渗滤液膜浓缩液浸没燃烧蒸发技术及工程应用-清华-水木湛清

渗滤液膜浓缩液浸没燃烧蒸发技术及工程应用清华大学水木湛清（北京）环保科技有限公司北京环卫集团环境研究发展有限公司研发单位：清华大学转化单位：水木湛清（北京）环保科技有限公司二零一六年十月1、水质特点成分复杂。富集了大量盐分和有机物无机物大量存在，钙镁离子浓度高，易结垢有机物浓度较高，含腐植酸、挥发性有机物水质变化大。受前端处理效果影响，水质极其不稳定。2、技术现状：回灌填埋场/调节池：盐分累积，处理系统失效回喷焚烧炉：影响焚烧温度，炉体腐蚀高级氧化：运行稳定性差，引入新的盐分间接传热式蒸发：结垢严重，清洗频繁背景介绍膜浓缩液处理难点浸没燃烧蒸发技术原理1浓缩液处理工艺及其优势2工程案例介绍3汇报内容在建或已建工程41、浸没燃烧蒸发技术原理浸没燃烧蒸发技术利用气体燃料在液体亚表面增压浸没燃烧，并通过特殊的结构形成超微气泡，超微气泡与浓缩液直接接触，无传热间壁，不怕结垢，传质传热高效。1浸没燃烧蒸发（SubmergedCombustionEvaporation,SCE）技术又称液中燃烧蒸发技术，是一种无固定传热界面的蒸发技术。与间壁式蒸发器相比，具有传热速率快、热利用率高和结构相对简单等优点，尤其适用于易结垢液体的蒸发、浓缩和分离。浸没燃烧蒸发技术原理图2水面水分汽化水分汽化水分汽化水分汽化传热传热传热传热局部高温：最高可达850℃沸腾温度：100℃~95℃3亚表面微气泡浸没燃烧蒸发设备水木湛清（北京）环保科技有限公司和清华大学深度合作，共同开发了亚表面超微气泡浸没燃烧蒸发设备。沸腾温度：100℃~95℃~85℃处理能力：提高20%4技术荣誉2、膜浓缩液处理工艺及其优势5焚烧+浓缩第二阶段：汽提+蒸发第一阶段：二级浸没燃烧蒸发工艺流程图挥发性有机污染物的控制：一级蒸发器：汽提和蒸发二级蒸发器：焚烧和浓缩一、二级可互换一、二级亦可并联运行2、浸没燃烧蒸发技术及其优势6突破渗滤液蒸发的技术难点：1、结垢问题：无间壁传热，不结垢，传热效率无损失；2、挥发性污染物：内部焚烧解决，余热充分利用；3、水质变化冲击：抗冲击能力强，可连续稳定运行。7主要优势一：无传热间壁，不结垢燃料在亚表面增压浸没燃烧，形成大量超微气泡，增加了传热表面积，与浓缩液直接接触换热。同时由于没有固定传热面，不存在在传热面上结晶、结垢和腐蚀等问题。特别适合于垃圾渗滤液、浓缩液的处理，以及腐蚀性强、粘稠、易结晶和结垢的高盐废水的处理；实际工程应用中蒸发器内壁不产生有机、无机垢，可以长时间稳定运行。2、浸没燃烧蒸发技术及其优势8主要优势二：浓缩程度高，单体实现结晶实际工程运行可根据不用的原水水质实现非常高的浓缩程度，可以实现盐分结晶，携带有机残渣共同析出。由于浸没燃烧蒸发器的无间壁传热机理，蒸发器内不产生有机、无机垢，在阿苏卫项目实际运行蒸残液浓度可以达到进水膜浓缩液的15倍以上，在高浓缩倍数下完全实现结晶残渣析出。结晶残渣析出2、浸没燃烧蒸发技术及其优势9主要优势三：无需预处理，工艺流程简单进水不需要进行沉淀等预处理，可直接用于纳滤或反渗透浓缩液以及混合膜浓缩液的处理。工艺流程完全适应不同的膜浓缩液、混合浓缩液；自动化程度高，可长时间连续稳定运行，实现无人值守。自控界面2、浸没燃烧蒸发技术及其优势10主要优势四：传热效率高，占地小燃料在亚表面增压浸没燃烧，产生数量巨大的超微气泡，大大的增加了传热，同时因为超微气泡与浓缩液直接接触换热，热损失率非常低，传热效率高。占地面积小，土建投资费用低，建设周期短，本项目50t/d的占地面积不到100m2。处理规模100t/d的工程占地约150m2。2、浸没燃烧蒸发技术及其优势11主要优势五：蒸发温度低，残渣性能好。由于超微气泡优异的传热效果，膜浓缩液温度仅需要上升到约85℃即可实现蒸发，系统析出的残渣沉淀性能好。残渣中盐分含量约2/3，腐植酸类物质含量约1/3。阿苏卫项目的残渣热值达到1200kCal/kg(干基)焚烧处理/填埋处理（避免盐循环）2、浸没燃烧蒸发技术及其优势12主要优势六：利用低品质沼气，综合效益好。