申請日2014.02.28

　　公開(公告)日2015.12.30

　　IPC分類號C02F1/04

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理方法，包括以下步驟：將預熱后的熱空氣送入一低溫板式蒸發(fā)裝置的熱空氣進口端;將預熱后的污水送入低溫板式蒸發(fā)裝置的污水進口端;低溫板式蒸發(fā)裝置主要由多層蒸發(fā)板層疊而成，通過流量控制部件使進入其中的污水自上而下形成連續(xù)層流狀液膜，通過空氣預熱組件使進入其中的熱空氣自下而上形成連續(xù)上升氣流，使連續(xù)上升氣流與連續(xù)層流狀液膜進行逆流接觸，連續(xù)上升氣流經(jīng)過多層蒸發(fā)板后最終形成飽和水蒸汽，使其經(jīng)由頂部的熱空氣出口排出;連續(xù)層流狀液膜經(jīng)充分蒸發(fā)后，以結(jié)晶物形式在蒸發(fā)板上析出，未蒸發(fā)完畢的污水將從底部的污水出口排出。本發(fā)明的處理方法投入小、處理效果好、能耗低、綠色環(huán)保。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理方法，包括以下步驟：

　　利用空氣預熱組件對空氣進行預熱處理，將預熱后的熱空氣送入一低溫板式蒸發(fā)裝置的熱空氣進口端;

　　利用污水預熱組件對待處理污水進行預熱處理，將預熱后的污水送入所述低溫板式蒸發(fā)裝置的污水進口端;

　　所述低溫板式蒸發(fā)裝置為多層板式結(jié)構(gòu)，且主要由多層蒸發(fā)板層疊而成，通過污水預熱組件中的流量控制部件使進入低溫板式蒸發(fā)裝置中的污水在多層蒸發(fā)板上自上而下形成連續(xù)層流狀液膜，通過空氣預熱組件使進入低溫板式蒸發(fā)裝置中的熱空氣在多層蒸發(fā)板間自下而上形成連續(xù)上升氣流，在低溫板式蒸發(fā)裝置中使連續(xù)上升氣流與連續(xù)層流狀液膜進行逆流接觸，在逆流接觸過程中，連續(xù)上升氣流使連續(xù)層流狀液膜中的水分不斷蒸發(fā)，連續(xù)上升氣流經(jīng)過多層蒸發(fā)板后最終形成飽和水蒸汽汽流并到達低溫板式蒸發(fā)裝置的頂部區(qū)域，使其經(jīng)由低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)置的熱空氣出口排出;連續(xù)層流狀液膜經(jīng)充分蒸發(fā)后，以結(jié)晶物形式在蒸發(fā)板上析出，將未蒸發(fā)完畢的污水導流至低溫板式蒸發(fā)裝置的底部，并將其從低溫板式蒸發(fā)裝置底部設(shè)置的污水出口排出;

