一种浓液蒸发系统的预处理成套装置的制作方法

1.本发明涉及市政垃圾渗滤液处理废水零排放净化领域，特别是浓液蒸发系统的预处理成套装置。


背景技术：

2.垃圾渗滤液浓液中含有高cod、高nh3-n、高碱度、高硬度、高含盐量，具有水质变化大、不稳定等特点。其含有无机物中阳离子：k

，na

，nh
4
，ca
2
、mg
2
，fe
3
，重金属离子等；阴离子：cl-，so
42-，hco
3-，oh-，no
3-，co
32-，po
33-等；还含有其他无机物sio2，nh3等。垃圾渗滤液浓液中的有机物成分复杂（油类和亲水性）含量较高，主要有烃（石油类）、酚类、糖类、纤维素等。垃圾渗滤液浓缩液不能外送到污水厂或焚烧；需要在本厂内妥善处理，通过采用可靠，经济的技术手段实现废液的零排放。
3.现在，通常采用“蒸发 结晶”的方式，以最低的能耗使得垃圾渗滤液浓液得以蒸发结晶，回用洁净的蒸发冷凝液，而将污染物以干盐泥的方式进行安全填埋，最大程度节约能耗，减少对环境的影响。
4.现有技术中，垃圾渗滤液废水通常直接送入蒸发结晶系统，废水中的成垢离子含量很大，碱度也很高，极容易造成蒸发结晶系统的结垢、腐蚀，影响热量传导，无法保证蒸发结晶系统的正常运行。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种浓液蒸发系统的预处理成套装置。它通过对垃圾渗滤液废水浓缩液的预处理，满足蒸发结晶系统的防垢、防腐、正常传热的要求，同时也是火力发电厂脱硫废水零排放、煤化工废水零排放、化学合成药厂废水零排放备选的预处理保障设备。
6.为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：一种浓液蒸发系统的预处理成套装置，它安装在垃圾渗滤液蒸发结晶系统前。其结构特点是，它包括依次连接的多级加药反应器、消能器、高效沉淀器、微滤膜系统和脱碳反应系统。所述微滤膜系统包括依次连接形成环路的微滤膜浓缩罐、循环泵和微滤膜装置。所述脱碳反应系统包括依次连接的脱碳反应器进水箱、提升泵和脱碳反应器。循环泵能将微滤膜浓缩罐中的悬浮物较低废水直接打入脱碳反应器进水箱，微滤膜装置连接至脱碳反应器进水箱。高效沉淀器和微滤膜浓缩罐分别经污泥泵一、污泥泵二连接至污泥脱水机，脱碳反应器进水箱之前的管路上置有硫酸加入装置。
7.在上述浓液蒸发系统的预处理成套装置中，所述消能器为箱体式结构，进水管连接至箱体内的动能释放腔，由隔板将箱体分为动压室和静压室，箱体侧壁上还分别置有排泥放空管和出水管。
8.在上述浓液蒸发系统的预处理成套装置中，所述脱碳反应器为圆柱体结构，腔体内中部为填料段，下部连接风机，顶部设有出风口。
9.本发明由于采用了上述结构，使用"多级加药反应 消能器 高效沉淀器 微滤膜 脱碳反应器"的物理和化学反应方式，清污分流效果明显，可以大幅度降低废水中硬度、碱度、浊度等会引起设备和管路结垢的物质，出水达到蒸发结晶系统防垢、防腐、正常传热的进料指标要求。本发明成套装置为蒸发结晶这一化工体系中的技术应用到垃圾渗滤液处理废水零排放领域，起到了系统保障的重要作用。
10.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
11.图1为本发明结构示意图；图2为本发明中消能器结构示意图；图3为本发明中脱碳反应器结构示意图。
具体实施方式
12.参看图1至图3，本发明浓液蒸发系统的预处理成套装置，它安装在垃圾渗滤液蒸发结晶系统前。预处理成套装置包括依次连接的多级加药反应器、消能器1、高效沉淀器2、微滤膜系统和脱碳反应系统。微滤膜系统包括依次连接形成环路的微滤膜浓缩罐3、循环泵4和微滤膜装置5；脱碳反应系统包括依次连接的脱碳反应器进水箱6、提升泵7和脱碳反应器8。循环泵4能将微滤膜浓缩罐3中的悬浮物较低废水直接打入脱碳反应器进水箱6，微滤膜装置5连接至脱碳反应器进水箱6。高效沉淀器2和微滤膜浓缩罐3分别经污泥泵一9.1、污泥泵二9.2连接至污泥脱水机10。脱碳反应器8为圆柱体结构，腔体内中部为填料段，下部连接风机11，顶部设有出风口12，脱碳反应器进水箱6之前的管路上置有硫酸加入装置。消能器1为箱体式结构，进水管1.1连接至箱体内的动能释放腔1.2，由隔板1.3将箱体分为动压室1.4和静压室1.5，箱体侧壁上还分别置有排泥放空管1.6和出水管1.7。
13.本发明预处理成套装置的净化机理及处理流程如下：由于垃圾渗滤液的浓液中钙、镁、硅等易结垢的离子含量很高，必须进行预处理，在浓液中投加软化剂以及其它混凝剂等去除水中的硬度、碱度、硅等会引起设备和管路结垢的物质，以降低后续蒸发结晶工艺结垢问题。本发明在多级加药反应器内投加氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、pam等药剂，将水中的钙、镁、硅离子形成共沉淀，经过消能器1消能后缓流进入高效沉淀器2。沉淀后的出水进入微滤膜浓缩罐3，悬浮物较低的废水由泵直接打入脱碳反应器进水箱6，悬浮物较高的废水由泵打入微滤膜浓缩罐3，循环泵4将微滤膜浓缩罐3内的废水打入微滤膜装置5内进行过滤。微滤膜装置5截留下的沉淀物回到微滤膜浓缩罐3内，待微滤膜浓缩罐3中的污泥浓度到达一定程度后，将污泥经污泥泵二9.2排入污泥脱水机10进行脱水。微滤膜装置5的产水进入脱碳反应器进水箱6，废水中加入硫酸进行ph值调节后，进入脱碳反应器8脱除二氧化碳，脱碳后的废水进入后续的蒸发结晶系统。
14.本发明预处理成套装置的主要反应方程式为：根据浓液废水的碱度情况，如果碱度含量远超硬度的含量，选择投加石灰、石膏去除水中的硬度和碱度。
15.水中暂时硬度与消石灰反应：ca(oh)2 co2====caco3$ h2o
ca(oh) 2
ca(hco3) 2
====2caco3$ 2h2o2ca(oh) 2
mg(hco3) 2
====2caco3$ mg(oh) 2
$ 2h2o水中剩余碱度与消石灰和石膏反应：ca(oh)2 caso4 2nahco3====2caco3$ na
2 so4 2h2o如果硬度的含量远超碱度含量，选择投加氢氧化钠、碳酸钠、助凝剂等去除水中的硬度。
16.脱碳反应：co
32- h