采用的热源来自于填埋场低品位沼气（甲烷含量最低仅20%，氧气含量高达10%），不能用于提纯或发电，以废治废，环境效益显著。2、浸没燃烧蒸发技术及其优势3、工程案例介绍13阿苏卫渗滤液膜浓缩液蒸发工程工程概述：设计处理规模50t/d；采用二级浸没燃烧蒸发工艺；项目热源采用阿苏卫填埋场填埋区覆膜作业下的低品质填埋气，甲烷含量为20%~55%。21工程概述：开工日期为2015年8月3日；完工时间为2015年9月4日，建设安装周期30天；调试和试运行从9月10日至10月12日，完成清水试车、设备联动调试和168小时运行；自2015年10月25日起正式连续运行。目前总运行天数超过了330天。24小时连续不停机运行最长天数为91天最高日处理膜浓缩液为54吨，进入SCE系统的膜浓缩液电导率最高达到72mS/cm，总溶解性固体最高达到55g/L3、工程案例介绍14指标参数备注处理能力（t浓液/d）50沼气消耗量（甲烷含量25~55%，m3/t）100~110未回收余热浓缩倍数（基于膜浓缩液量）10结晶模式无残液，回收率98%电耗（kW.h/t浓水）16其它（化学药剂等）（元/t浓液）0.5偶尔使用消泡剂运行成本（元/t浓液）16不含填埋气费用占地面积（m2）100主要经济技术指标3、工程案例介绍15能耗数据分析本项目吨水运行能耗仅为电耗和填埋场废弃沼气。电耗：每吨水蒸发耗电量不足16kW·h空气增压风机22kW.h，采用变频控制，工作负荷系数0.8；沼气增压风机，5.5kW.h，采用变频控制，工作负荷系数0.8；进料泵1.5kW.h，工作负荷系数0.8；上清液回流泵0.75kW.h，工作负荷系数0.5。低品位填埋气：每吨水消耗沼气量约100m3（约50％甲烷）3、工程案例介绍163、工程案例介绍膜浓缩液物料平衡分析：物料平衡图原液池SCE蒸发系统填料塔沉淀池50t/d5t/d48.5t/d上清液残渣析出蒸汽1.5t/d3.5t/d48.5t/d阿苏卫项目SCE系统排出残液含水率60%左右结晶残渣，干基热值1200kcal/kg阿苏卫项目SCE系统排出残液对比图阿苏卫项目SCE系统排出残液173、工程案例介绍运行效果CODmg/L12,000-13,000100,000-120,000mS/cm30-40330-350pH7.1-7.78.4-8.8TSg/L35-45300-400TDSg/L33-43220-330FDSg/L11-1540-80NH4+mg/L38-42250-3603、工程案例介绍13镇江焚烧厂膜浓缩液处理工程工程概述：设计处理规模100t/d；采用二级浸没燃烧蒸发工艺（配套余热回收）；开工日期为2016年8月10日；完工时间为2016年9月20日，建设安装周期40天；目前已经完成清水试车。3、工程案例介绍13膜浓缩液物料平衡分析：3、工程案例介绍13指标参数备注处理能力（t浓液/d）100沼气消耗量（甲烷含量50~75%，m3/t）70~110余热回收折合沼气量20m3/吨水外排蒸汽冷凝后热量回收浓缩倍数（基于膜浓缩液量）10结晶模式无残液，回收率98%电耗（kW.h/t浓水）16其它（化学药剂等）（元/t浓液）0.5偶尔使用消泡剂运行成本（元/t浓液）16不含厌氧沼气费用占地面积（m2）150211、北京北神树填埋场渗滤液膜浓缩液处理工程24t/d2、北京阿苏卫生活垃圾填埋场渗滤液膜浓缩液工程50t/d3、光大环保镇江垃圾焚烧厂渗滤液膜浓缩液100t/d在建工程1、泰州兴化固废循环园区渗滤液工程其中含膜浓缩液100t/d（在建）4、已建或在建工程21施工图阶段项目1、乌鲁木齐米东垃圾综合处理厂膜浓缩液处理250t/d2、乌鲁木齐大浦沟垃圾填埋场膜浓缩液处理工程200t/d3、首钢环境餐厨垃圾废水处理项目100t/d4、榆树市生活垃圾填埋场膜浓缩液处理项目50t/d5、广东省江门市生活垃圾填埋场膜浓缩液处理150t/d4、已建或在建工程21敬请批评指正！