　　所述低溫板式蒸發(fā)裝置內(nèi)的容腔被分隔成蒸發(fā)腔和冷凝回收腔，且蒸發(fā)腔設(shè)于中部，冷凝回收腔設(shè)于蒸發(fā)腔的外圍，在低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)置一冷凝器，使連續(xù)上升氣流經(jīng)過多層蒸發(fā)板后形成的飽和水蒸汽汽流在低溫板式蒸發(fā)裝置頂部凝結(jié)，通過將低溫板式蒸發(fā)裝置頂部的內(nèi)表面設(shè)置成圓錐狀，將形成的冷凝液導流至所述冷凝回收腔。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于：將所述污水進口端設(shè)置在多層蒸發(fā)板的上方，使多層蒸發(fā)板中每一層蒸發(fā)板的一端固定，另一端溢流，且相鄰兩層蒸發(fā)板的固定端和溢流端的位置布置相反，通過多層蒸發(fā)板的結(jié)構(gòu)設(shè)置將連續(xù)層流狀液膜以S形方式向下導流;在每層蒸發(fā)板的溢流端設(shè)置一溢流擋板，通過控制溢流擋板的高度或溢流擋板上開設(shè)的溢流孔的高度，使連續(xù)層流狀液膜在每一層蒸發(fā)板上的液膜厚度自上往下逐級遞減;當連續(xù)層流狀液膜至最底層的蒸發(fā)板時，其液膜厚度控制在以剛好蒸發(fā)完畢為限。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于：將所述多層蒸發(fā)板中每一層蒸發(fā)板的下表面設(shè)置成凹凸式齒狀或波浪狀結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)空氣流量控制器使所述連續(xù)上升氣流在經(jīng)過相鄰兩層蒸發(fā)板之間的氣流通道時形成局部漩渦湍流，并使得熱空氣沿著氣流通道方向在蒸發(fā)板的液膜上方形成多個漩渦式小循環(huán)，使熱空氣與連續(xù)層流狀液膜反復多次地接觸。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征在于：將所述多層蒸發(fā)板設(shè)置成抽屜式組合模塊結(jié)構(gòu)，每一個抽屜為一個可自由組裝拆卸的組合模塊，每一個抽屜由至少一層蒸發(fā)板組成，多個抽屜上下疊加構(gòu)成所述多層蒸發(fā)板的主體結(jié)構(gòu);通過在相鄰兩層蒸發(fā)板之間增加抽屜數(shù)量使連續(xù)層流狀液膜的長度增加，進而延長連續(xù)層流狀液膜在低溫板式蒸發(fā)裝置中的蒸發(fā)時間;或者通過在多層蒸發(fā)板之間減少抽屜數(shù)量使連續(xù)層流狀液膜的長度減小，進而縮短連續(xù)層流狀液膜在低溫板式蒸發(fā)裝置中的蒸發(fā)時間。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于：所述污水預熱組件和空氣預熱組件共用一套熱源供給系統(tǒng)，所述熱源供給系統(tǒng)包括加熱裝置和加熱管路，加熱管路中填充傳熱介質(zhì);先通過加熱裝置使加熱管路中的傳熱介質(zhì)升溫，通過加熱管路的布設(shè)使傳熱介質(zhì)先將熱量傳遞到一加熱水池中，加熱水池中設(shè)有空氣加熱導管，加熱水池將熱量通過空氣加熱導管傳遞到空氣輸送管路中使空氣預熱;通過加熱管路的布設(shè)使經(jīng)過加熱水池熱傳遞后的傳熱介質(zhì)繼續(xù)將熱量傳遞到一污水預熱池中，以對污水進行供熱，經(jīng)過污水預熱池熱傳遞后的傳熱介質(zhì)回流至所述加熱裝置中。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于：所述污水為垃圾滲濾液濃縮液時，所述加熱裝置采用沼氣焚燒鍋爐，該沼氣焚燒鍋爐的沼氣氣源收集自相應的垃圾填埋場;

　　所述污水為高濃度工業(yè)廢水時，所述加熱裝置采用太陽能加熱裝置或者空氣能加熱裝置。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于：在所述冷凝回收腔的底部開設(shè)有冷凝液出口，通過輸送管道將冷凝液出口的冷凝水輸送至一冷凝液儲液池，所述冷凝液儲液池主要由回水池和回水降溫后的出水池兩部分構(gòu)成，將冷凝水先引至回水池，待冷凝水在回水池中降溫后轉(zhuǎn)移至出水池，出水池再通過管道將降溫后的冷凝水引至所述冷凝器的進水口，所述冷凝器為水冷式冷凝器，當冷凝器中的水升溫后再通過其出水口將冷凝水回收至所述回水池中，如此循環(huán)利用。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于：所述低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)置的熱空氣出口與一回收組件連通，將從熱空氣出口排出的熱空氣先引至一汽水分離罐，利用汽水分離罐對帶有余熱的熱空氣進行汽水分離處理，汽水分離后形成的冷凝水可達標排放，分離后的熱空氣繼續(xù)通過管道輸送至低溫板式蒸發(fā)裝置的底部形成循環(huán)，通過空氣預熱組件中的空氣流量控制器對低溫板式蒸發(fā)裝置內(nèi)循環(huán)的氣流量進行控制，多余的空氣通過光催化氧化除臭裝置進行凈化后達標排放。

　　說明書

　　低溫蒸發(fā)高濃度污水的處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種水處理方法，尤其涉及一種可特別適用于城市生活垃圾滲濾液等高濃度 污水的處理方法。

　　背景技術(shù)

