CN112142264A - 一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***及方法，将垃圾渗滤液和发酵沼液的废水先采用两次热提取，脱除其中的大部分氨氮，经冷凝后得到氨水；再采用机械蒸汽再压缩技术（简称MVR）和强制循环闪蒸技术，除去其中剩余的氨氮和可挥发小分子COD，送入生化反应器中进行生化处理，得到再生回水；剩余的高浓缩废液无害化处理；从而实现垃圾渗滤液和发酵沼液的零排放。采用本发明的***和方法，废水可全部回用，实现了高氨氮、高COD的垃圾渗滤液和发酵沼液的零排放处理，提高了废水的可生化性，产出的氨水可带来一定的经济效益，降低了***的运行和投资成本，***内的热能被反复回用，具有能耗低，效率高的优势。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理及资源利用技术领域，具体涉及一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***及方法。
背景技术
垃圾渗滤液和发酵沼液是一种高浓度的有机废水，其盐分含量高、氯离子高度高、COD浓度高、氨氮含量高，成分复杂，微生物营养元素比例严重失调，难以降解，可生化性差，属于较难处理的废水。针对垃圾渗滤液和发酵沼液中COD、氨氮和盐分含量高的特点，国内目前对该类废水的处理工艺方法主要有：混凝沉淀、膜法脱盐、汽提脱氨、蒸发结晶、生化处理等。
对垃圾渗滤液和发酵沼液的废水处理研究非常多，例如，中国发明专利申请CN201610357093.2公开了一种基于汽提和MVR组合工艺的处理化工废水的***及方法；中国发明专利申请CN201710789803.3公开了一种MVR蒸氨回收硫酸铵处理高氨氮废水技术；中国发明专利申请CN201510525708.3公开了一种高效节能的污水处理方法及装置。但是，现有文献中大多仅针对所处理对象的某种特性如高氨氮特性寻求单一的工艺方法，忽视了追求工艺方法能耗、经济效益、对外部环境污染等诸多方面的考量；对于沼液、渗滤液的零处理排放处理装置，多采用前处理装置、厌氧装置、硝化反硝化装置、超滤装置、纳滤装置、蒸发装置和污泥处理装置的组合形式，高氨氮、高COD、高盐的水质特性给零处理排放带来巨大挑战；常规处理流程冗长复杂，采用传统的生化处理工艺会产生污泥，采用传统的膜技术会产生浓缩液处理问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***及方法，以解决现有技术中存在的流程复杂冗长、膜易堵塞、能耗高、可生化性差、废水中的有价值资源物并未得到充分利用等问题，从如何提高垃圾渗滤液和发酵沼液的可生化性从而有效去除废水中氨氮和COD出发，寻求处理能耗低、能实现废水的回收利用和零排放的工艺方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
本发明的一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***，其特征在于，包括：进水预热器，解析塔，脱氨塔，MVR蒸发器，强制循环热交换器，生化反应器，冷凝器；
所述进水预热器的冷侧进口通过管道与进水泵的出口相连接，其冷侧出口通过管道与所述解析塔上部的废水进口相连接，其热侧进口通过管道与冷凝液泵的出口相连接，其热侧出口通过管道与所述生化反应器相连接；所述解析塔的塔底出口通过管道与所述脱氨塔上部的废水进口相连接；所述脱氨塔塔顶的蒸汽出口通过管道再与所述解析塔下部的气相进口相连接，其塔底出口通过管道与脱氨循环泵的进口相连接；所述脱氨循环泵出口的管道分为两路，一路与再沸器进口相连接，一路与所述MVR蒸发器的进水口相连接；所述再沸器的顶部出口通过管道与所述脱氨塔的再沸液进口相连；
