一种渗滤液浓缩液MVR蒸发预处理的装置与系统的制作方法

一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置与系统
技术领域
1.本实用新型涉及渗滤液膜浓缩液处理的技术领域，具体涉及一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置与系统。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.渗滤液是城市固体废物在堆放和填埋过程中产生的次生污染物之一，具有污染物种类多、cod浓度高、氨氮浓度高、含有重金属元素等特点。为了满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb 16889-2008)中污染物的排放要求，渗滤液主要处理工艺为“预处理 生化处理 膜处理”，已广泛用于各个规模的渗滤液处理厂。纳滤、反渗透等膜处理过程在产生达标产水的同时，不可避免的产生体积为 10％～30％的浓缩液，这种浓缩液富集了大量难降解有机物、无机盐类以及重金属等。
4.机械压缩蒸发技术(mechanical vapor recompression，mvr)广泛用于浓缩液的处理，其原理是将机械能转化为热能，通过机械压缩蒸汽从而提高温度，实现浓缩液的减量化。然而，因浓缩液硬度和碱度较高，是实际生产中换热面结垢和堵塞的主要原因之一，影响mvr设备的正常运行和使用寿命。因此，为缓解结垢和堵塞问题，mvr工艺前必须通过预处理以连续、高效地去除浓缩液中的硬度和碱度。
5.现有技术中，公开了一种用于渗滤液膜浓缩液mvr蒸发的预处理装置。该装置包括调节池、反应水箱装置、用于泥水分离的机械澄清器和用于对渗滤液膜浓缩液脱除碱度的脱碳装置，所述反应水箱装置连接有絮凝剂加药装置，所述机械澄清装置的底部与所述反应水箱装置连通，且所述机械澄清装置上端与所述脱碳装置连通，所述脱碳装置连通有mvr蒸发装置。然而发明人研究发现，采用该处理装置处理浓缩液时存在一定的缺陷，机械澄清器对胶体状、细颗粒沉淀物的分离效果十分有限，且工序过于繁杂，装置占地大，造价高，该方法不适合浓缩液的预处理。
6.发明人前期改设计了一种缓解填埋场浓缩液蒸发设备结垢的方法和装置，该工艺通过设置折板沉淀池以缩短污泥沉淀时间，以提高泥水分离效果。但是发明人研究发现，该方法胶体状、细颗粒沉淀物的分离效果有限，不适合大量高含量浓缩液的预处理。因此，在考虑经济性、可操作性和高效等前提下，仍需要进一步研发具有工程应用背景的浓缩液mvr蒸发预处理技术。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术中浓缩液处理过程中，胶体状、细颗粒沉淀物的分离效果有限，不适合大量高含量浓缩液预处理的问题，本实用新型提供一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置与系统，用于降低浓缩液的硬度，实现胶体状、细颗粒沉淀物的有效分离，以满足
mvr蒸发工艺条件。
8.本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：
9.本实用新型第一方面，提供一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，包括依次连接的软化装置、第一过滤装置、第二过滤装置、调节装置；
10.所述第一过滤装置包括碳化硅膜。
11.本实用新型第二方面，提供一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的系统，包括上述的渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，所述渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置与mvr蒸发装置连接。
12.本实用新型一个或多个技术方案具有以下有益效果：
13.(1)本实用新型的软化装置投加氢氧化钠溶液可快速增加ph，并控制反应过程中ph值范围为12-12.5，能够有效去除不同浓度(如ca＝400-1600mg/l； mg＝800-2400mg/l)、不同比例(如高钙低镁、高镁低钙、钙镁相当等)条件下的钙镁离子，在碳化硅膜组件进行浓缩，将胶体状、细颗粒沉淀物浓缩至大颗粒物质，再经过半框压滤器实现泥水分离，整体上系统运行稳定，可大幅度降低运行费用和成本。此外，本实用新型在去除硬度的同时，也能去除大部分有毒金属离子，如ni、sr、mn、cr、cd、zn等。经过本单元的处理，钙镁离子大多以碱式碳酸镁、氢氧化镁、碳酸钙等沉淀下来，硬度的去除效率良好，出水硬度一般＜2-3mmol/l。本实用新型固液分离后，可调节出水ph至4.0-5.0，可降低浓缩液模拟蒸发的结垢量。