　　目前我國生活垃圾滲濾液處理主流的技術(shù)路徑主要有兩種，即碟管式反滲透(DTRO) 技術(shù)和“厭氧+好氧+MBR+NF/RO”組合技術(shù)。這兩種技術(shù)的核心是膜處理，經(jīng)過膜處理 后產(chǎn)生的濃縮液是一種高濃度污染物，其產(chǎn)量大約為處理滲濾液總量的30%。濃縮液的污染 物不僅濃度很高，且成分復雜難以處置，目前還是一個世界級難題。如果回灌至垃圾填埋場 循環(huán)處理，初期有一定的效果，但長期的積累會導致COD和鹽度的富集，使超濾膜的更換頻 率快速上升，從而顯著增加處理成本;如果轉(zhuǎn)移至城市生活污水處理廠處理，只是一種轉(zhuǎn)移 污染的做法，其實際是將高濃度污染物稀釋后排放。

　　垃圾滲濾液的處理難度遠遠超出現(xiàn)有的技術(shù)能力，不達標排放或者直排的現(xiàn)象不同程度 地在各地存在。抽樣調(diào)查顯示，真正能按照(GB16889-2008)標準穩(wěn)定達標排放的垃圾衛(wèi) 生填埋場不足20%，一些生活垃圾處理處置項目成為應付上級環(huán)保部門檢查的“應景”設(shè)施; 滲濾液濃縮液已經(jīng)對地下水、土壤、河道造成嚴重污染，并直接威脅飲用水安全。

　　因此，尋找一種處理效果好、投資省、運營方便、能耗低、運行成本低的濃縮液處理方 法，對于解決垃圾處理技術(shù)瓶頸，保護環(huán)境、減少有害物質(zhì)排放，顯得尤為迫切。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝過程簡單、投入小、處 理效果好、維護運營方便、能耗低、綠色環(huán)保、可實現(xiàn)污染物“零”排放的低溫蒸發(fā)高濃度 污水的處理方法。

　　為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種低溫蒸發(fā)高濃度污水(可用于處理 垃圾滲濾液濃縮液以及與其類似的高濃度工業(yè)廢水等，例如含有重金屬的礦山廢水和冶煉廠 廢水)的處理方法，包括以下步驟：

　　利用空氣預熱組件對空氣進行預熱處理，將預熱后的熱空氣送入一低溫板式蒸發(fā)裝置的 熱空氣進口端;

　　利用污水預熱組件對待處理污水進行預熱處理，將預熱后的污水送入所述低溫板式蒸發(fā) 裝置的污水進口端;

