專利名稱：一種用于處理含有易揮發(fā)組分的液態(tài)流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理至少一種液態(tài)流體的方法，以及實(shí)施該方法的裝置。越來(lái)越嚴(yán)格的防污指標(biāo)要求在將生活垃圾和工業(yè)垃圾排放以前，根據(jù)很精確的物理一化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)它們進(jìn)行分類。
目前最常用的一種存放無(wú)用物質(zhì)的方法在于將這些物質(zhì)堆放在一個(gè)空腔中。這些通常被認(rèn)為是垃圾的物質(zhì)來(lái)源不同。它們可以來(lái)自家庭，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，它門包括大量的礦物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)。
這些垃圾可能對(duì)環(huán)境有毒，而且具有不同的穩(wěn)定性。因?yàn)椋鼈冎械挠幸恍┮蚱浠瘜W(xué)性能而被認(rèn)為對(duì)環(huán)境有毒，所以它們?nèi)绻麛U(kuò)散到環(huán)境中就有可能嚴(yán)重地危害生態(tài)物質(zhì)。
而且必須最大限度地防止這些組分滲透到土壤中，因此應(yīng)當(dāng)將它們回收，以便日后進(jìn)行處理。
當(dāng)這些垃圾堆積，即它們受到壓縮時(shí)，它們就處于厭氧環(huán)境。這種沒(méi)有氧氣的環(huán)境在第一階段會(huì)促使有機(jī)酸形成，在第二階段會(huì)促使生物氣形成。同時(shí)，形成水溶液(浸濾液)。
這些由混合物構(gòu)成的生物氣的能量較小，但它們?nèi)詫?duì)工業(yè)有開(kāi)采價(jià)值，上述混合物包括二氧化碳，甲烷，水蒸汽，硫化氫，胺，磷化氫。另外，這種生物氣的缺陷在于其腐蝕性和惡心的氣味。在工業(yè)上開(kāi)發(fā)該生物氣的潛在能量以前，由于這些缺陷的存在，所以必須進(jìn)行預(yù)處理，但是這預(yù)處理很難實(shí)施，原因在于這種生物氣的運(yùn)輸費(fèi)用太高，排放地點(diǎn)與處理現(xiàn)場(chǎng)太遠(yuǎn)，而且離潛在的用戶也太遠(yuǎn)。
另外，通常在堆積垃圾的空腔底部進(jìn)行排放來(lái)回收浸濾液。為了保護(hù)環(huán)境，采取了各種加強(qiáng)措施，這些措施規(guī)定要將這些洞穴變成能夠防止向土壤滲入的洞穴。這種不滲入的措施在于將洞穴的內(nèi)表面上涂敷粘土和/或塑料保護(hù)層，而這種對(duì)洞穴的保護(hù)措施使得回收的浸濾液比以前有所增加。
除了有水以外，這種浸濾液另外主要包括以下對(duì)環(huán)境有毒的組分以重金屬為基和/或溶于水的鹽為基的組分。因此要求對(duì)其預(yù)先進(jìn)行化學(xué)處理，以便在將其排放到大自然中以前使其含有的環(huán)境污染物成為隋性物質(zhì)。
此外，浸濾液是公知的腐蝕液，例如對(duì)混凝土產(chǎn)生腐蝕。
至今所用的若干方法中，主要缺陷在于性能差，處理液態(tài)垃圾和氣態(tài)垃圾的費(fèi)用高。
因?yàn)?，由于垃圾處理的效率不高，所以使用傳統(tǒng)的生物方法會(huì)使環(huán)境污染物排放到大自然中。
化學(xué)氧化方法要求使用補(bǔ)充反應(yīng)劑(氧化水，臭氧)，它們的含量應(yīng)當(dāng)不變，使其適合于浸濾液中的各化學(xué)組分的不同特性。
最后，對(duì)浸濾液直接進(jìn)行焚燒需要一個(gè)過(guò)濾煙氣的輔助設(shè)備，以便在焚燒期間收集顆粒狀干燥鹽。
