申请日2012.08.23
公开(公告)日2013.12.04
IPC分类号C02F1/04; B01D53/78; C02F1/16
摘要
实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，加热垃圾渗沥液，再进行气液分离;将水蒸气变成过热水蒸气后与酸性吸收中和剂溶液进行气液接触，以吸收中和水蒸气中的气态碱性污染物，将其转化为不易挥发的盐，使酸性吸收中和剂溶液反复循环吸收水蒸气中的气态污染物，并蒸发酸性吸收中和剂溶液中的水分，提高溶液中盐的浓度，然后将酸性吸收中和剂溶液排出进行资源性回收利用。过热水蒸气被酸性吸收中和液吸收了污染物后，用于对垃圾渗沥液加热，将经反复循环地加热、分离后达到一定浓度的浓缩垃圾渗沥液排出进行资源性回收利用;本发明具有工艺简单、设备成本和处理费用低、能对渗沥液实现高效、深度处理，且能达到使污染物零排放且资源化的目的。
权利要求书
1.实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，包含下述内容：
A、加热垃圾渗沥液产生含有气态碱性污染物的水蒸气，对含有气态碱性污染物的水蒸气与浓缩垃圾渗沥液进行气液分离;
B、将由垃圾渗沥液蒸发并分离出来的含有气态碱性污染物的水蒸气通过压缩机加压，使其成为提高了饱和温度的过热水蒸气，将该过热水蒸气与处于沸点的酸性吸收中和剂溶液进行气液接触，使酸性吸收中和剂溶液对过热水蒸气中的气态碱性污染物进行吸收和中和，将其转化为不易挥发的溶解性盐，从而将其从水蒸气中分离出来;
C、使酸性吸收中和剂溶液反复循环吸收过热水蒸气中的气态碱性污染物，来提高酸性吸收中和剂溶液中盐的浓度，同时利用过热水蒸气的过热值蒸发酸性吸收中和剂溶液中的水分，提高酸性吸收中和剂溶液中盐的浓度，然后将含有高浓度盐的酸性吸收中和剂溶液排出进行资源化回收利用。
D、过热水蒸气被酸性吸收中和剂溶液吸收了气态碱性污染物后，再通过换热器将其热量传递给垃圾渗沥液对垃圾渗沥液加热，使垃圾渗沥液产生蒸发，以将汽化潜热回收进行循环利用，传递热量后产生的冷凝水排出进行回收利用;
E、对经过加热、气液分离出的浓缩垃圾渗沥液再次进行加热、气液分离，经反复循环地加热、分离后，将达到一定浓度的浓缩垃圾渗沥液排出进行资源化回收利用。
2.根据权利要求1所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，将通过压缩机加压形成的过热水蒸气输入到气液接触装置(2)里，与该装置里的酸性吸收中和剂溶液进行气液接触，所述的气液接触装置(2)是喷淋装置和/或是气液微分接触式装置或是塔板式气液接触装置。
3.根据权利要求2所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，所述气液接触装置(2)设有循环喷淋装置(23)，用于使气液接触装置(2)下部的酸性吸收中和剂溶液不断循环到装置上部进行喷淋，与输入的过热水蒸气进行充分的气液接触，持续地反复地吸收过热蒸气中的气态碱性污染物，并被循环性的蒸发浓缩，使酸性吸收中和剂溶液中含有的中和产物盐达到较高浓度。
4.根据权利要求3所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，当酸性吸收中和剂溶液中中和产物盐的浓度达到产生结晶和/或沉淀状态时，对含有盐的酸性吸收中和剂溶液进行固液分离，将分离出的含有高浓度盐的固态物进行资源化回收处理，将分离出的酸性吸收中和剂溶液重新调节PH值后返回到与含有气态碱性污染物的过热水蒸气进行气液接触的流程。