　　所述低溫板式蒸發(fā)裝置為多層板式結(jié)構(gòu)，且主要由多層蒸發(fā)板層疊而成，通過污水預熱 組件中的流量控制部件使進入低溫板式蒸發(fā)裝置中的污水在多層蒸發(fā)板上自上而下形成連續(xù) 層流狀液膜，通過空氣預熱組件使進入低溫板式蒸發(fā)裝置中的熱空氣在多層蒸發(fā)板間自下而 上形成連續(xù)上升氣流，在低溫板式蒸發(fā)裝置中使連續(xù)上升氣流與連續(xù)層流狀液膜進行逆流接 觸，在逆流接觸過程中，連續(xù)上升氣流使連續(xù)層流狀液膜中的水分不斷蒸發(fā)，連續(xù)上升氣流 經(jīng)過多層蒸發(fā)板后最終形成飽和水蒸汽汽流并到達低溫板式蒸發(fā)裝置的頂部區(qū)域，使其經(jīng)由 低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)置的熱空氣出口排出;連續(xù)層流狀液膜經(jīng)充分蒸發(fā)后，以結(jié)晶物形 式在蒸發(fā)板上析出，將未蒸發(fā)完畢的污水導流至低溫板式蒸發(fā)裝置的底部，并將其從低溫板 式蒸發(fā)裝置底部設(shè)置的污水出口排出。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，將所述污水進口端設(shè)置在多層蒸發(fā)板的上方，使多層蒸發(fā) 板中每一層蒸發(fā)板的一端固定，另一端溢流，且相鄰兩層蒸發(fā)板的固定端和溢流端的位置布 置相反，通過多層蒸發(fā)板的結(jié)構(gòu)設(shè)置將連續(xù)層流狀液膜以S形方式向下導流;在每層蒸發(fā)板 的溢流端設(shè)置一溢流擋板，通過控制溢流擋板的高度或溢流擋板上開設(shè)的溢流孔的高度，使 連續(xù)層流狀液膜在每一層蒸發(fā)板上的液膜厚度自上往下逐級遞減;當連續(xù)層流狀液膜至最底 層的蒸發(fā)板時，其液膜厚度控制在以剛好蒸發(fā)完畢為限。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，將所述多層蒸發(fā)板中每一層蒸發(fā)板的下表面設(shè)置成凹凸式 齒狀或波浪狀結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)空氣流量控制器使所述連續(xù)上升氣流在經(jīng)過相鄰兩層蒸發(fā)板之 間的氣流通道時形成局部漩渦湍流，并使得熱空氣沿著氣流通道方向在蒸發(fā)板的液膜上方形 成多個漩渦式小循環(huán)，使熱空氣與連續(xù)層流狀液膜反復多次地接觸。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，將所述多層蒸發(fā)板設(shè)置成抽屜式組合模塊結(jié)構(gòu)，每一個抽 屜為一個可自由組裝拆卸的組合模塊，每一個抽屜由至少一層蒸發(fā)板組成，多個抽屜上下疊 加構(gòu)成所述多層蒸發(fā)板的主體結(jié)構(gòu);通過在相鄰兩層蒸發(fā)板之間增加抽屜數(shù)量使連續(xù)層流狀 液膜的長度增加，進而延長連續(xù)層流狀液膜在低溫板式蒸發(fā)裝置中的蒸發(fā)時間;或者通過在 多層蒸發(fā)板之間減少抽屜數(shù)量使連續(xù)層流狀液膜的長度減小，進而縮短連續(xù)層流狀液膜在低 溫板式蒸發(fā)裝置中的蒸發(fā)時間。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，所述污水預熱組件和空氣預熱組件共用一套熱源供給系統(tǒng)， 所述熱源供給系統(tǒng)包括加熱裝置和加熱管路，加熱管路中填充傳熱介質(zhì);先通過加熱裝置使 加熱管路中的傳熱介質(zhì)升溫，通過加熱管路的布設(shè)使傳熱介質(zhì)先將熱量傳遞到一加熱水池中， 加熱水池中設(shè)有空氣加熱導管，加熱水池將熱量通過空氣加熱導管傳遞到空氣輸送管路中使 空氣預熱;通過加熱管路的布設(shè)使經(jīng)過加熱水池熱傳遞后的傳熱介質(zhì)繼續(xù)將熱量傳遞到一污 水預熱池中，以對污水進行供熱，經(jīng)過污水預熱池熱傳遞后的傳熱介質(zhì)回流至所述加熱裝置 中。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，所述污水為垃圾滲濾液濃縮液時，所述加熱裝置采用沼氣 焚燒鍋爐，該沼氣焚燒鍋爐的沼氣氣源收集自相應的垃圾填埋場;

　　所述污水為高濃度工業(yè)廢水時，所述加熱裝置采用太陽能加熱裝置或者空氣能加熱裝置。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，所述低溫板式蒸發(fā)裝置內(nèi)的容腔被分隔成蒸發(fā)腔和冷凝回 收腔，且蒸發(fā)腔設(shè)于中部，冷凝回收腔設(shè)于蒸發(fā)腔的外圍，在低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)置一 冷凝器，使連續(xù)上升氣流經(jīng)過多層蒸發(fā)板后形成的飽和水蒸汽汽流在低溫板式蒸發(fā)裝置頂部 凝結(jié)，通過將低溫板式蒸發(fā)裝置頂部的內(nèi)表面設(shè)置成圓錐狀，將形成的冷凝液導流至所述冷 凝回收腔。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，在所述冷凝回收腔的底部開設(shè)有冷凝液出口，通過輸送管 道將冷凝液出口的冷凝水輸送至一冷凝液儲液池，所述冷凝液儲液池主要由回水池和回水降 溫后的出水池兩部分構(gòu)成，將冷凝水先引至回水池，待冷凝水在回水池中降溫后轉(zhuǎn)移至出水 池，出水池再通過管道將降溫后的冷凝水引至所述冷凝器的進水口，所述冷凝器為水冷式冷 凝器，當冷凝器中的水升溫后再通過其出水口將冷凝水回收至所述回水池中，如此循環(huán)利用。