另外還要求在既不污染環(huán)境，又不會(huì)對(duì)大自然產(chǎn)生危害的情況下能夠正確、便捷、經(jīng)濟(jì)地對(duì)液態(tài)垃圾和氣態(tài)垃圾同時(shí)進(jìn)行處理，這兩種垃圾不論從毒性和腐蝕生來(lái)看均是環(huán)境污染物，它們的含水量很大，但不存在上面所講的缺陷。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于處理至少一種未經(jīng)處理的液態(tài)流體的方法，這種流體的含水量很大，而且包括一種易揮發(fā)組分和一種重組分，為的是將這兩種組分分離開(kāi)。
本發(fā)明的方法在于a)點(diǎn)燃至少一種氣態(tài)流體，以便產(chǎn)生一種燃?xì)?，b)回收燃?xì)獾臒崃?，以便加熱液態(tài)流體，c)使再加熱的液態(tài)流體在加壓條件下循環(huán)，d)利用蒸發(fā)萃取液態(tài)流體中的易揮發(fā)組分，e)通過(guò)然燒使易揮發(fā)組分氧化，和f)萃取濃縮狀態(tài)的重組分所述方法可以對(duì)至少一種液態(tài)流體和至少一種氣態(tài)流體同時(shí)進(jìn)行處理。
本發(fā)明目的的優(yōu)點(diǎn)在于因使用了氣態(tài)流體中的大量能量而可以防止將液態(tài)殘?jiān)l(fā)到環(huán)境中。因?yàn)槔眠@種能量可以將散發(fā)物質(zhì)蒸發(fā)到大氣中。
另外，本發(fā)明目的的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過(guò)使用另一種氣態(tài)垃圾來(lái)處理液態(tài)垃圾，而不需要添加輔助反應(yīng)劑，同時(shí)可以使起初所有液態(tài)垃圾的組分蒸發(fā)。
此外，本發(fā)明的方法通過(guò)將液態(tài)垃圾中的有機(jī)組分燃燒，而不需要添加碳?xì)淙剂暇涂梢詫?duì)所有或部分易揮發(fā)組分進(jìn)行氧化，并且經(jīng)冷凝可以進(jìn)行回收。
本發(fā)明的方法特別適用于液態(tài)流體組分變化的情況，這種情況包括不同的萃取(排放)地點(diǎn)之間的變化以及同一地點(diǎn)或不同地點(diǎn)在不同提取階段之間的變化。與生物方法相反的是，為了獲得最佳性能，本發(fā)明的方法對(duì)液態(tài)流體的生物降解性的變化非常不靈敏。
另外，要求實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備緊湊，這樣便于處理單位的卡車進(jìn)行輸送，由此降低了成本。
本發(fā)明的目的還在于實(shí)施上述方法的處理裝置。
該裝置的特征在于它主要包括-一個(gè)用于至少一種氣態(tài)流體的輸入管；-一個(gè)燃燒室；-一個(gè)包括至少一個(gè)氣/液熱交換器的熱回收回路；-一個(gè)可調(diào)風(fēng)機(jī)，來(lái)自燃燒室的燃?xì)庠谕ㄟ^(guò)熱交換器以后得到冷卻，該風(fēng)機(jī)將該冷卻后的燃?xì)馀诺酱髿庵校?一個(gè)液態(tài)流體的輸入管道；-一個(gè)用于對(duì)液態(tài)流體的易揮發(fā)組分進(jìn)行蒸發(fā)的蒸發(fā)器-一個(gè)用于萃取重組分的的萃取裝置。
液態(tài)流體最好與其易揮發(fā)組分中排出的部分流體一起循環(huán)。
最好氣態(tài)流體在高于約900℃的溫度下，燃燒重組分的溫度最好高于約500℃的溫度。
當(dāng)再循環(huán)時(shí)，液態(tài)流體最好能在加壓下循環(huán)，然后在溫度高于液態(tài)流體的易揮發(fā)組分的蒸發(fā)溫度下將其加熱。
最好回收冷卻到低于約700℃溫度下的燃燒氣體的熱量。最好在約200℃的溫度下將燃燒氣體排放到大氣中。
重組分主要包括重有機(jī)物質(zhì)和溶于水的鹽。在根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行處理以前，重組分的體積約為液態(tài)流體初始體積的1-20％。
本發(fā)明方法中所用的流體最好是生物氣體。這種生物氣體可以包括至少一種氣態(tài)的可燃化合物(例如甲烷)，除了該可燃化合物外，還可以包括至少一種氣態(tài)化合物，這種化合物選自水，空氣，二氧化碳?xì)怏w，硫化合物，胺化合物及它們的混合物。
