是蒸发装置，13是冷凝装置，14是循环水冷却器，15是冷凝液循环泵，16是清水泵，17是污泥泵，18是液固分离器，19是引风机；

[0022]图2是实施例1的处理工艺流程图；[0023]图3是实施例2的处理工艺流程图。

具体实施方式

[0024]本发明涉及一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理系统，主要包括预处理系统、加热系统、蒸发系统、冷凝系统及气体循环系统。其中加热系统由预热器10和加热器11组成，预热

蒸发系统与冷凝系统相连接，包括蒸发装置12和冷凝装器10 主要用于回收系统部分热量。

置13，装置结构与内部组成元件基本相同。气体循环系统主要采用闭路循环，其主要构件为风机19。以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述[0025]实施例1

[0026]一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，如图2所示，该工艺包括下列步骤：将来自垃圾渗透液膜处理工艺中的纳滤系统1与反渗透系统2的浓缩液母液，处理量约为1000kg/h，其水质主要指标：COD约5000mg/L，电导率为40mS/cm，TDS为10000mg/L。该母液通过砂浆泵6、自动反冲洗过滤器7去除部分大颗粒固体杂质后进入母液缓冲罐8，由母液泵压入预热器10，将温度预热至48℃，然后进入加热器11，使得母液出口温度升至60℃。母液从蒸发装置12顶部以喷淋方式进入，与自下而上的空气直接接触，其中由风机19提供空气，流量约为12000Nm3/h。经气液传热传质，蒸发装置顶部馏出饱和热空气，温度约为58℃。该股物流直接从冷凝装置13底部进入，与自上而下喷淋出的常温纯水接触后，纯水温度上升至约 55℃与空气中的水分进行混合形成冷凝液。出水的主要水质指标为COD约92mg/L，电导率 87μS/cm，TDS约35mg/L，其他指标包括氨氮、总氮等均符合垃圾渗滤液排放标准。因此，一部分冷凝液直接达标排放，一部分回流至预热器10，回收部分热量，经初步冷却后的冷凝液经过循环冷却器进一步冷却至38℃后，作为冷源进入冷凝系统。同时，饱和热空气温度降为40℃，通过风机重新进入蒸发装置12，形成闭路循环系统。蒸发装置与冷凝装置直接相连接，内部气液接触部分均在PP材质的散堆高效填料上实现。另外，经蒸发系统脱水后的浓液以近固液形式从蒸发装置底部排出，经由污泥泵输送进入离心干燥机内进行分离，固体物中除具有结晶盐外，仍含有部分粉末状黑灰，该部分作为固废进进入下道处理工序；液体直接返回至母液罐8，与预处理母液混合重新进入处理工艺。

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实施例2

[0028]一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工艺，如图3所示，该工艺包括下列步骤：将来自垃圾渗透液膜处理工艺中的纳滤系统1与反渗透系统2的浓缩液母液，处理量约为1500kg/h，其水质主要指标：COD约10000mg/L，电导率为50mS/cm，TDS为16000mg/L。该母液通过砂浆泵6、板框式压滤机7去除部分大颗粒固体杂质后进入母液缓冲罐8，由母液泵压入预热器 10，将温度预热至60℃，然后进入加热器11，使得母液出口温度升至80℃。母液从蒸发装置12顶部以喷淋方式进入，与自下而上的空气直接接触，其中由风机19提供空气，流量约为6000Nm3/h。经气液传热传质，蒸发装置顶部馏出饱和热空气，温度约为78℃。该股物流直接从冷凝装置13底部进入，与自上而下喷淋出的常温纯水接触后，纯水温度上升至约75℃与空气中的水分进行混合形成冷凝液。由于母液水质较为复杂且浓度较高，冷凝液无法达到直接排放的标准，且冷凝液温度较高。因此，冷凝液全部回流至预热器10，回收大量热量后，进入循环冷却器进一步冷却至38℃后，一部分作为冷源进入冷凝系统，一部分与纳滤清液

同时，经冷凝装置后饱和热空气温度降为40℃，通过风机进行混合后进入反渗透处理工艺。

重新进入蒸发装置12，形成闭路循环系统。蒸发装置与冷凝装置直接相连接，内部气液接触部分均在PP材质的散堆高效填料上实现。另外，经蒸发系统脱水后的浓液以近固液形式从蒸发装置底部排出，经由污泥泵输送进入离心干燥机内进行分离，固体物中除具有结晶盐外，仍含有部分粉末状黑灰，该部分作为固废进进入下道处理工序；液体直接返回至母液罐8，与预处理母液混合重新进入处理工艺。本实施案例中，由于浓缩液组成复杂，COD与盐含量较高，设备停机后应及时进行清洗，避免换热器及蒸发装置形成盐垢，进而影响设备的正常运行。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

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