5.根据权利要求4所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，所述气液接触装置(2)设有酸性吸收中和剂溶液入口(24)，用于向气液接触装置里补入酸性吸收中和剂溶液，下部设有酸性吸收中和剂溶液出口(21);酸性吸收中和剂溶液出口(21)与结晶和固液分离装置(9)连接，用于使吸收气态碱性污染物达到一定浓度的酸性吸收中和剂溶液流入结晶和固液分离装置(9)内冷却后析出结晶固体沉淀物，经固液分离后，结晶固体沉淀物从结晶沉淀物出口(91)排出，制备成可用的化工原料，分离出的酸性吸收中和剂溶液从第2酸性吸收中和剂溶液出口(92)排出，重新调节PH值后返回气液接触装置(2)。
6.根据权利要求1所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，被酸性吸收中和剂溶液吸收了气态碱性污染物后的过热水蒸气先通过潜热热交换装置(3)将热量传递给渗沥液，再通过显热热交换 装置(4)将热量传递给准备输入到潜热热交换装置蒸发侧的渗沥液，在潜热热交换装置(3)蒸发侧被加热的渗沥液输入到气液分离装置(5)中进行气液分离;气液分离装置(5)上部设有水蒸气出口(51)，用于输出分离出的水蒸气，下部设有浓缩液出口(52)，用于输出达到一定浓度的浓缩渗沥液;气液分离装置(5)下部通过循环装置(6)与潜热热交换装置蒸发侧连接，用于使渗沥液被循环加热、分离。
7.根据权利要求6所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，对经反复循环加热、分离得到的浓缩垃圾渗沥液，当其浓度达到部分已开始处于结晶、沉淀物和污泥的固相状态时，将其排出循环系统，用水泥和/或石灰无机固化剂对其进行固化处理成为建筑砌块。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，过热水蒸气的过热度高于饱和水蒸气温度3℃至40℃，并且过热度高于酸性吸收中和剂溶液的沸点温度至少1℃以上。
9.根据权利要求1-7任一权利要求所述的实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法，其特征在于，采用PH值小于2的酸性吸收中和剂溶液来吸收和中和水蒸气中的气态碱性污染物。
说明书
实现渗沥液污染物零排放和资源化的处理方法
技术领域
本发明属污水处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗沥液的处理方法。
背景技术
对于各种污染物浓度高、成分复杂、高毒性或者可生化性差的垃圾渗沥 液，其中的污染物浓度是普通污水的百倍以上，极难处理，处理后还会产生 大量污泥和浓缩液，成为长期不易解决的行业性难题。
现有渗沥液处理方法存在的问题主要有：
生物法：设备体积大，需投加炭源，去除不彻底，产生大量污泥;
吹脱法：能耗高，药耗高，去除不彻底，易受环境条件影响;
吸附法：设备成本高，药耗高，再生频繁，冲洗水需要二次处理;
氧化法：设备成本高，药耗/能耗极高;
纳滤法：由于渗沥液属于高浓度污染物，因此膜污染严重;由于小分子 污染物与水分子大小相近，因此去除率低，不易达标;产生大量浓缩液，处 置困难。
反渗透法：能耗较高;由于渗沥液属于高浓度污染物，因此膜污染严 重;由于小分子污染物与水分子大小相近，因此去除不彻底，不易达标;产 生大量浓缩液，处置困难。