14.(2)使用本实用新型渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置时，工序简单、装置占地小，造价小。
附图说明
15.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
16.图1是本实用新型实施例1一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的工艺流程图；
17.图2是本实用新型实施例1一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置中碳化硅膜设备的装置结构示意图；
18.图3是本实用新型实施例1一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置示意图；
19.其中，1、储液罐，2、循环泵，3、碳化硅膜组件，4、反冲洗罐，5、空压机,6、板框压滤装置。
具体实施方式
20.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
22.下面结合实施例对本实用新型进一步说明
23.本实用新型第一方面，提供一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，包括依次连接的软化装置、第一过滤装置、第二过滤装置、调节装置；
24.所述第一过滤装置包括碳化硅膜。
25.在一些实施例中，所述软化装置包括储液装置，储液装置与碱液投加装置连接。
26.在一些实施例中，所述第二过滤装置为板框压滤装置。
27.在一些实施例中，所述调节装置为ph值调节池。
28.在一些实施例中，所述第一过滤装置与反冲洗罐连接，反冲洗罐与软化装置连接；所述反冲洗罐由动力装置提供动力。
29.在一些实施例中，所述动力装置为空压机。
30.在一些实施例中，所述第一过滤装置安装有碳化硅膜清洗装置。
31.在一些实施例中，所述储液装置内设计有ph值检测装置。
32.在一些实施例中，所述储液装置为储液罐，所述储液罐为倒漏斗型。
33.在一些实施例中，一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，包括用于去除硬度的药剂软化罐、用于浓缩的碳化硅膜组件和用于泥水分离的板框压滤器，所述药剂软化罐连接有碱液投加装置和储液罐，所述碳化硅膜组件与储液罐连通，碳化硅膜组件实现胶体状、细颗粒沉淀物的再次浓缩，运行过程中包括内循环、浓缩液循环、连续运行和膜清洗等四步，浓缩后的沉淀物经板框压滤器实现泥水分离，框压滤器出水与碳化硅膜运行过程中上清液均进入调节池，调节ph后进入储水箱，储水箱连通mvr蒸发装置。
34.在一些实施例中，一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，包括药剂软化装置，软化罐内注满浓缩液，将药剂与浓缩液在软化罐内进行搅拌混合，药剂为氢氧化钠溶液，软化罐出水与碳化硅膜组件的储液罐连通。
35.本实用新型中通过药剂处理浓缩液的过程，氢氧化钠含有氢氧根离子，可以快速的提高液体中的ph，能够使钙、镁等硬度离子形成胶体状、细颗粒沉淀物，这些沉淀物主要为碱式碳酸镁、氢氧化镁、碳酸钙等。
36.在本实用新型的一些实施方式中，氢氧化钠溶液的质量浓度为25-35％；进一步为28-32％；更进一步为30-32％。氢氧化钠溶液的投加量为10-20l/吨浓缩液。氢氧化钠提高混合溶液中的ph，氢氧化钠提供氢氧根，一般用于钙、镁离子、氢氧根离子及碳酸氢根反应生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀(方程1)；也能是镁离子、碳酸氢根及氢氧根离子反应生成碱式碳酸镁(方程2)，两个反应中，方程如下：
37.hco
3- 3oh- ca
2
mg
2
→
mg(oh)2↓
caco3↓
h2o
ꢀꢀꢀ
(方程1)
38.4co
3- 5mg
2
2oh- 4h2o
→
mg5(co3)4(oh)2·
4h2o
↓ꢀꢀꢀ
(方程2)
39.在本实用新型的一些实施方式中，软化罐设有搅拌桨，其搅拌时间为10-20 min，以实现氢氧根离子与浓缩液中钙镁离子充分反应，然后排入储液罐。