所述MVR蒸发器的蒸汽出口与通过管道与蒸汽压缩机的进口相连接，其底部的浓缩液出口通过管道与蒸发循环泵相连接；所述蒸发循环泵出口的管道分为两路，一路通过管道与所述强制循环热交换器的管程进口相连接，另一路通过管道与外部浓缩液处理设备（例如焚烧炉）相连接；所述强制循环热交换器的管程出口通过管道与所述MVR蒸发器的浓缩液进口相连，将浓缩液送回蒸发器循环浓缩；所述蒸汽压缩机的出口通过管道与所述强制循环热交换器的壳程进口相连接；所述强制循环热交换器的壳程出口通过管道与所述进水预热器热的热侧进口相连接；
所述解析塔的塔顶蒸汽出口通过管道与冷凝器的进气口相连；所述冷凝器的氨水排放口通过管道与外部的氨水储存设备相连接，其不凝气排放口通过管道与尾气塔相连，所述尾气塔设有排放管与大气相通。
采用本发明所述的一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***进行垃圾渗滤液和发酵沼液的处理方法，包括以下步骤：
采用本发明所述的一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***处理垃圾渗滤液和发酵沼液的方法，其特征在于，将垃圾渗滤液和发酵沼液的废水先采用两次热提取，脱除其中的大部分氨氮，经冷凝后得到氨水；再采用机械蒸汽再压缩技术（简称MVR）和强制循环闪蒸技术，除去其中剩余的氨氮和可挥发小分子COD，送入生化反应器中进行生化处理，得到再生回水；剩余的高浓缩废液无害化处理；从而实现垃圾渗滤液和发酵沼液的零排放。
更具体地，采用本发明所述的一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***处理垃圾渗滤液和发酵沼液的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将由垃圾渗滤液和发酵沼液构成的新鲜废水送入所述进水预热器中，与所述MVR蒸发器产生的MVR冷凝液进行换热，得到预热废水；
（2）将所述预热废水送入所述解析塔内，采用汽提蒸馏工艺，将所述预热废水中的部分氨氮汽提，得到汽提后的废水；脱除出来氨氮气体被送入所述冷凝器中冷凝成具有一定浓度的氨水，尾气经所述尾气塔的吸收处理合格后排放；
（3）所述汽提后的废水被送入所述脱氨塔内，采用热提取法提取其中的氨氮，得到脱氨废水和氨氮蒸汽；所述氨氮蒸汽被送回所述解析塔内，作为所述解析塔的汽提热源和携带剂；
（4）所述脱氨废水被送入所述MVR蒸发器中进行蒸发脱盐，脱盐废水被送入所述强制循环热交换器中获得热量，再次送入所述MVR蒸发器内发生闪蒸；蒸发和闪蒸分离出来的水、氨氮和沸点较低的小分子COD的蒸汽送入所述蒸汽压缩机中提升为高品位蒸汽，再进入所述强制循环热交换器作为加热热源；经过反复蒸发和闪蒸后，盐分和高分子COD被保留下来，所述脱盐废水逐渐浓缩成高热值的浓缩废液，再被排放后进行无害化处理；
（5）所述高品位蒸汽在所述强制循环热交换器中冷凝，得到MVR冷凝液，然后被送回所述进水预热器中作为热源；
（6）所述MVR冷凝液在所述进水预热器中与所述新鲜废水热交换后进一步冷却，然后送入所述生化反应器中，利用微生物降解作用除去氨氮和小分子COD，最终得到再生回水。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供了一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液的处理***和方法，通过预热、汽提解析、热提取脱氨、蒸发脱盐、生化处理等工序处理高氨氮和高COD含量的垃圾渗滤液和发酵沼液。采用本发明的***和方法，废水可全部回用，实现了高氨氮、高COD的垃圾渗滤液和发酵沼液的零排放处理，避免了对外部环境的污染；在脱氨步骤采用热提取法，不需高大的脱氨塔和预先调高废水的pH值，可降低***的运行和投资费用；蒸发后的冷凝液碳氮比合适，提高了废水的可生化性，且不需额外添加营养源，降低了运行成本；***内的热能被反复回用，具有能耗低，效率高的优势；同时产出有利用价值的氨水，在解决废水污染问题的同时还可以带来一定的经济效益。