==== hco
3-hco
3- h

==== co2↑ꢀ
h2o本发明装置可以大幅度降低硬度、碱度、硅等会引起设备和管路结垢的物质，出水可以达到蒸发结晶系统进料指标要求。
17.本发明装置处理能力：100m3/h以下；本装置处理后出水技术指标：总硬度（以caco3计）＜50mg/l；重碳酸盐（hco
3-）＜60mg/l。
18.本发明装置设计考虑系统运行的灵活性，能在50～110％负荷下正常生产。在实施作业时，各设备之间连接的管道、管件、电缆控制元件等均采用相应的防腐等级，各设备之间的高程按自然流动和加压流动安排合理，高效沉淀器2出水可以跨越微滤膜装置5，全套装置可手动、自动操作。
19.本发明装置的创新点：1、本发明采用“消能器 高效沉淀器”模式，清污分流效果明显，澄清出水ss大幅降低。
20.由于垃圾渗滤液的浓液中钙、镁、硅等离子含量很高，加药絮凝沉淀反应的共沉淀反应产物量较大，同时存在较高含量的微溶物质，普通沉淀器无法做到清水和悬浮物沉降分离。本装置中反应后的浓液以缓流形式进入具有高效澄清结构的高效沉淀器2，完美地解决了沉淀器污泥界面短时间内上升,污泥区污泥浓缩程度不够等普遍存在的实际问题。
21.2、采用微滤膜过滤，进一步大幅度降低浓液出水浊度，保证蒸发结晶系统进料中悬浮物和胶体物的指标要求。
22.微滤膜的结构是膜被浇铸在多孔材料管的内部。含被过滤物质（固体）的水流透过膜后，再透过多孔支撑材料，进入产水侧（水被净化）。被膜截留的固体颗粒在水流的推动下，不会停留在膜的表面，而是在膜表面起到一定的冲刷作用，避免污染物在膜表面停留。
23.错流式微滤作为过滤是为了达到非常好的出水水质可以作为传统的沉降或澄清工艺的补充。微滤利用微孔的膜把废水中的沉淀物分离出来。它不需要沉淀物粒径足够大和比重足够大，当把物质从溶解状态转化为不溶状态后，它是一种更有效的分离方法。与普通的中空纤维超滤不同，微滤膜可以承受很高的污泥浓度2~5%，和很高的ph值，在ph14的条件下也能正常稳定的工作。
24.3、采用二级脱碳反应器8去除浓液中的碱度。
25.由于浓液中含有一定的钙硬度和碱度，co
32
-ꢀ
, hco
3-含量很高，为防止碳酸钙在蒸发系统的进水预热器中结垢，必须去除水中的碱度。因为蒸发器的进料溶液中碳酸钙含量接近或处于饱和浓度，碳酸钙的溶解度随温度升高而降低，所以蒸发系统的预热器预热进水后可能会有固体析出。由于这种特性，碳酸钙可能先在预热器中温度最高的部
分——换热板上形成沉淀，使换热面结垢，降低换热效率。为了防止蒸发器换热管表面形成碳酸钙结垢，需要清除蒸发器进水中的碳酸盐碱度。因此蒸发器进水需要进行酸化，酸化是在脱碳进水水箱中投加浓硫酸。硫酸将碳酸盐及重碳酸盐离子转化为二氧化碳，然后在进水脱气器中去除水中的二氧化碳。
26.本发明装置采用二级空气吹脱法脱碳反应器脱除水中的碱度。水中加酸至ph=4~5后，水中hco
3-及co
32-均转变为co
2 ，根据亨利定律，利用减少水面上的二氧化碳的分压，去除水中的二氧化碳气体。进入脱碳器后co2从水中解吸出来并很快被鼓风机产生的空气脱除。通过二级吹脱完美解决了垃圾渗滤液前端生化处理运行波动带来高碱度的难题。
27.综上所述，本发明成套装置针对垃圾渗滤液处理产生的浓液具有很高的去除ss、硬度、碱度、浊度的能力。经过近4年的实际运行证明，本装置可以将浓液的硬度（以caco3计）从6400mg/l（平均值）下降至33.5 mg/l（平均值），碱度（以hco
3-计）从3640 mg/l（平均值）下降至38.8 mg/l（平均值），为后续的蒸发结晶工艺贡献了基础保证，给蒸发结晶这一化工技术应用到垃圾渗滤液零排放领域提供了强力支撑作用。