本發(fā)明方法中所用的流體最好是含有水的浸濾液，另外還可以包括至少一種化合物，這種化合物選自鈉鹽，鉀鹽，鈣鹽，鎂鹽，氯鹽，硫酸鹽，含氮化合物，氨鹽，磷鹽，F(xiàn)e++離子，Mn++離子，Zn++離子，鉻，鉛，銅，鎘，鎳，根據(jù)化學(xué)需氧量進(jìn)行計(jì)量的有機(jī)污染物，根據(jù)生物需氧量進(jìn)行計(jì)量的有機(jī)污染物，所有的有機(jī)碳，以及它們的混合物。
未經(jīng)處理的液態(tài)流體的入口流量是燃燒氣體的出口流量的函數(shù)。
現(xiàn)在結(jié)合附圖描述本發(fā)明。


圖1是可以實(shí)施本發(fā)明方法的裝置的主要元件的示意圖；圖2是可以實(shí)施本發(fā)明方法的第二實(shí)施例的裝置的主要元件的示意圖。
該裝置在圖1中用標(biāo)號(hào)1表示。該裝置包括一個(gè)生物氣的進(jìn)口管2。該管道2與燃燒室4的下部3連接。熱氣體的排放管道5與燃燒室4的上部6連接?？諝庖胙b置7與管道5連接。一個(gè)調(diào)節(jié)閥7可以改變輸入空氣的流量。燃燒室4可以是一個(gè)壁爐，一個(gè)焚化爐或其它類似的燃燒設(shè)備。燃燒室4基本為長(zhǎng)形，它的一端有一個(gè)用于燃燒司燃?xì)怏w的裝置?？扇?xì)怏w從其另一端排出。
燃燒室4可以垂直設(shè)置，水平設(shè)置，也可以設(shè)置成與縱軸成一角度“a”，這樣它就可以提供滿足本發(fā)明方法的效率。
將管道5連接到標(biāo)號(hào)8表示的熱交換回路中。該回路包括一個(gè)氣/液熱交換器9，一個(gè)液/液熱交換器10和一個(gè)循環(huán)泵11。
熱交換器9通過(guò)一個(gè)風(fēng)機(jī)12連接到外面。
除此之外，本發(fā)明裝置主要還有一個(gè)標(biāo)號(hào)13表示的回路。
該回路13由熱交換器10，一個(gè)蒸發(fā)器14和一個(gè)萃取浸濾液中的重組分的萃取裝置15構(gòu)成。具有蒸發(fā)室(未示出)的蒸發(fā)器14由耐腐蝕材料制成，例如鋼或合金鋼。根據(jù)需處理的浸濾液化學(xué)特性選擇利料的性能。
熱交換器10的出口16通過(guò)順序相連的多根管道與蒸發(fā)器14相連。蒸發(fā)器14的上部19通過(guò)一根管道在距燃燒火焰足夠距離處與燃燒室4相連，以便使浸濾液中的易揮發(fā)組分和生物氣體得到適當(dāng)且同時(shí)的燃燒。
蒸發(fā)器14的出口20通過(guò)一個(gè)管道泵21的入口21a相連。還有易揮發(fā)化合物的重組分被回收以后進(jìn)行再循環(huán)，泵21的出口21b通過(guò)一根管道與熱交換器10的入口22相連。
輸入管道23通過(guò)泵24向處理裝置供應(yīng)需處理的浸濾液，以便保證需處理的浸濾液的總量不變。泵24的出口24a通過(guò)一根管道與泵21的入口21a相連。
加壓下的未經(jīng)處理的浸濾液溫度為約10℃至30℃。
萃取裝置15通過(guò)一根管道與泵21的出口21b相連。
當(dāng)裝置進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，管道2向燃燒室4的下部3供應(yīng)生物氣。燃燒后的溫度為約900℃以上的熱氣體經(jīng)燃燒室4的上部6排放到熱交換器9中。放出的熱量通過(guò)熱交換回路8傳遞給需處理的浸濾液。
來(lái)自燃燒室4的熱氣體在進(jìn)入熱交換器9以前先由大氣中的空氣冷卻到700℃至200℃左右。熱交換器9出口處的氣體溫度為200℃左右。由于具有水蒸汽，所以在這種溫度下不會(huì)形成混雜氣體。
泵11使液態(tài)流體的回路進(jìn)行循環(huán)，其作用在于在低于175℃的溫度下“防止”熱量因浸濾液的質(zhì)量變化而產(chǎn)生的波動(dòng)，這樣也就避免了待處理浸濾液在熱交換壁處蒸發(fā)，從而防止其內(nèi)壁結(jié)垢。
