阅读说明：本技术 一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统和方法 (Garbage leachate membrane concentrated solution reduction and recycling treatment system and method ) 是由 黄亚继 戚二兵 袁琦 胡华军 丁守一 樊聪慧 曹彦彦 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统和方法,该处理系统包括浸没燃烧蒸发装置、工业盐制取装置和杂盐资源化装置以及废渣处理装置；工业盐制取装置包括以饱和膜浓缩液制取工业盐KCl、NaCl的强制循环蒸发结晶器、以出强制循环蒸发结晶器的母液制取工业盐NaNO<Sub>3</Sub>、Na<Sub>2</Sub>SO<Sub>4</Sub>的闪蒸降温结晶器和硫酸钠蒸发器,杂盐资源化装置包括反应釜,反应釜内投加有浓硫酸,制取工业盐后产生的杂盐进入反应釜中反应制取NaHSO<Sub>4</Sub>、HCl,反应后的废盐进入废渣处理装置成型以便固化填埋。该处理系统通过浸没燃烧蒸发减量处理膜浓缩液的同时实现工业盐的分离,减少盐在环境中的循环并将其资源化,进一步提高了垃圾渗滤液膜浓缩液处理的经济性和环保性。(Hair brushThe treatment system comprises an immersion combustion evaporation device, an industrial salt preparation device, a miscellaneous salt recycling device and a waste residue treatment device; the industrial salt preparation device comprises a forced circulation evaporative crystallizer for preparing industrial salt KCl and NaCl from a saturated membrane concentrated solution, and a forced circulation evaporative crystallizer mother solution for preparing industrial salt NaNO 3 、Na 2 SO 4 The flash evaporation cooling crystallizer and the sodium sulfate evaporator, the mixed salt recycling device comprises a reaction kettle, concentrated sulfuric acid is added into the reaction kettle, and the mixed salt generated after the industrial salt is prepared enters the reaction kettle to react to prepare NaHSO 4 And HCl, and the waste salt after the reaction enters a waste residue treatment device for molding so as to be solidified and buried. The treatment system realizes separation of industrial salt while reducing treatment membrane concentrated solution through submerged combustion evaporation, reduces circulation of salt in the environment and recycles the salt, and further improves the economical efficiency and environmental protection of treatment of the landfill leachate membrane concentrated solution.)

一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统和方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统与方法，属于有机高盐废液处理技术领域。

背景技术

目前针对垃圾渗滤液膜浓缩液的处理方法主要有：回灌法、高级氧化法、焚烧法等；回灌法处理膜浓缩液虽然具有成本低、操作简单的优势，但回灌过程中盐分及难降解物不断堆积，使得后续处理过程中高盐渗滤液再次进入处理系统，导致渗透压上升，降低膜寿命；高级氧化化法技术选择灵活，但处理成本较高，处理效果难以达到外排标准；膜浓缩液中钙镁离子含量大，焚烧法处理膜浓缩液炉膛容易结垢、腐蚀，焚烧过程中产生的有机气体污染环境。

针对膜浓缩液处理难题，科研工作者提出了蒸发减量处理膜浓缩液的技术方案，蒸发过程中小部分挥发性有机物及氨会进入冷凝液而无机物、大分子有机物和重金属盐则残留在蒸发液中；蒸发法可将膜浓缩液浓缩至十几倍以上，减量处理后的膜浓缩液通过压滤成型送至填埋场或入炉焚烧防止盐分的循环。浸没蒸发所需的能量可来自垃圾填埋场产生的填埋气，通过燃烧填埋气产生高温烟气蒸发膜浓缩液，实现“以废治废”的目的；也可充分利用工业生产中排放的高温烟气，在蒸发减量处理膜浓缩液的同时，可减少飞灰等有害物质的排放。浸没蒸发方法的突出特点：高温气体与液体直接换热，提高了能源的利用效率的同时无间壁传热避免了受热面结垢、腐蚀的风险；由于蒸发过程中水蒸气分压较低，液体在较低的温度下即可沸腾，实现在常压条件下减压蒸发的效果，减压蒸发有利于挥发性有机物的去除。