40.在本实用新型的一些实施方式中，混合的过程中ph值控制范围为12-12.5，使钙镁离子迅速形成氢氧化镁和碳酸钙等沉淀物。
41.在一些实施例中，一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置与方法，包括与软化罐连接的储液罐、循环泵、碳化硅膜组件、反冲洗罐、空压机。
42.本实用新型中通过循环泵将软化后的泥水混合物泵入碳化硅膜设备的储液罐内，
碳化硅膜组件中设置微米级膜碳化硅陶瓷膜，截留微米级胶体物质和颗粒物，小分子物质则垂直向透过膜层。
43.本实用新型中碳化硅膜组件的运行包括内循环、浓缩液循环、连续运行和膜清洗等四步。运行过程中清液沿垂直向透过膜层进入清液管道内外排，浓液沿膜内错流通道进入浓水管路，回流至储液罐。
44.内循环时浓水侧产水侧外排阀全开，设备保持通路状态，回流至储液罐，产水外排至调节池；当储液罐内液位下降40-60％时，启动浓缩液循环，将浓水回流至储液罐，产水外排至调节池；连续运行时浓水回流，定期排泥，产水外排至调节池；运行过程中膜通量减小时要进行清洗，所用的清洗方式为先氨基磺酸洗，然后次氯酸钠清洗。
45.在本实用新型的一些实施方式中，碳化硅膜组件与反冲洗罐连接，定期反冲洗，反冲洗罐动力由空压机供给，运行10-20min，气洗2-8s。
46.在本实用新型的一些实施方式中，碳化硅膜组件膜通量降低至150-250 l/m
×
h时，要进行清洗，清洗方式为先ph 2-3的氨基磺酸洗，然后投加量为5-15％次氯酸钠清洗。
47.在本实用新型的一些实施方式中，碳化硅膜组件产水与调节池连接，进入调节池。
48.在本实用新型的一些实施方式中，碳化硅膜组件连续运行结束后，浓缩后泥水混合物与板框压滤器连接，进入板框压滤器，进行泥水分离。
49.一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，包括板框压滤器，与碳化硅膜组件的储液罐连通，板框压滤器出水与调节池连通。
50.在本实用新型的一些实施方式中，板框压滤器所用进料方式为中进，进料泵为螺杆泵。
51.在本实用新型的一些实施方式中，板框压滤器进料时间为40-60min，进料量为0.3-0.6m3，进料压力为8-10kg/cm2。
52.在本实用新型的一些实施方式中，板框压滤器进料时间40-60min，压滤时间10-30min，压力松开时间为1-3min，卸料时间1-3min，单机循环65-75min。
53.在本实用新型的一些实施方式中，板框压滤器滤饼成型情况良好，泥饼含水率在30-40％。
54.在一些实施例中，一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，包括调节池及 ph回调的过程。
55.在本实用新型的一些实施方式中，碳化硅膜组件和板框压滤器出水均进入调节池，进行ph回调，经过ph回调减少蒸发结垢量。
56.在本实用新型的一些实施方式中，ph回调中加入盐酸溶液，盐酸溶液的质量浓度为10-20％。加入盐酸，进行中和剩余氢氧根离子。
57.在本实用新型的一些实施方式中，ph回调至ph为4.0-5.0。调节到酸性条件下可降低后续蒸发过程中残渣量和矿物特性。
58.本实用新型第二方面，提供一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的系统，包括上述的渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，所述渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置与mvr蒸发装置连接。
59.实施例1
60.一种渗滤液浓缩液mvr蒸发预处理的装置，包括依次连接的软化装置、第一过滤装
置、第二过滤装置、调节装置；
61.所述第一过滤装置包括碳化硅膜。软化装置中可以投加碱液，去除浓缩液的硬度，第一过滤装置利用碳化硅膜进行过滤，实现胶体状、细颗粒沉淀物等的去除，第二过滤装置实现泥水分离，调节装置中可以加入酸液，进行中和剩余氢氧根离子
62.所述软化装置包括储液装置、碱液投加装置，所述储液装置为储液罐1。
63.所述第一过滤装置为碳化硅膜组件3，所述碳化硅膜组件3可以是将常规的膜过滤器中的滤膜替换为碳化硅膜。
64.所述第二过滤装置为板框压滤装6。
65.所述调节装置为ph值调节池。
66.所述第一过滤装置与反冲洗罐4连接，反冲洗罐4与软化装置连接；所述反冲洗罐由动力装置提供动力。反冲洗后的液体进入储液罐1进行处理。