用熱交換器10加熱過(guò)的待處理的浸濾液經(jīng)加壓在回路13中循環(huán)。
然后該加熱過(guò)的浸濾液在蒸發(fā)器14中蒸發(fā)。
傳出的熱量可以使浸濾液的易揮發(fā)組分蒸發(fā)。在蒸發(fā)期間，產(chǎn)生的帶有一些壓力的易揮發(fā)組分經(jīng)蒸發(fā)器14的上部19排出，以便進(jìn)入沒(méi)有火焰的燃燒室4，從而不影響生物氣的燃燒質(zhì)量。
由水蒸汽攜帶的易揮發(fā)組分在約高于500℃的溫度下氧化。在氧化期間，污染物的分子在氧化溫度下被破壞。在燃燒這種易揮發(fā)組分時(shí)得到的能量與燃燒生物氣時(shí)得到的能量混合，以便象上述那樣進(jìn)行回收。
浸濾液的沒(méi)有蒸發(fā)的重組分是主要成分為有機(jī)物質(zhì)、懸浮固體和鹽的混合物。該組分在蒸發(fā)器14的下部20濃縮，通過(guò)裝置15將其陸續(xù)從設(shè)備中萃取出來(lái)，以便在以后進(jìn)行特殊處理。根據(jù)蒸發(fā)器14內(nèi)的浸濾懸液的溫度決定是否萃取。因?yàn)?，溫度是重組分濃度的函數(shù)。蒸發(fā)器14中的一連串有規(guī)律的溫度分布提供的表達(dá)式可以通過(guò)有規(guī)律的電阻測(cè)量和浸濾液的粘度得到完善。
濃縮的重組分可以含有100g/l的溶解鹽(主要是氯化鈣和氯化鈉)以及重有機(jī)物質(zhì)。
泵21可以使仍然含有易揮發(fā)化合物的重組分進(jìn)行循環(huán)，并使該重組分與未處理的浸濾液混合，所述系統(tǒng)處于加壓狀態(tài)下。
正如圖2可以看到的那樣，熱交換回路8只有一個(gè)氣/液熱交換器9。
在該附圖的情況下，不同流體(液體，氣體)的入口溫度和出口溫度與圖1所示的相同。
浸濾液在通過(guò)熱交換器9時(shí)重新得到加熱，熱交換器入口處的燃燒氣體的溫度為700℃至200℃左右。
權(quán)利要求
1.一種用于處理至少一種未經(jīng)處理的液態(tài)流體的方法，這種流體的含水量很大，而且包括一種易揮發(fā)組分和一種重組分，為的是將這兩種組分分離開(kāi)，本發(fā)明的方法在于-點(diǎn)燃至少一種氣態(tài)流體，以便產(chǎn)生一種燃?xì)猓?回收燃?xì)獾臒崃恳员慵訜嵋簯B(tài)流體，-使再加熱的液態(tài)流體在加壓條件下循環(huán)，-利用蒸發(fā)萃取液態(tài)流體中的易揮發(fā)組分，-使未處理液態(tài)流體與其易揮發(fā)組分中排出的部分流體一起循環(huán)，-通過(guò)燃燒使易揮發(fā)組分氧化，和-萃取濃縮狀態(tài)的重組分，所述方法可以對(duì)至少一種液態(tài)流體和至少一種氣態(tài)流體同時(shí)進(jìn)行處理。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氣態(tài)流體在約900℃以上的溫度下燃燒。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于液態(tài)流體的易揮發(fā)組分在約500℃以上的溫度下燃燒。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于液態(tài)流體先在加壓條件下循環(huán)，然后在比液態(tài)流體的易揮發(fā)組分的蒸發(fā)溫度高的溫度下加熱。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對(duì)在低于約700℃的溫度下冷卻的燃燒氣體進(jìn)行熱量回收，所述燃?xì)庠诩s200℃的溫度下排放到大氣中。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于含有溶解水的鹽和重有機(jī)物質(zhì)的重組分的體積約為處理前的液態(tài)流體初始體積的約1-20％。
