本實(shí)用新型屬于污染物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本實(shí)用新型涉及一種膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置。

背景技術(shù)：

滲濾液指垃圾在堆放和填埋過(guò)程中由于壓實(shí)、發(fā)酵等生物化學(xué)降解作用，同時(shí)在降水和地下水的滲流作用下產(chǎn)生的一種高濃度的有機(jī)或無(wú)機(jī)成份的液體，目前幾乎所有的垃圾滲濾液都來(lái)自于垃圾填埋場(chǎng)和焚燒廠。

垃圾滲濾液由于成分復(fù)雜，含有多種有毒有害的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物，滲濾液中還含有難以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化物，磷酸醋，酚類化合物和苯胺類化合物等。垃圾滲濾液中CODcr、BOD5濃度最高值可達(dá)數(shù)千至幾萬(wàn)，和城市污水相比，濃度高出許多，所以滲濾液不經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的處理、處置是不可以直接排入城市污水處理管道的。一般而言，CODcr、BOD5、BOD5/CODcr隨填埋場(chǎng)的“年齡”增長(zhǎng)而降低，堿度含量則升高。所以對(duì)垃圾滲濾液要經(jīng)過(guò)處理后才能排放。

目前對(duì)填埋場(chǎng)和焚燒廠滲濾液采用綜合處理的方式比較多，一般都采用前期預(yù)處理后先厭氧后好氧處理，然后再超濾、納濾和反滲透。超濾可以將大分子和懸浮物濾出，透過(guò)超濾膜的主要成分為腐殖酸和各種小分子以及Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、CO^2-、SO₄^2-等離子，需要進(jìn)入納濾進(jìn)一步處理；納濾膜將幾乎所有的腐殖酸和二價(jià)及以上離子分離出，分離出的濃縮液約占到進(jìn)入納濾的20％。納濾濃縮液由于鹽分和有機(jī)質(zhì)濃度較高，不容易存放或填埋，需要進(jìn)一步處理。透過(guò)納濾膜的溶液由于含有較高的Na⁺、Cl^-等一價(jià)離子，未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，仍然需要進(jìn)一步處理，因此還需要反滲透過(guò)程。反滲透處理后的清液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后可以排放或用來(lái)公共事業(yè)澆灌等，反滲透濃縮液約占到進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的總量的25％左右，主要成分為Na⁺、Cl^-等一價(jià)離子的溶液。

對(duì)于反滲透濃縮液，由于污染性較低，可以采取自然風(fēng)干后再填埋的方式，但是靠自然風(fēng)干效率較低、占地面積較大；也可以通過(guò)工藝加工成工業(yè)鹽，但是成本較高；還可以通過(guò)熱處理濃縮的方式促使蒸發(fā)，但是選用熱處理工藝不當(dāng)容易造成換熱接觸面結(jié)晶，導(dǎo)致受熱面導(dǎo)熱不均、換熱效果下降。

對(duì)納濾濃縮液的處理，有的工藝采取回流重新進(jìn)入滲濾液處理系統(tǒng)，采取該種方式雖然可以降低腐殖酸的總量，但是隨著循環(huán)次數(shù)增加，Ca²⁺、Mg²⁺、CO^2-、SO₄^2-等離子濃度升高，對(duì)納濾前的滲濾液處理系統(tǒng)造成影響，所以回流也不能最終解決納濾濃縮液；噴入垃圾焚燒爐膛會(huì)對(duì)受熱面造成腐蝕和結(jié)垢損害；回灌到填埋場(chǎng)最終還是要再次進(jìn)入滲濾液。因此各種研究解決納濾濃縮液的處理方法和工藝應(yīng)運(yùn)而生。

納濾濃縮液和反滲透濃縮液統(tǒng)稱膜濃縮液。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)膜濃縮液處置的典型方法有回灌、膜蒸餾、蒸發(fā)、高級(jí)氧化等。但在實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。

回灌法?；毓嗫商岣呋厥章?，增大膜表面沖洗流速；但隨著時(shí)間的推移，回灌的弊端逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)均不同程度出現(xiàn)了污染物的積累，滲濾液電導(dǎo)率升高，膜產(chǎn)水率下降，甚至出現(xiàn)電導(dǎo)率的增高導(dǎo)致膜過(guò)濾失效的問(wèn)題。

膜蒸餾法即浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)技術(shù)。其是一種無(wú)固定傳熱面的蒸發(fā)方式，將燃料與空氣送入緊靠液面或浸沒(méi)在液面之下的燃燒室進(jìn)行完全燃燒，然后將高溫?zé)煔庵苯訃娙胍后w之中以加熱液體。高溫?zé)煔膺M(jìn)入液體后以大量小氣泡形式上升，由于煙氣與液體的混合與攪動(dòng)十分強(qiáng)烈，從而大大強(qiáng)化了傳熱過(guò)程，尾氣在排放之前降至與液體相差不多的溫度，傳熱效率可高達(dá)95％以上。