附图说明
图1为实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***示意图；
图中，1-进水缓冲罐，2-进水泵，3-进水预热器，4-解析塔，5-中间传输泵，6-脱氨塔，7-脱氨循环泵，8-再沸器，9-MVR蒸发器，10-蒸发循环泵，11-蒸汽压缩机，12-强制循环热交换器，13-热井，14-冷凝液泵，15-生化反应器，16-鼓风机，17-抽吸泵，18-冷凝器，19-尾气塔。
具体实施方式
本技术领域的一般技术人员应当认识到本实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实施范围内对实施例进行变换、变型都可在本发明权利要求的范围内。
一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***，包括：进水预热器3，解析塔4，脱氨塔6，MVR蒸发器9，强制循环热交换器12，生化反应器15，冷凝器18；
所述进水预热器3的冷侧进口通过管道与进水泵2的出口相连接，其冷侧出口通过管道与所述解析塔4上部的废水进口相连接，其热侧进口通过管道与冷凝液泵14的出口相连接，其热侧出口通过管道与所述生化反应器15相连接；所述解析塔4的塔底出口通过管道与所述脱氨塔6上部的废水进口相连接；所述脱氨塔6塔顶的蒸汽出口通过管道再与所述解析塔4下部的气相进口相连接，其塔底的出口通过管道与脱氨循环泵7的进口相连接；所述脱氨循环泵7出口的管道分为两路，一路与再沸器8的进口相连接，一路与所述MVR蒸发器9的进水口相连接；所述再沸器8的顶部出口通过管道与所述脱氨塔6的再沸液进口相连；
所述MVR蒸发器9顶部的蒸汽出口与通过管道与蒸汽压缩机11的进口相连接，其底部的浓缩液出口通过管道与蒸发循环泵10相连接；所述蒸发循环泵10出口的管道分为两路，一路通过管道与所述强制循环热交换器12的管程进口相连接，另一路通过管道与外部浓缩废液处理设备（例如焚烧炉）相连接；所述强制循环热交换器12的管程出口通过管道与所述MVR蒸发器9的浓缩液进口相连，将浓缩液送回蒸发器循环浓缩；所述蒸汽压缩机11的出口通过管道与所述强制循环热交换器12的壳程进口相连接；所述强制循环热交换器12的壳程出口通过管道与所述进水预热器热3的热侧进口相连接；
所述解析塔4的塔顶蒸汽出口通过管道与冷凝器18的进气口相连；所述冷凝器18的氨水排放口通过管道与外部的氨水储存设备相连接。
进一步地，所述进水泵2的进水口与垃圾渗滤液和发酵沼液的进水缓冲罐1相连接。
进一步地，所述解析塔4的塔底出口与所述脱氨塔6相连接的管道上，设有中间传输泵5。
进一步地，所述强制循环热交换器12的壳程出口处设有热井13，用于收集从壳程流出的MVR冷凝液；所述热井13的底部出口通过管道与冷凝液泵14进口相连接，所述冷凝液泵14的出口通过管道再与所述进水预热器热3的热侧进口相连接。
进一步地，所述生化反应器15为内置式膜生物反应器，其上设有抽吸泵17，用于将超滤膜组件出产的水输送给其它地方回用。
进一步地，所述生化反应器15连接有鼓风机16，所述鼓风机16用于向生化反应器提供活性微生物所需要的氧气，兼顾对超滤膜膜组件进行气摩擦清洗。