7．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其待征在于氣態(tài)流體是生物氣體，這種生物氣體包括至少一種氣態(tài)的可燃化合物，該可燃化合物與或不與至少一種氣態(tài)化合物結(jié)合，這種化合物選自水，空氣，二氧化碳?xì)怏w，硫化合物，胺化合物及它們的混合物。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于液態(tài)流體是含有水的浸濾液，另外還包括至少一種化合物，這種化合物選自鈉鹽，鉀鹽，鈣鹽，鎂鹽，氯鹽，硫酸鹽，F(xiàn)e++離子，Mn++離子，Zn++離子，鉻，鉛，銅，鎘，鎳，根據(jù)化學(xué)需氧量進(jìn)行計(jì)量的有機(jī)污染物，根據(jù)生物需氧量進(jìn)行計(jì)量的有機(jī)污染物，所有的有機(jī)碳，以及它們的混合物。
9．根據(jù)權(quán)利要求1,2,4或8所述的方法，其特征在于未經(jīng)處理的液態(tài)流體的入口流量是燃燒體的出口流量的函數(shù)。
10．一種實(shí)施上述任一權(quán)利要求所述方法的裝置，其特征在于它主要包括-一個(gè)用于至少一種氣態(tài)流體的輸入管(2)；-一個(gè)燃燒室(4)；-一個(gè)包括至少一個(gè)氣/液熱交換器(9)的熱回收回路(3)；-一個(gè)可調(diào)風(fēng)機(jī)(12)，來(lái)自燃燒室(14)的燃?xì)庠谕ㄟ^(guò)熱交換器(9)以后得到冷卻，該風(fēng)機(jī)將該冷卻后的燃?xì)馀诺酱髿庵校?一個(gè)液態(tài)流體的輸入管道(23)；-一個(gè)用于對(duì)液態(tài)流體的易揮發(fā)組分進(jìn)行蒸發(fā)的蒸發(fā)器(14)；-至少一個(gè)液/液熱交換器(10)-一個(gè)用于萃取重組分的的萃取裝置(15)。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于它還包括至少一個(gè)引入大氣的設(shè)備(7)，該設(shè)備帶有至少一個(gè)通過(guò)用大氣進(jìn)行稀釋對(duì)來(lái)自燃燒室(4)的熱燃?xì)膺M(jìn)行冷卻的調(diào)節(jié)閥(7a)。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于蒸發(fā)器(14)包括a)一個(gè)由上部(19)和一個(gè)下部(20)構(gòu)成的蒸發(fā)室，易揮發(fā)組分從該蒸發(fā)室上部排放到燃燒室(4)中進(jìn)行焚燒，仍含有易揮發(fā)組分化合物的重組分從該下部得到回收，然后進(jìn)行再循環(huán)，b)一個(gè)用于輸入溫度為約10至30℃的未處理的加壓液態(tài)流體的泵(24)，以便將待處理的液態(tài)流體總量保持在恒定值，c)一個(gè)循環(huán)泵(21)，它可以使仍含有易揮發(fā)組分化合物的重組分進(jìn)行循環(huán)，并使其與未處理的液態(tài)流體進(jìn)行混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理至少一種未經(jīng)處理的液態(tài)流體(23)的方法,這種流體的含水量很大,而且包括一種易揮發(fā)組分和一種重組分,為的是將這兩種組分分離開(kāi)。本發(fā)明的方法在于:點(diǎn)燃至少一種氣態(tài)流體(2),回收燃燒產(chǎn)生的熱量以便隨后加熱液態(tài)流體。使加熱的液態(tài)流體處于加壓下,然后使其降壓,以便分離重組分和易揮發(fā)的組分。將易揮發(fā)組分與氣態(tài)流體一起燃燒。萃取重組分,使其經(jīng)受后續(xù)處理。本發(fā)明還涉及一種實(shí)施上述處理方法的裝置。
文檔編號(hào)C02F9/08GK1298371SQ9980560
公開(kāi)日2001年6月6日 申請(qǐng)日期1999年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月30日
發(fā)明者J·F·諾格雷特, B·萊菲布夫雷, J·G·諾特爾特爾斯, J·P·萊格利瑟 申請(qǐng)人:薩普工業(yè)公司