蒸發(fā)法。蒸發(fā)是指在一定的溫度和壓強(qiáng)下，把混合溶液中的相對(duì)易揮發(fā)的組分分離出去的過(guò)程。蒸發(fā)處理工藝可以將待處理溶液體積濃縮到不足原液體積的2％～10％。蒸發(fā)包括常壓高溫蒸發(fā)和新型熱泵蒸發(fā)等，常壓高溫蒸發(fā)工藝在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)碰到一個(gè)相同的問(wèn)題——設(shè)備的腐蝕。這已成為常壓高溫蒸發(fā)處理垃圾滲濾液或膜濃縮液的最主要的限制因素。新型熱泵蒸發(fā)屬于真空蒸發(fā)，而真空蒸發(fā)方法需配備抽真空設(shè)備，蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)本身也要有較好的承壓性和密封性，因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝及操作要求均較高，系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用也較高，因此也不具備成熟的大規(guī)模應(yīng)用。

高級(jí)氧化法。目前來(lái)說(shuō)，相對(duì)以上幾種技術(shù)，高級(jí)氧化技術(shù)是處理垃圾滲濾液、膜濃縮液比較好的選擇，主要表現(xiàn)在：①高效，高級(jí)氧化技術(shù)降解有機(jī)物的速度非?？?，這是其它幾個(gè)技術(shù)無(wú)法相比的。②產(chǎn)物無(wú)害，高級(jí)氧化法氧化過(guò)程中的中間產(chǎn)物均可以繼續(xù)同羥基自由基反應(yīng)，直至最后完全被氧化成二氧化碳和水，從而達(dá)到了徹底去除TOC、COD的目的。③由于它是一種物理化學(xué)過(guò)程，很容易加以控制，以滿足處理需要。

目前以上方法雖然理論上可行，但是還存在這樣那樣的問(wèn)題，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的資源浪費(fèi)的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的膜濃縮液無(wú)法回收再次利用的技術(shù)問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置，所述裝置包括：

換熱器，所述換熱器用于將蒸汽的熱量傳遞給膜濃縮液，蒸汽加熱膜濃縮液后生成疏水，膜濃縮液經(jīng)過(guò)蒸汽加熱后產(chǎn)生膜濃縮液和水蒸汽的混合物；和，

汽水分離器，所述汽水分離器用于將膜濃縮液經(jīng)過(guò)蒸汽加熱后產(chǎn)生的膜濃縮液和水蒸汽分離。

優(yōu)選地，在所述換熱器上設(shè)有第一液體入口、蒸汽入口、第一液體出口和疏水口；膜濃縮液從所述第一液體入口進(jìn)入所述換熱器，蒸汽從所述蒸汽入口進(jìn)入所述換熱器，蒸汽加熱膜濃縮液后生成的疏水從所述疏水口排出，膜濃縮液經(jīng)過(guò)蒸汽加熱后形成的膜濃縮液和水蒸汽從所述第一液體出口排出。

優(yōu)選地，在所述汽水分離器上設(shè)有第二液體入口、蒸汽出口和排出口；所述第二液體入口與所述第一液體出口相連，用于接收膜濃縮液和水蒸汽的混合物；膜濃縮液和水蒸汽在所述汽水分離器內(nèi)分離之后，分離出來(lái)的水蒸汽通過(guò)所述蒸汽出口排出，分離出來(lái)的濃縮膜濃縮液通過(guò)所述排出口排出。

優(yōu)選地，所述換熱器為管殼式換熱器，所述第一液體入口和所述第一液體出口通過(guò)位于所述換熱器內(nèi)部的傳熱管連接，從而使得膜濃縮液由所述第一液體入口進(jìn)入所述傳熱管內(nèi)，并在所述傳熱管內(nèi)向所述第一液體出口流動(dòng)；蒸汽通過(guò)所述蒸汽入口進(jìn)入所述傳熱管和所述管殼式換熱器殼體之間的空間，在所述傳熱管外流動(dòng)，從而使得膜濃縮液和蒸汽通過(guò)傳熱管完成換熱，蒸汽生成疏水從所述疏水口排出，換熱后的膜濃縮液變成了膜濃縮液和水蒸氣的混合物，并通過(guò)所述第一液體出口排出。