　　上述的處理方法中，優(yōu)選的，所述低溫板式蒸發(fā)裝置頂部設(shè)置的熱空氣出口與一回收組 件連通，將從熱空氣出口排出的熱空氣先引至一汽水分離罐，利用汽水分離罐對帶有余熱的 熱空氣進行汽水分離處理，汽水分離后形成的冷凝水可達標排放，分離后的熱空氣繼續(xù)通過 管道輸送至低溫板式蒸發(fā)裝置的底部形成循環(huán)，通過空氣預熱組件中的空氣流量控制器對低 溫板式蒸發(fā)裝置內(nèi)循環(huán)的氣流量進行控制，多余的空氣通過光催化氧化除臭裝置進行凈化后 達標排放。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

　　1.本發(fā)明的處理方法中主要利用了低溫高效蒸發(fā)技術(shù)，其模擬“臺風效應”，利用飽和 水蒸氣遇冷凝結(jié)放熱在低溫板式蒸發(fā)裝置上方局部區(qū)域形成負壓，進而產(chǎn)生一種自然的拉力 使低溫板式蒸發(fā)裝置底部的熱空氣源源不斷上升;在優(yōu)選的方案中通過回收組件的連接，可 使熱空氣在低溫板式蒸發(fā)裝置與回收組件之間形成閉環(huán)回路，循環(huán)往復，從而高效利用空氣 余熱，實現(xiàn)低溫高效蒸發(fā)污水中的水分。

　　2.本發(fā)明的處理方法節(jié)能環(huán)保，通過利用“海水曬鹽”原理，可以在低溫(40℃～60℃) 狀態(tài)下蒸發(fā)污水，與傳統(tǒng)的高溫(100℃～120℃)蒸餾方法相比，不僅節(jié)能，而且環(huán)保，冷 凝水中有害物質(zhì)的含量低，符合國家一級排放標準，不需再次處理即可排放。

　　3.本發(fā)明的處理方法蒸發(fā)效率高，通過在優(yōu)選的技術(shù)方案中利用抽屜式蒸發(fā)板底部的凹 凸式齒狀或波浪狀結(jié)構(gòu)，使上升氣流遇到阻力而形成局部漩渦式小循環(huán)，迫使上升氣流與液 膜多次接觸，顯著提高低溫狀態(tài)下的蒸發(fā)效率。

　　4.本發(fā)明的處理方法可設(shè)計成開放式組合結(jié)構(gòu)，通過采用模塊式設(shè)計，使污水預熱組件、 空氣預熱組件、低溫板式蒸發(fā)裝置和回收組件等均設(shè)置開放式接口，不僅便于各個組件模塊 之間的組裝連接，而且有利于各個組件模塊之間的單獨升級換代。

　　5.本發(fā)明處理方法中的低溫板式蒸發(fā)裝置可進一步設(shè)計成優(yōu)選的組合模塊結(jié)構(gòu)，即單個 低溫板式蒸發(fā)裝置可根據(jù)污水處理量和工藝流程時間長短，以增加或減少抽屜式組合模塊的 數(shù)量，另外還可將多個低溫板式蒸發(fā)裝置進行并聯(lián)，同時分別獨立地進行污水處理，多個低 溫板式蒸發(fā)裝置并聯(lián)后可迅速增加處理量，提高效率，且當其中一臺低溫板式蒸發(fā)裝置在進 行結(jié)晶物的清理時，另外的低溫板式蒸發(fā)裝置可同時運行，以保證污水處理的連續(xù)性，即使 單個模塊出現(xiàn)故障也不影響整個處理裝置的運行。

　　6.本發(fā)明處理方法中的污水預熱組件、空氣預熱組件等使用的熱源均可采用清潔能源， 例如主要是利用生活垃圾填埋場自身產(chǎn)生的沼氣能，開發(fā)使用成本低，且能夠減少溫室氣體 直接排放。如果本發(fā)明處理裝置用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，則可以利用太陽能或者空氣能作為 主要能源。沼氣能源或者太陽能、空氣能均屬于清潔能源領(lǐng)域，符合國家政策導向，且有利 于環(huán)境保護。

　　7.本發(fā)明處理方法的工藝處理過程簡單、投資成本低，能耗低，維護運營簡單方便，經(jīng) 濟效益較好，處理的污水最終產(chǎn)物是約97%的清水和約3%的結(jié)晶物，可實現(xiàn)污染物“零” 排放。