專利名稱：一種填埋氣燃燒泡床及蒸發(fā)處理滲濾液的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于可再生能源、節(jié)能和環(huán)境保護技術領域，具體地涉及一種填埋氣(或沼氣)燃燒泡床。本發(fā)明還涉及利用上述燃燒泡床蒸發(fā)滲濾液進行無害化處理的方法。
背景技術：
垃圾填埋產(chǎn)生大量的滲濾液，滲濾液中含有大量的氨氮、有機物以及其他雜質(zhì)，其雜質(zhì)大多屬于有毒有害物質(zhì)。相對于普通城市污水，其雜質(zhì)中的氨氮、有機物的濃度尤其高。高濃度的氨氮是滲濾液的特征。根據(jù)填埋場的填埋方式、垃圾成分的不同，滲濾液氨氮濃度一般從上百至幾千mg/L不等，氨氮含量一般占總氮的80% -90%。且隨著填埋時間的增加，垃圾成分中的有機氮轉化成了無機氮，使得形成的滲濾液的氨氮濃度升高。滲濾液中含有的微量有機物有苯、甲苯、乙苯、二甲苯，還有鹵代烴、鄰苯二甲酸鹽類、醇類、酚類、酯類、醚類、酮類、醛類、酰胺類等化合物，一般幾至幾十mg/L，比較容易通過揮發(fā)進入大氣中或者蒸發(fā)出來。滲濾液中的主要有機物是低分子量(主要組分分子量< 500)的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、中高分子量(主要組分分子量在500-100000之間)的腐植酸，腐植酸是滲濾液難于脫色和生化處理的主要有機污染物質(zhì)，一般上百至幾千mg/L。有機物的含量也受填埋時間的影響，一般中、老年期滲濾液中的腐植酸物質(zhì)可占DOC(溶解性有機碳)的30-60%， 而揮發(fā)性脂肪酸隨著時間逐年趨于減少。因此，滲濾液不能直接排入城市污水管網(wǎng)，必須先采取技術措施進行處理。垃圾填埋場同時產(chǎn)生大量的填埋氣，填埋氣中的主要成分甲烷是一種強溫室效應氣體，若任其無序排放，不僅污染環(huán)境，造成嚴重的溫室效應，還很容易發(fā)生著火和爆炸事故，是重大的安全隱患，必須進行無害化處理。在里約熱內(nèi)盧世界環(huán)發(fā)大會和京都會議上， 各國都作了限制溫室氣體排放的國際承諾。我國頒布的“城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項目建設標準”已明確規(guī)定要對填埋氣進行消納和利用。所以填埋氣必須予以消納和利用， 實現(xiàn)無害化。隨著我國城市化進程的加快，填埋場越來越多，所產(chǎn)生的滲濾液和填埋氣的總量也越來越大，填埋氣的利用和滲濾液的處理成了一個越來越需要正視的、需要解決的迫切問題滲濾液的處理方法一般有生物方法或者物化方法。一方面，由于高濃度的氨氮對生物處理系統(tǒng)有抑制作用；另一方面，即使在填埋初期滲濾液的可生化性較好，但是很難將垃圾滲濾液處理到二級標準(GB16889-1997)以上，通常滲濾液中的COD中將有幾百mg/L 以上不易處理。同時腐植酸可生化處理本來就難，隨著填埋時間的增加，可生化處理的有機污染物質(zhì)在垃圾場自然生化體系中已被降解，殘留的高分子有機物進入滲濾液中，其可生化處理性更低，在填埋后期，可生化處理性很差，B0D/C0D值可小于0. 3，C/N值嚴重失調(diào)，滲濾液中的腐殖酸紅和腐殖酸黃難于處理。生物法或物化法處理滲濾液時，不僅對滲濾液的性質(zhì)很敏感，而且制造成本和運行成本高、能耗大，因此有很大的局限性、難以推廣。
蒸發(fā)一般是指在一定的溫度和壓力下，把溶液混合物中的相對易揮發(fā)性組分分離出去的過程。在對滲濾液運用蒸發(fā)進行處理時，對滲濾液在一定壓力下加熱到水能蒸發(fā)的溫度，由于重金屬、無機物以及滲濾液中的大部分有機物(特別是大分子有機物)的揮發(fā)性比水弱，會殘存在蒸發(fā)了大部分水的濃縮液中，而揮發(fā)性有機酸、部分揮發(fā)性小分子烴、氨等污染物會進入蒸汽最后冷凝下來。蒸發(fā)法對于前文所述的滲濾液的很多因素不敏感，比如滲濾液可生化處性、氨氮含量、C/N比、CODcr含量、BOD含量，以及是否水質(zhì)波動大、是否老齡滲濾液等等，都可以對其進行處理。這說明，蒸發(fā)法可以是一種適用性和靈活性比較強的處理滲濾液的方法。