67.所述动力装置为空压机5。
68.所述储液罐1内设计有ph值检测装置。
69.所述储液罐1与碳化硅膜组件3之间安装有循环泵2。
70.实施例2
71.某浓缩液样品，具体水质参数为ph＝8.1，ca
2
＝689mg/l，mg
2
＝406mg/l，重碳酸盐＝2560mg/l，总硬度14.8mmol/l。
72.采用本实用新型的处理装置对浓缩液进行处理，向软化罐投加32％的氢氧化钠溶液，投加量为15l/吨浓缩液，开启软化罐搅拌器，搅拌15min，控制反应过程中ph值控制范围为12.5，开启排水阀，使混合液快速进入碳化硅膜设备的储液罐，碳化硅膜组件浓水侧产水侧外排阀全开，设备保持通路状态。
73.启动设备，设定反冲洗时间，其中运行15min，反冲洗5s。储液罐内泥水混合物经循环泵以8.5m3/h流量加压打入碳化硅膜柱，形成错流过滤状态，清液沿垂直向透过膜层进入清液管道内外排，浓液沿膜内错流通道进入浓水管路，回流至储液罐。
74.启动内循环，连续运行6h，膜前压力为1.8bar，膜后压力为0bar，浓水产量为10.5m3/h，产水量为160l/h。
75.当储液罐内液位下降50％时，启动浓缩循环，连续运行6h，膜前压力为1.8 bar，膜后压力为0bar，浓水产量为10.5m3/h，产水量为130l/h。
76.设备连续运行，浓液回流，每2h排泥一次，排泥量约10l，累计运行24 h。运行过程中膜前压力为1.5bar，膜后压力为0bar，浓水产量为10.5m3/h，产水量为120l/h。
77.当碳化硅膜组件膜通量降低至180l/m
×
h时，启动膜清洗，对堵塞的膜进行化学清洗，先氨基磺酸清洗1h(ph调至2.5，氨基磺酸投加量50g/l)，后次氯酸钠清洗1h(投加量10％)。
78.碳化硅膜组件连续运行结束后，浓缩后泥水混合物进入板框压滤器，进行泥水分离。板框压滤器所用滤布型号为750a，进料方式为中进，进料泵为螺杆泵。进料时间为50min，进料量为0.4m3，进料压力为9kg/cm2。板框压滤器压滤时间20min，压力松开时间为2min，卸料时间2min，单机循环74min。板框压滤器滤饼成型情况良好，泥饼含水率在38.5％。
79.碳化硅膜和板框压滤器出水进入调节池，向池体加入浓度为15％的盐酸溶液，调
节ph至5.0。经过实施例2的处理，浓缩液中硬度和碱度得以有效去除(见附表1)，浓缩后的泥水分离效果良好。
80.表1实施例2中预处理前后水质参数变化
[0081][0082]
实施例3
[0083]
某填埋场浓缩液样品，具体水质参数为ph＝7.3，ca
2
＝412mg/l，mg
2
＝20.9 mg/l，重碳酸盐＝2490mg/l，总硬度12.9mmol/l。
[0084]
采用本实用新型的处理装置对浓缩液进行处理，向软化罐投加30％的氢氧化钠溶液，投加量为17l/吨浓缩液，开启软化罐搅拌器，搅拌16min，控制反应过程中ph值控制范围为12.2，开启排水阀，使混合液快速进入碳化硅膜设备的储液罐，碳化硅膜组件浓水侧产水侧外排阀全开，设备保持通路状态。碳化硅膜组件连续运行结束后，浓缩后泥水混合物进入板框压滤器，进行泥水分离。碳化硅膜和板框压滤器出水进入调节池，向池体加入浓度为15％的盐酸溶液，调节ph 至5.0。经过实施例3的处理，浓缩液中硬度和碱度得以有效去除(见附表2)，浓缩后的泥水分离效果良好。
[0085]
附表2实施例3中预处理前后水质参数变化
[0086][0087]
实施例4
[0088]
某填埋场浓缩液样品，具体水质参数为ph＝7.95，ca
2
＝312mg/l，mg
2
＝789 mg/l，重碳酸盐＝2780mg/l，总硬度15.84mmol/l。
[0089]
采用本实用新型的处理装置对浓缩液进行处理，向软化罐投加32％的氢氧化钠溶液，投加量为15l/吨浓缩液，开启软化罐搅拌器，搅拌14min，控制反应过程中ph值控制范围为12.4，开启排水阀，使混合液快速进入碳化硅膜设备的储液罐，碳化硅膜组件浓水侧产水侧外排阀全开，设备保持通路状态。碳化硅膜组件连续运行结束后，浓缩后泥水混合物进入板框压滤器，进行泥水分离。碳化硅膜和板框压滤器出水进入调节池，向池体加入浓度为15％的盐酸溶液，调节ph 至5.0。经过实施例4的处理，浓缩液中硬度和碱度得以有效去除(见附表3)，浓缩后的泥水分离效果良好。
[0090]
表3实施例4中预处理前后水质参数变化
[0091][0092][0093]
上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。