但对于蒸发后的浓缩液，由于其浓缩倍率加高含盐量大，大量填埋一方面不利于保护环境，另一方面也是资源的浪费。

基于此，亟需探索如何实现浓缩液的进一步资源化利用。

发明内容

发明目的：针对现有技术膜浓缩液传统处理手段效果不理想、同时浸没蒸发法处理过程中减量化、资源化不足的问题，本发明提供一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统，并提供一种利用该系统进行膜浓缩液减量化及资源化处理的方法。

技术方案：本发明所述的一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统，包括浸没燃烧蒸发装置、对蒸发后的饱和膜浓缩液资源化利用的工业盐制取装置和杂盐资源化装置、以及废渣处理装置；所述工业盐制取装置包括以饱和膜浓缩液制取工业盐KCl、NaCl的强制循环蒸发结晶器、以出强制循环蒸发结晶器的母液制取工业盐NaNO₃、Na₂SO₄的闪蒸降温结晶器和硫酸钠蒸发器，所述杂盐资源化装置包括反应釜，反应釜内投加有浓硫酸，闪蒸降温结晶器和硫酸钠蒸发器制取工业盐后产生的杂盐进入反应釜中反应制取NaHSO₄、HCl，反应后的废盐进入废渣处理装置成型以便固化填埋。

优选的，浸没燃烧蒸发装置包括两级SCE器，一级SCE器的饱和膜浓缩液出口分为两路，一路与强制循环蒸发结晶器连接，另一路与二级SCE器连接；二级SCE器还包括杂盐入口，与闪蒸降温结晶器和硫酸钠蒸发器的杂盐出口连接。其中，一级SCE器的浓缩倍率可为5～15倍，二级SCE器的浓缩倍率可为15～25倍。

进一步的，杂盐资源化装置还包括沉降池，沉降池的进液口与二级SCE器连接，沉淀出口连接反应釜，同时澄清液出口连接二级SCE器。更进一步的，废渣处理装置的出液口也与二级SCE器连接，废渣处理过程中产生的废液返回二级SCE器中。

其中，反应釜可为两个，反应釜一中投加有浓硫酸、反应制取NaHSO₄，反应母液进入反应釜二中浓缩后再返回反应釜一中，反应釜二中也会产生HCL。

本发明的处理系统还可包括与浸没燃烧蒸发装置入口连接的混凝沉淀池和催化氧化器，混凝沉淀池用于去除膜浓缩液中硬度粒子、重金属粒子和杂质，出混凝沉淀池的沉淀进入废渣处理装置进行成型，澄清液进入催化氧化器反应、降低有机物含量。

作为优选的，工业盐制取过程中所需蒸汽可来自于浸没燃烧蒸发装置蒸发过程产生的蒸汽；可将浸没燃烧蒸发装置的蒸汽出口与强制循环蒸发结晶器、闪蒸降温结晶器及硫酸钠蒸发器的蒸汽入口分别连接，从而为工业盐制取过程提供蒸汽。

更优的，本发明的处理系统还包括用于净化不凝气的燃烧器、以及用于产生蒸汽的换热器，燃烧器的不凝气入口与强制循环蒸发结晶器、闪蒸降温结晶器及硫酸钠蒸发器的烟气出口连接，换热器的高温烟气入口与燃烧器高温烟气出口连接，且蒸汽出口与强制循环蒸发结晶器、闪蒸降温结晶器及硫酸钠蒸发器的蒸汽入口分别连接、为工业盐制取过程提供蒸汽。浸没燃烧蒸发装置蒸发过程产生的蒸汽中含有有机物，这部分有机物随蒸汽送入工业盐制取装置中，但并不会随蒸汽在工业盐制取装置中换热后冷凝，即不凝气，不凝气送入燃烧器内焚烧净化，燃烧产生的高温烟气送入换热器换热、产生的蒸汽也可提供给工业盐制取过程。

本发明所述的利用上述系统进行垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理的方法，包括如下步骤：

(1)纳滤、反渗透膜浓缩液进入浸没燃烧蒸发装置，蒸发至饱和的膜浓缩液后进入工业盐制取装置的强制循环蒸发结晶器中，同时浸没燃烧蒸发过程中产生的蒸汽送入工业盐制取装置；

(2)在强制循环蒸发结晶器中，饱和膜浓缩液在冷却工段降温冷却析出KCL，在蒸发工段析出NaCL，同时，析出NaCL的母液进入闪蒸降温结晶器和硫酸钠蒸发器内分别制取NaNO₃和Na₂SO₄，产生的杂盐进入杂盐资源化装置的反应釜中；