进一步地，所述冷凝器18的不凝气排放口通过管道与尾气塔19相连，用于吸收不凝气中残留的氨气和COD小分子，所述尾气塔19设有排放管与大气相通。
实施例1
采用本发明所述的一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***处理垃圾渗滤液和发酵沼液的方法，包括以下步骤：
（1）将由垃圾渗滤液和发酵沼液构成的新鲜废水从外部送入进水缓冲罐1，然后被进水泵2送入进水预热器（板框式热交换器）3中，在此与MVR蒸发器9产生的MVR蒸汽的冷凝液进行换热，初步预热废水的同时进一步冷却MVR冷凝液，得到预热废水；
（2）将预热后的废水从解析塔4上部的废水进口送入塔内，解析塔4内采用汽提蒸馏工艺，将废水中的部分氨氮汽提，得到汽提后的废水；经汽提脱除出来氨氮气体从塔顶送入冷凝器18中冷凝成具有一定浓度的氨水，尾气经尾气塔19的吸收处理合格后排放；解析后的废水从塔底出口被送入脱氨塔6内；由于渗滤液和发酵沼液中含有HCO3-，解析汽提可以将大部分HCO3-转变成CO3 2-，CO3 2-与废水中的钙镁离子反应生成碳酸钙、碳酸镁沉淀，再通过定期排盐去除，防止在后续的处理过程产生结垢；
（3）所述汽提后的废水被送入脱氨塔6内，采用热提取法提取其中的大部分氨氮，得到脱氨废水和氨氮蒸汽；所述氨氮蒸汽被送回解析塔4内，作为解析塔4的汽提热源和携带剂；
（4）所述脱氨废水被送入MVR蒸发器9中进行蒸发脱盐，脱氨塔采用外部生蒸汽作为热源；脱盐废水从底部出口被送入强制循环热交换器12中，获得热量后再次送入MVR蒸发器9内发生闪蒸；在MVR蒸发器9中进行蒸发和闪蒸，水、氨氮和沸点较低的小分子COD被蒸发出来形成二次蒸汽送入机械蒸汽压缩机11中，提升成为高品位蒸汽，再进入强制循环热交换器12作为加热脱盐废水的热源；经过反复蒸发和闪蒸后，盐分和高分子COD被保留下来，所述脱盐废水逐渐浓缩成高热值的浓缩废液，再被排放后进行无害化处理（例如送入焚烧炉焚烧处理）；
（5）高品位蒸汽在强制循环热交换器中冷凝，收集到热井中得到含氨氮和小分子COD的MVR冷凝液，此时MVR冷凝液的温度还比较高，被送回进水预热器3中作为热源；该MVR冷凝液的碳氮比为4-6，生化性很强，降温后可直接进行生化处理，解决了垃圾渗滤液、发酵沼液可生化性不高的问题；
（6）MVR冷凝液在进水预热器3中与新鲜废水热交换后进一步冷却到合适的温度，然后被送入膜生物反应器15中，利用微生物降解作用除去氨氮和小分子COD，膜的屏障过滤使出水达标稳定，最终得到再生回水。
Claims (9)
1.一种实现垃圾渗滤液和发酵沼液零排放的处理***，其特征在于，包括：进水预热器（3），解析塔（4），脱氨塔（6），MVR蒸发器（9），强制循环热交换器（12），生化反应器（15），冷凝器（18）；
所述进水预热器（3）的冷侧进口通过管道与进水泵（2）的出口相连接，其冷侧出口通过管道与所述解析塔（4）上部的废水进口相连接，其热侧进口通过管道与冷凝液泵（14）的出口相连接，其热侧出口通过管道与所述生化反应器（15）相连接；所述解析塔（4）的塔底出口通过管道与所述脱氨塔（6）上部的废水进口相连接；所述脱氨塔（6）塔顶的蒸汽出口通过管道再与所述解析塔（4）下部的气相进口相连接，其塔底的出口通过管道与脱氨循环泵（7）的进口相连接；所述脱氨循环泵（7）出口的管道分为两路，一路与再沸器（8）的进口相连接，一路与所述MVR蒸发器（9）的进水口相连接；所述再沸器（8）的顶部出口通过管道与所述脱氨塔（6）的再沸液进口相连；