以上任何一种处理方法都不能满足排放标准，现在工程上普遍采用的处 理方法是将混凝、沉淀，生物厌氧消化、生物好氧处理，生物硝化和反硝化 处理，膜生化反应器、各种氧化剂配合各种催化剂、触媒、紫外光、超声波 处理、纳滤膜/反渗透膜处理等的反复组合和叠加，涉及多种物理因子、多 种化学因子以及多种生物氧化因子。但是所有这些多因子的组合处理方法都 普遍存在着设备数量众多、体积庞大，易受水质和环境条件影响，多种处理 因子之间相互影响和干扰，系统的能耗高、药耗高、操作管理难度高，不能 适应不同时期的渗沥液，去除不彻底，不易达到排放标准，处理过程中产生 大量更加难以处理的浓缩液和污泥。
上述多种因子组合处理方法都会产生大量难以处置的污泥和浓缩液 (占渗沥液总量的30%～40%以上)，长期以来多数都是将这些污泥和浓缩 液排放到填埋场，后果是造成填埋场内渗沥液中污染物的浓度持续升高，在 3-4年内后即会逐步接近能够处理浓度的上限，至使处理效率降低直至失 效，而垃圾填埋场的典型设计寿命为十几年，因而留下重大后患。
如果采用石灰、水泥等无机固化剂对垃圾渗沥液进行固化处理是可以达 到零排放的目的的，但目前国内外均没有采用该方法的实例，其原因是：
一方面，现有对渗沥液的处理方法实际产生的浓缩液占的比例很高、 存在体积过大、固化成本过高、经济上无法承受的问题。
另一方面，垃圾渗沥液中都存在低沸点挥发性污染物，现有对渗沥液的 处理方法，普遍采用的是将混凝、沉淀，生物厌氧消化、生物好氧处理，生 物硝化和反硝化处理，膜生化反应器、各种氧化剂配合各种催化剂、纳滤膜 /反渗透膜处理等的组合和叠加。渗沥液中气态碱性污染物的浓度非常高， 生物硝化和反硝化处理只能去除一部分;氧化剂配合各种催化剂很难将其氧 化;因此如果采用固化处理，在固化过程中或固化后，挥发性污染物会对空 气产生二次污染;挥发性污染物的溶解析出，对地表水和地下水都会产生二 次污染，所以不能实施这种易产生二次污染的固化处理方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、所需设备成本和处理 费用低、能够对垃圾渗沥液实现高效、深度处理的实现渗沥液污染物零排放 和资源化的处理方法，本方法具有可实现垃圾渗沥液污染物的零排放、并可 进一步达到使污染物资源化的优点。
解决上述问题的技术方案是：本发明方法，包含下述内容：
A、加热垃圾渗沥液产生含有气态碱性污染物的水蒸气，对含有气态碱 性污染物的水蒸气与含有高沸点污染物的浓缩垃圾渗沥液进行气液分离;
B、将由垃圾渗沥液蒸发并分离出来的含有气态碱性污染物的水蒸气通 过压缩机加压，使其成为提高了饱和温度的过热水蒸气，将该过热水蒸气与 处于沸点的酸性吸收中和剂溶液进行气液接触，使酸性吸收中和剂溶液对过 热水蒸气中的气态碱性污染物进行吸收和中和，将其转化为不易挥发的溶解 性盐，从而将其从水蒸气中分离出来;
C、使酸性吸收中和剂溶液反复循环吸收过热水蒸气中的气态碱性污染 物，来提高酸性吸收中和剂溶液中盐的浓度，同时利用过热水蒸气的过热值 蒸发酸性吸收中和剂溶液中的水分，提高酸性吸收中和剂溶液中盐的浓度， 然后将含有高浓度盐的酸性吸收中和剂溶液排出进行资源化回收利用。
D、过热水蒸气被酸性吸收中和剂溶液吸收了气态碱性污染物后，再通 过换热器将其热量传递给垃圾渗沥液对垃圾渗沥液加热，使垃圾渗沥液产生 蒸发，以将汽化潜热回收进行循环利用，传递热量后产生的冷凝水排出进行 回收利用;
E、对经过加热、气液分离出的浓缩垃圾渗沥液再次进行加热、气液分 离，经反复循环地加热、分离后，将达到一定浓度的浓缩垃圾渗沥液排出进 行资源化回收利用;
进一步的，对经反复循环加热、分离得到的浓缩垃圾渗沥液，当其浓度 达到部分已处于结晶和/或产生沉淀物和/或污泥的固相状态时，将其排出循 环系统，用水泥和/或石灰无机固化剂对其进行固化处理。