(3)在反应釜中，杂盐与浓硫酸高温反应、制取NaHSO₄，收集反应过程中产生的HCl；同时，高温反应后的废盐进入废渣处理装置，固化成型后填埋。

优选的，浸没燃烧蒸发装置包括两级SCE器，一级SCE器的饱和膜浓缩液分为两路，一路送入工业盐制取装置中制取工业盐，另一路送入二级SCE器中；杂盐资源化装置还包括沉降池，出一级SCE器的饱和膜浓缩液和出工业盐制取装置的杂盐先进入二级SCE器中，在二级SCE器中高倍浓缩、所得蒸发液经沉降池沉降后，澄清液返回二级SCE器中，沉淀进入反应釜中制取NaHSO₄；废渣处理装置固化成型过程中产生的废液返回二级SCE器中。

工作原理：膜浓缩液进入浸没燃烧蒸发装置中蒸发至饱和后进入强制循环蒸发结晶器，在强制蒸发结晶器中由于KCl和NaCl溶解度的不同，当温度变化时，NaCl的溶解度变化很小，而KCl的溶解度变化相当显著，饱和溶液然后降温冷却析出KCl，离心母液返回到蒸发系统，当母液中Na、K比例达到一定浓度时，NaCl在蒸发工段析出；析出NaCl的母液进入闪蒸降温结晶器和硫酸钠蒸发器内分别制取NaNO₃、Na₂SO₄，冷冻结晶后的母液返回到硫酸钠蒸发器中，杂盐进入杂盐资源化装置，闪蒸降温结晶器后的杂盐也进入杂盐资源化装置；反应釜中投加浓硫酸，高温反应后，产物经冷却结晶后用饱和NaHSO₄洗涤后制取工业级NaHSO₄，收集反应釜中产生的HCl；反应后的废盐经废渣处理装置固化成型后填埋。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统解决了现有技术中垃圾渗滤液处理过程中减量化、资源化不足的问题，通过浸没燃烧蒸发减量处理膜浓缩液的同时实现工业盐的分离，减少盐在环境中的循环并将其资源化，进一步提高了垃圾渗滤液膜浓缩液处理的经济性和环保性。

附图说明

图1为本发明的一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统的流程图，其中，浸没燃烧蒸发装置设置为两级。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的一种垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理系统，主要包括浸没燃烧蒸发(SCE)装置、工业盐制取装置、杂盐资源化装置和废渣处理装置。

如图1，其中，工业盐制取装置包括强制循环蒸发结晶器5、闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7，浸没燃烧蒸发装置中蒸发至饱和的膜浓缩液在强制循环蒸发结晶器5中制取工业盐KCl、NaCl，在强制循环蒸发结晶器5中，当温度变化时，NaCl的溶解度变化很小，而KCl的溶解度变化相当显著，饱和溶液然后降温冷却析出KCl，离心母液返回到蒸发系统，当母液中Na、K比例达到一定浓度时，NaCl在蒸发工段析出；析出NaCl的母液进入闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7中分别制取工业盐NaNO₃、Na₂SO₄；闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7制取工业盐过程中产生的杂盐进入杂盐资源化装置。

杂盐资源化装置包括反应釜10，反应釜10内投加有浓硫酸，杂盐进入反应釜10中，与浓硫酸高温反应可制取工业盐NaHSO₄，同时可收集反应釜中产生的HCl。反应后的废盐进入废渣处理装置成型以便固化填埋。反应釜可为两个，反应釜10中投加有浓硫酸、反应产物制取NaHSO₄，同时反应母液进入反应釜11中浓缩后再返回反应釜10中，两个反应釜中均产生HCL，可收集后资源化利用。