所述MVR蒸发器（9）的蒸汽出口与通过管道与蒸汽压缩机（11）的进口相连接，其底部的浓缩液出口通过管道与蒸发循环泵（10）相连接；所述蒸发循环泵（10）出口的管道分为两路，一路通过管道与所述强制循环热交换器（12）的管程进口相连接，另一路通过管道与外部浓缩废液处理设备相连接；所述强制循环热交换器（12）的管程出口通过管道与所述MVR蒸发器（9）的浓缩液进口相连；所述蒸汽压缩机（11）的出口通过管道与所述强制循环热交换器（12）的壳程进口相连接；所述强制循环热交换器（12）的壳程出口通过管道与所述进水预热器热（3）的热侧进口相连接；
所述解析塔（4）的塔顶蒸汽出口通过管道与冷凝器（18）的进气口相连；所述冷凝器（18）的氨水排放口通过管道与外部的氨水储存设备相连接。
2.根据权利要求1所述的处理***，其特征在于，所述进水泵（2）的进水口与垃圾渗滤液和发酵沼液的进水缓冲罐（1）相连接。
3.根据权利要求1所述的处理***，其特征在于，所述解析塔（4）的塔底出口与所述脱氨塔（6）相连接的管道上，设有中间传输泵（5）。
4.根据权利要求1所述的处理***，其特征在于，所述强制循环热交换器（12）的壳程出口处设有热井（13）；所述热井（13）的底部出口通过管道与冷凝液泵（14）进口相连接，所述冷凝液泵（14）的出口通过管道再与所述进水预热器热（3）的热侧进口相连接。
5.根据权利要求1所述的处理***，其特征在于，所述生化反应器（15）为内置式膜生物反应器，其上设有抽吸泵（17）。
6.根据权利要求1所述的处理***，其特征在于，所述生化反应器（15）连接有鼓风机（16）。
7.根据权利要求1所述的处理***，其特征在于，所述冷凝器（18）的不凝气排放口通过管道与尾气塔（19）相连，所述尾气塔（19）设有排放管与大气相通。
8.采用如权利要求1～7任意一项所述的处理***处理垃圾渗滤液和发酵沼液的方法，其特征在于，将垃圾渗滤液和发酵沼液的废水先采用两次热提取，脱除其中的大部分氨氮，经冷凝后得到氨水；再采用机械蒸汽再压缩技术和强制循环闪蒸技术，除去其中剩余的氨氮和可挥发小分子COD，送入生化反应器中进行生化处理，得到再生回水；剩余的高浓缩废液无害化处理；从而实现垃圾渗滤液和发酵沼液的零排放。
9.根据权利要求8所述的处理垃圾渗滤液和发酵沼液的方法，其特征在于，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将由垃圾渗滤液和发酵沼液构成的新鲜废水送入所述进水预热器中，与所述MVR蒸发器产生的MVR冷凝液进行换热，得到预热废水；
（2）将所述预热废水送入所述解析塔内，采用汽提蒸馏工艺，将所述预热废水中的部分氨氮汽提，得到汽提后的废水；脱除出来氨氮气体被送入所述冷凝器中冷凝成具有一定浓度的氨水，尾气经所述尾气塔的吸收处理合格后排放；
（3）所述汽提后的废水被送入所述脱氨塔内，采用热提取法提取其中的氨氮，得到脱氨废水和氨氮蒸汽；所述氨氮蒸汽被送回所述解析塔内，作为所述解析塔的汽提热源和携带剂；
（4）所述脱氨废水被送入所述MVR蒸发器中进行蒸发脱盐，脱盐废水被送入所述强制循环热交换器中获得热量，再次送入所述MVR蒸发器内发生闪蒸；蒸发和闪蒸分离出来的蒸汽送入所述蒸汽压缩机中提升为高品位蒸汽，再进入所述强制循环热交换器作为加热热源；经过反复蒸发和闪蒸后，所述脱盐废水逐渐浓缩成高热值的浓缩废液，再被排放后进行无害化处理；
（5）所述高品位蒸汽在所述强制循环热交换器中冷凝，得到MVR冷凝液，然后被送回所述进水预热器中作为热源；
（6）所述MVR冷凝液在所述进水预热器中与所述新鲜废水热交换后进一步冷却，然后送入所述生化反应器中，利用微生物降解作用除去氨氮和小分子COD，最终得到再生回水。
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