进一步的，当酸性吸收中和剂溶液中中和产物盐的浓度达到产生结晶和 /或沉淀状态时，对含有盐的酸性吸收中和剂溶液进行固液分离，将分离出 的含有高浓度盐的固态物进行资源化回收处理，将分离出的酸性吸收中和剂 溶液重新调节PH值后返回到与含有气态碱性污染物的过热水蒸气进行气液 接触的流程。
进一步地，控制过热水蒸气的过热度高于饱和水蒸气温度3℃至40℃， 并且过热度高于酸性吸收中和剂溶液的沸点温度至少1℃以上;
本发明方法所述的
高沸点污染物：是指渗沥液中沸点高于水的各种污染物;
低沸点污染物：是指渗沥液中沸点接近或低于水的各种污染物;
酸性吸收中和剂溶液：是指能与过热水蒸气中的低沸点气态碱性污染物 发生中和反应生成不易挥发的可溶性盐的盐酸、硫酸、硝酸等酸性水溶液， 或是含有这类酸性水溶液的高沸点有机溶剂。
含有气态碱性污染物的过热水蒸气与酸性吸收中和剂溶液进行气液接触 后，会产生向酸性吸收中和剂溶液体表面发生传质的过程，气态碱性污染物 在液体中被中和，转化为不易挥发的高沸点可溶性盐，不能再进入到水蒸气 中，从而达到使污染物与过热水蒸气分离的目的。
渗沥液中的大多数污染物，包括最难处理的、毒性最大的、种类最多的 污染物，都是高沸点污染物，本发明方法对垃圾渗沥液加热产生水蒸气后， 使渗沥液中的低沸点碱性污染物变成气态进入水蒸气，高沸点污染物则被保 留在浓缩后的渗沥液里，因而将渗沥液中易于挥发的低沸点污染物转化为气 态污染物和水蒸气一起被提取出来，并通过反复循环地加热、分离，使渗沥 液变成体积大为缩小、易于进行回收处理的浓缩液;而且由于渗沥液中所含 的易挥发造成二次污染的低沸点有害物质也被分离出去，浓缩液中不再含有 易挥发的污染物，回收处理时不会造成二次污染，所以即可进一步方便地进 行封存、固化等处理，例如可以将其加入无机固化剂水泥和/或石灰，制成 建筑砌块，实现污染物的零排放，且资源化处理;
对于分离出的含有低沸点气态碱性污染物的水蒸气，本发明方法使其变 成过热水蒸气后再与酸性吸收中和剂溶液进行充分的气液接触，过热水蒸气 中的气态污染物与酸性吸收中和剂溶液之间在气液之间发生传质过程，气态 碱性污染物进入液体后与酸性吸收中和剂溶液发生中和反应转化为高沸点化 合物盐，从而可通过气液接触使平衡不断向液态转移，达到将低沸点气态碱 性污染物从过热水蒸气中分离出来的目的。
在气液接触时，经过传质过程，酸性吸收中和剂溶液中逐步会含有较高 浓度的溶解性物质酸和盐，造成该溶液的沸点的升高，当酸性吸收中和剂溶 液的沸点升高超过水蒸气凝结温度时，会引起水蒸气在酸性吸收中和剂溶液 表面的凝结而使中和剂溶液被稀释，所以本发明先将含有气态污染物的水蒸 气变成过热水蒸气，再将过热水蒸气与酸性吸收中和剂溶液进行气液接触， 这样就可以利用过热水蒸气的过热度来阻止水蒸气向酸性吸收中和剂溶液的 凝结，避免酸性吸收中和剂溶液被冷凝水稀释;使酸性吸收中和剂溶液可以 反复循环地吸收过热水蒸气中的气态碱性污染物，不断提高酸性吸收中和剂 溶液中中和物的浓度，同时还可以利用过热水蒸气高于酸性吸收中和剂溶液 沸点升高值的那部分过热的显热热值，使酸性吸收中和剂溶液中的水分得到 部分汽化，提高酸性吸收中和剂溶液中中和产物的浓度，然后再将含有高浓 度中和产物的酸性吸收中和剂溶液排出，制成有用的化工原料，实现污染物 的零排放，且将污染物转化为有经济价值的产品，实现了资源化;
脱除了低沸点气态污染物的过热水蒸气经过与待加热的垃圾渗沥液进行 热交换后变成不含污染物的冷凝水排出，实现了污染物的零排放。
采用本发明方法，可以对垃圾渗沥液进行深度分离，使分离物变成易于 进行回收处理、并可再生利用的产物、而且不会造成二次污染。本发明方法 具有工艺简单、所需设备成本和处理费用低、能够对渗沥液实现高效、深度 处理，且能达到使污染物零排放且资源化的目的。