制取NaHSO₄后的反应废盐进入废渣处理装置4固化成型，以便后续填埋；废渣处理装置4可为压滤机。

本发明的处理系统还可包括混凝沉淀池1和催化氧化器2，混凝沉淀池1、催化氧化器2和浸没燃烧蒸发装置依次连接，混凝沉淀池1中添加CaO、MgO、PAC、PAM和NaCO₃等混凝剂、助凝剂，可去除膜浓缩液中的硬度离子、重金属离子和杂质；具体而言，CaO和MgO的投加可与膜浓缩液中的活性硅酸结合、形成硅酸钙、硅酸镁沉淀物，CaO的投加可在水中形成Ca²⁺和OH^-，OH^-易于重金属离子结合，形成重金属氢氧化物沉淀，Ca²⁺的引入也可与CO₃ ^2-、SO₄ ^2-等反应生成难溶盐沉淀下来，同时Ca0和MgO也可作为助凝剂，增加悬浮颗粒碰撞机会，更易形成较大的絮体，在沉淀的同时吸附包裹水体中的胶体与悬浮物；聚合氯化铝(PAC)絮凝剂在水体发生电解、水解等化学反应，再通过有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)等吸附架桥、网捕卷扫作用，将脱稳的悬浮颗粒、有机污染物、重金属离子沉淀物等吸附结合成大的絮凝体，由于重力作用沉淀下来，同时降低水体的色度与浊度；投加NaCO₃是为了去除投加CaO过程中可能进入的过量Ca²⁺离子，降低溶液硬度，同时该处加入的Na⁺离子在盐分离过程中作为产品被分离出来。混凝沉淀池1的沉淀出口与废渣处理装置4连接，沉淀进入废渣处理装置4固化成型，澄清液进入催化氧化器2中反应、以降低膜浓缩液中的有机物含量。催化氧化器2可采用多相共晶催化氧化器，它将微纳米水力空化技术、臭氧羟基化技术和多元共结晶催化技术有机结合，具有其它技术无可比拟的强氧化性，特别适用于难生化工业废水处理与深度处理，深度脱色效果显著，处理后的膜浓缩液有机物含量降低，后续浸没燃烧蒸发过程中污染排放降低，工业盐制取过程中纯度提高。

工业盐制取过程中，强制循环蒸发结晶器5、闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7工作时需要蒸汽热源，该部分蒸汽热源可来自于浸没燃烧蒸发装置蒸发过程中产生的蒸汽，将浸没燃烧蒸发装置的蒸汽出口与强制循环蒸发结晶器5、闪蒸降温结晶器6及硫酸钠蒸发器7的蒸汽入口分别连接，可为工业盐制取过程提供蒸汽。

在浸没燃烧蒸发装置蒸发过程产生的蒸汽中含有有机物，这部分有机物随蒸汽送入工业盐制取装置中，但其并不会随蒸汽在强制循环蒸发结晶器5、闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7中换热后冷凝，即不凝气，为了处理这部分对环境有污染的有机气体，本发明的处理系统还可包括燃烧器12和换热器13，不凝气送入燃烧器12焚烧净化，同时，将换热器13的高温烟气入口与燃烧器12的高温烟气出口连接，并将其蒸汽出口与强制循环蒸发结晶器5、闪蒸降温结晶器6及硫酸钠蒸发器7的蒸汽入口分别连接，使燃烧器12产生的高温烟气进入换热器13换热产生蒸汽，从而也为工业盐制取过程提供蒸汽。为进一步资源化利用，浸没燃烧蒸发装置及燃烧器12燃烧所需原料气可采用填埋气/厌氧沼气等可燃气。

采用上述系统进行垃圾渗滤液膜浓缩液减量化及资源化处理的方法包括如下步骤：

(1)纳滤、反渗透膜浓缩液经混凝沉淀池1处理后，沉淀进入废渣处理装置4，澄清液先进入催化氧化器2降低有机物含量，然后进入浸没燃烧蒸发装置蒸发，蒸发至饱和的膜浓缩液后进入工业盐制取装置的强制循环蒸发结晶器5中，同时浸没燃烧蒸发过程中产生的蒸汽送入工业盐制取装置；

(2)在强制循环蒸发结晶器5中，饱和膜浓缩液在冷却工段降温冷却析出KCL，在蒸发工段析出NaCL，同时，析出NaCL的母液进入闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7内分别制取NaNO₃和Na₂SO₄，产生的杂盐进入杂盐资源化装置的反应釜10中；

(3)在反应釜10中，杂盐与浓硫酸高温反应、制取NaHSO₄，收集反应过程中产生的HCl；同时，高温反应后的废盐进入废渣处理装置4，与出混凝沉淀池1的沉淀一起固化成型后填埋。