優(yōu)選地，所述膜濃縮液包括納濾濃縮液和反滲透濃縮液。

優(yōu)選地，當(dāng)用于處理納濾濃縮液時(shí)，所述膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置還包括用于對(duì)納濾濃縮液進(jìn)行前置處理的前置處理裝置；所述前置處理裝置包括：

調(diào)節(jié)容器，用于容納納濾濃縮液，在所述調(diào)節(jié)容器內(nèi)加入NaOH，用于降低納濾濃縮液中的Ca²⁺、Mg²⁺，納濾濃縮液在所述調(diào)節(jié)容器內(nèi)分層形成上部清液層和下部濃縮液層，所述下部濃縮液層進(jìn)入所述換熱器；和

腐殖酸膜提取系統(tǒng)，用于吸收所述上部清液層。

本實(shí)用新型提供的膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置采用換熱器+汽水分離串聯(lián)的方式，充分利用了垃圾焚燒產(chǎn)生的蒸汽余熱來(lái)加熱蒸發(fā)膜濃縮液，既利用了蒸汽余熱的能源、減少了耗水量，又將膜濃縮液減量化。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-換熱器；11-第一液體入口；12-蒸汽入口；13-第一液體出口；14-疏水口；2-汽水分離器；21-第二液體入口；22-蒸汽出口；23-排出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置主要包括換熱器1和汽水分離器2。

關(guān)于換熱器1的結(jié)構(gòu)作用詳述如下。在換熱器1的上部設(shè)有第一液體入口11，用于接收膜濃縮液(膜濃縮液可以在一定壓力下輸送進(jìn)入第一液體入口11)，在換熱器1的上部還設(shè)有蒸汽入口12，用于接收蒸汽(該蒸汽可以在一定壓力下輸送進(jìn)入蒸汽入口12)，在換熱器1的下部設(shè)有第一液體出口13和疏水口14。通過(guò)蒸汽入口12輸送到換熱器內(nèi)的蒸汽用于加熱膜濃縮液，蒸汽形成的疏水由疏水口14排出，換熱后的膜濃縮液因?yàn)槭軣岫鴱闹挟a(chǎn)生水蒸汽(實(shí)際上為膜濃縮液因高溫而產(chǎn)生氣泡)，在接近第一液體出口13時(shí)已經(jīng)變成了混有水蒸汽的膜濃縮液(為了與剛進(jìn)入第一液體入口11的膜濃縮液加以區(qū)分，在此將混有水蒸汽的膜濃縮液稱為膜濃縮液與水蒸汽的混合物)，并由第一液體出口13排出。

關(guān)于汽水分離器2的結(jié)構(gòu)作用詳述如下。在汽水分離器2上設(shè)有第二液體入口21、蒸汽出口22和排出口23，第二液體入口21與第一液體出口13相連，用于接收膜濃縮液與水蒸汽的混合物，膜濃縮液與水蒸汽的混合物在汽水分離器2中實(shí)現(xiàn)膜濃縮液與水蒸汽的分離，分離出來(lái)的水蒸汽通過(guò)蒸汽出口22排出，與水蒸汽分離后的膜濃縮液變成了濃縮膜濃縮液并通過(guò)排出口23排出。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型中的換熱器1為管殼式換熱器，第一液體入口11和第一液體出口13通過(guò)位于換熱器1內(nèi)部的傳熱管連接，從而使得膜濃縮液由第一液體入口11進(jìn)入傳熱管內(nèi)，并在傳熱管內(nèi)向第一液體出口13流動(dòng)(即：膜濃縮液為管程流體)；蒸汽通過(guò)蒸汽入口12進(jìn)入傳熱管和管殼式換熱器殼體之間的空間，在傳熱管外流動(dòng)(即：蒸汽為殼程流體)，從而使得膜濃縮液和蒸汽通過(guò)傳熱管完成換熱，蒸汽形成疏水從疏水口14排出，而被加熱過(guò)的膜濃縮液形成的膜濃縮液和水蒸汽的混合物通過(guò)第一液體出口13排出。

本實(shí)用新型提供的膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置采用換熱器+汽水分離串聯(lián)的方式，由蒸汽入口12輸入的蒸汽可以是來(lái)自汽輪機(jī)的蒸汽(包括抽汽和排汽)，利用該蒸汽加熱蒸發(fā)膜濃縮液，既利用了汽輪機(jī)的蒸汽余熱的能源、減少了耗水量，又將膜濃縮液減量化。

為了能夠充分利用資源，從疏水口14排出的疏水可以進(jìn)入汽輪機(jī)低壓加熱器系統(tǒng)回收利用。

以某額定功率12MW、主蒸汽壓力3.85Mpa(g)、主蒸汽溫度395℃的汽輪機(jī)為例，其一抽壓力為1.1MPa(g)、溫度為286℃；二抽壓力為0.74MPa(g)、溫度為237℃；四抽壓力為0.07MPa(g)、溫度為85.7℃，排汽溫度為42℃。從余熱利用的角度出發(fā)，采用汽輪機(jī)越低品質(zhì)的抽汽或排汽來(lái)加熱膜濃縮液，對(duì)整個(gè)垃圾焚燒余熱的熱效率越高。但是由于排汽溫度越低換熱越困難，尤其是當(dāng)蒸汽溫度低于100℃時(shí)需要對(duì)換熱系統(tǒng)的膜濃縮液側(cè)抽真空，導(dǎo)致初投資成本升高、操作困難。所以從經(jīng)濟(jì)性和操作性綜合考慮，優(yōu)先采用汽輪機(jī)一抽和二抽蒸汽，汽輪機(jī)主蒸汽和四抽以及汽輪機(jī)排汽作為利用的次要考慮；也即：汽輪機(jī)一抽或二抽蒸汽(均是在一定壓力下)通過(guò)蒸汽入口12進(jìn)入換熱器1內(nèi)，另外也可以考慮采用蒸汽品質(zhì)更高的主蒸汽或汽包飽和蒸汽。

本實(shí)用新型還包括前置處理裝置(未圖示)，用于對(duì)納濾濃縮液進(jìn)行前置處理，前置處理裝置包括：調(diào)節(jié)容器，用于容納納濾濃縮液，在調(diào)節(jié)容器內(nèi)加入NaOH，用于降低納濾濃縮液中的Ca²⁺、Mg²⁺，納濾濃縮液在調(diào)節(jié)容器內(nèi)分層形成上部清液層和下部濃縮液層；和腐殖酸膜提取系統(tǒng)，用于吸收上部清液層。具體為：首先需要降低納濾濃縮液中的Ca²⁺、Mg²⁺，即在納濾濃縮液中加入NaOH，調(diào)pH值到12，然后靜止沉淀，上部清液調(diào)pH值到7后進(jìn)入腐殖酸膜提取系統(tǒng)。在調(diào)節(jié)容器內(nèi)經(jīng)過(guò)降低納濾濃縮液中的Ca²⁺、Mg²⁺處理和經(jīng)過(guò)腐殖酸膜提取系統(tǒng)處理過(guò)后的納濾濃縮液進(jìn)入本實(shí)用新型的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置。對(duì)于反滲透濃縮液不需要降Ca²⁺、Mg²⁺，可以直接進(jìn)入換熱器1。

如圖1所示，下面以膜濃縮液為例對(duì)本實(shí)用新型的具體工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述：

整個(gè)垃圾焚燒廠發(fā)電效率較低，僅20％左右。如果能夠利用垃圾焚燒余熱蒸發(fā)膜濃縮液，既利用了余熱，又將膜濃縮液進(jìn)一步減量，便于后續(xù)處理。根據(jù)熱力學(xué)第二定律和傳熱機(jī)理理論，蒸汽品質(zhì)越高，傳熱能力越強(qiáng)，換熱速率越快，所需要的換熱面積越小。

膜濃縮液首先進(jìn)入換熱器1，被蒸汽加熱后，產(chǎn)生濃縮膜濃縮液與水蒸汽的混合物，具體濃縮倍率依據(jù)進(jìn)入的膜濃縮液濃度而定，原則是在保證換熱器1內(nèi)膜濃縮液源源不斷進(jìn)入換熱器1內(nèi)的傳熱管的情況下，在傳熱管內(nèi)不發(fā)生結(jié)晶或即使產(chǎn)生結(jié)晶，產(chǎn)生的結(jié)晶也能被迅速帶走而不在傳熱管內(nèi)壁上積累。膜濃縮液經(jīng)換熱器加熱后產(chǎn)生的膜濃縮液與水蒸汽的混合物進(jìn)入汽水分離器2分離，水蒸汽從汽水分離器2頂端的蒸汽出口22排出后冷卻為冷凝液回收，濃縮膜濃縮液自然風(fēng)干或進(jìn)入填埋場(chǎng)。

分析可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：

本實(shí)用新型提供的膜濃縮液的熱蒸發(fā)濃縮處理裝置采用換熱器+汽水分離串聯(lián)的方式，充分利用了垃圾焚燒產(chǎn)生的蒸汽余熱加熱蒸發(fā)膜濃縮液，既利用了蒸汽余熱的能源、減少了耗水量，又將膜濃縮液減量化。

由技術(shù)常識(shí)可知，本實(shí)用新型可以通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開(kāi)的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本實(shí)用新型范圍內(nèi)或在等同于本實(shí)用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實(shí)用新型包含。