该处理系统中，为加强浸没燃烧蒸发装置的减量化程度，调节盐分产量，SCE装置可设置两级，如图1，分别为一级SCE器3和二级SCE器8，一级SCE器3的浓缩倍率一般设置为5～15倍，二级SCE器8的浓缩倍率设置为15～25倍；为调节一、二级SCE器负荷，一、二级SCE器之间设有通道，一级SCE器3中膜浓缩被浓缩至饱和后，部分饱和膜浓缩液可进入二级SCE器8中。

两级式SCE装置中，二级SCE器8设置杂盐入口，与闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7的杂盐出口连接；一级SCE器3中的膜浓缩液经工业盐制取装置资源化利用后，产生的杂盐送入二级SCE器8中，高倍浓缩后再进入杂盐资源化装置。同时，杂盐资源化装置内反应釜10之前设置沉降池9，沉降池9的进液口与二级SCE器8连接，沉降池9的沉淀出口连接反应釜10，同时澄清液出口连接二级SCE器8。另外，废渣处理装置4的出液口也与二级SCE器8连接，废渣处理过程中产生的废液返回二级SCE器8中。即一级SCE器3部分低浓缩倍率蒸发液、杂盐、废渣处理装置4压滤废液和沉降池9澄清液均进入二级SCE器8中高倍浓缩。

基于上述两级SCE器的膜浓缩液减量化及资源化处理方法，包括如下步骤：

(1)纳滤、反渗透膜浓缩液首先进入混凝沉降池1中，添加CaO、MgO、PAC、PAM和NaCO₃等混凝剂、助凝剂，经絮凝、沉淀去除硬度离子、重金属离子和杂质，产生的沉淀进入废渣处理装置4，澄清液进入催化氧化器2深度处理，处理后的膜浓缩液有机物含量降低；

(2)出催化氧化器2的膜浓缩液进入一级SCE器3中，一级SCE器3中膜浓缩被浓缩至饱和后，为提高减量化程度，调节盐分产量，部分浓缩液进入二级SCE器8中；一级SCE器3中蒸发至饱和的膜浓缩液进入工业盐制取装置，在强制循环蒸发结晶器5中，当温度变化时，NaCl的溶解度变化很小，而KCl的溶解度变化相当显著，饱和溶液然后降温冷却析出KCl，离心母液返回到蒸发系统，当母液中Na、K比例达到一定浓度时，NaCl在蒸发工段析出；析出NaCl的母液进入闪蒸降温结晶器6和硫酸钠蒸发器7内制取NaNO₃、Na₂SO₄，冷冻结晶后的母液回到硫酸钠蒸发器7中，杂盐进入二级SCE器8；

(3)在二级SCE器8中，膜浓缩液被蒸发至更高的浓缩倍率部分盐析出，经过沉降池9，澄清液返回二级SCE器8，沉淀进入反应釜10，反应釜10中投加浓硫酸高温反应，产物经蒸馏水稀释后冷却结晶，经饱和NaHSO₄洗涤后制取工业级NaHSO₄；母液进入反应釜11中浓缩后返回反应釜10中；收集反应釜10和反应釜11中产生的HCl；

(4)反应釜10制取NaHSO₄后的废盐和混凝沉降池1产生的沉淀进入废渣处理装置4固化成型，压滤液进入二级SCE器8中，废渣成型后固化填埋。

上述处理过程中，工业盐制装置所需蒸汽一部分来自SCE器3、8蒸发过程产生的蒸汽，另一部分来自出燃烧器12的高温烟气加热换热器13内水产生的蒸气；SCE器3、8蒸发过程产生的蒸汽送入工业盐制取装置内换热冷凝后，不凝气进入燃烧器12中焚烧去除污染物和臭味。

本发明的处理系统主要处理纳滤、反渗透处理后的垃圾渗滤膜浓缩液，纳滤对于二价盐和大分子有机物截留效果较好，而反渗透对一价离子和小分子有机物截留效果较好，通过处理纳滤、反渗透的浓缩液，一方面实现了总量的去除，另一方面可以充分分离其中的盐分并将其资源化。该处理系统不仅针对垃圾渗滤液膜浓缩液的处理具有很高的实用价值和经济价值，对于其他有机废液亦具有很好的减量化、资源化效果。