如果利用一部分填埋場副產(chǎn)的填埋氣燃燒釋放的熱量來使得滲濾液蒸發(fā)，則不需要配置專門的蒸汽鍋爐，也不會有其他生化、物化處理方法投資大、運行成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種填埋氣燃燒泡床。本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述填埋氣燃燒泡床蒸發(fā)處理滲濾液的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的填埋氣燃燒泡床，其主要結構為泡床的下部設有初級蒸發(fā)室，該初級蒸發(fā)室中設有初級滲濾液噴嘴；初級蒸發(fā)室的底部設有燃燒器，燃燒器的燃燒口位于初級蒸發(fā)室內(nèi)，該燃燒器分別設有蒸發(fā)助燃空氣進口和填埋氣進口 ；泡床的上部設有次級蒸發(fā)室，該次級蒸發(fā)室中設有次級滲濾液噴嘴；初級蒸發(fā)室的頂部設有布風板，布風板上固定有若干風帽，布風板上有床料層；泡床的頂部通過除塵器連接至火炬塔中的火炬燃燒器；該火炬燃燒器分別設有火炬填埋氣進口和火炬助燃空氣進口 ；火炬燃燒器的上方設有換熱器，該換熱器的一端連接初級滲濾液噴嘴和次級滲濾液噴嘴，換熱器的另一端為滲濾液進口 ；火炬塔的頂部為排氣口。所述的填埋氣燃燒泡床中，次級蒸發(fā)室中的床料層為石英砂、剛玉砂、三氧化二鋁小球中的一種或混合物。本發(fā)明提供的利用上述填埋氣燃燒泡床蒸發(fā)處理滲濾液的方法，主要步驟為A)將填埋氣(或沼氣)、蒸發(fā)助燃空氣引入燃燒器，燃燒后產(chǎn)生高溫燃氣；B)高溫燃氣在初級蒸發(fā)室中蒸發(fā)噴入的初級滲濾液并形成中溫混氣；C)中溫混氣經(jīng)過風帽進入次級蒸發(fā)室，在次級危險性室內(nèi)與噴入的次級滲濾液進行傳熱傳質(zhì)過程，使次級滲濾液被蒸發(fā)，并形成了低溫混氣；D)低溫混氣經(jīng)過除塵器后進入火炬燃燒器，與火炬填埋氣、助燃空氣一起高溫焚燒，高溫焚燒尾氣通過換熱器加熱滲濾液后從塔頂排出。所述的方法中，步驟A的高溫燃氣溫度為800°C -1300°C。所述的方法中，步驟B的中溫混氣溫度為400-700°C。所述的方法中，步驟C的低溫混氣溫度為100-150°C。所述的方法中，步驟D的高溫焚燒溫度為800-1300°C。所述的方法中，滲濾液噴入初級蒸發(fā)室和次級蒸發(fā)室的方式為噴淋、壓力霧化或氣動霧化。所述的方法中，通過調(diào)節(jié)填埋氣、助燃空氣、滲濾液的流量實現(xiàn)蒸發(fā)量負荷的改變。本發(fā)明對滲濾液進行節(jié)能減量排放處理，能做到無二次濃縮液排放，無液態(tài)殘渣產(chǎn)生，尾氣排放達標。本發(fā)明可應用于垃圾填埋場和垃圾焚燒廠的滲濾液(特別是高濃度滲濾液)蒸發(fā)處理，也可用于其他行業(yè)有害廢液(特別是高濃度廢液)的蒸發(fā)處理。


圖1是本發(fā)明填埋氣燃燒泡床結構及蒸發(fā)處理滲濾液的流程示意圖。附圖中的組件符號說明1蒸發(fā)助燃空氣，2填埋氣(landfill gas)，3燃燒器，4初級蒸發(fā)室，5滲濾液(或濃縮滲濾液)，6初級滲濾液噴嘴，7初級蒸發(fā)室頂部，8風帽，9泡床(次級蒸發(fā)室)，10熱交換區(qū)，11次級滲濾液噴嘴，12泡床頂部，13除塵器，14火炬填埋氣，15火炬助燃空氣，16火炬燃燒器，17火炬塔，18換熱器，19火炬排氣。
具體實施例方式本發(fā)明提供的以填埋氣(或沼氣)為燃料進行燃燒獲得滲濾液蒸發(fā)所需的熱量并通過泡床(鼓泡床)方式來蒸發(fā)的技術，其蒸發(fā)后的混氣通過高溫火炬燃燒來處理，尾氣排放達到國家現(xiàn)行標準。本發(fā)明以垃圾填埋場的副產(chǎn)物_填埋氣(或沼氣)為燃料獲得熱量、通過泡床來蒸發(fā)滲濾液以及通過高溫火炬來處理蒸發(fā)氣體的技術手段，一方面利用了填埋氣(或沼氣)的能量，同時又減排了滲濾液，減少了溫室氣體填埋氣的無序馳放，是填埋場水氣綜合治理的創(chuàng)新性技術路線。本發(fā)明的技術方案是A)將填埋氣(或沼氣)、蒸發(fā)助燃空氣引入燃燒器，燃燒后產(chǎn)生高溫燃氣；B)高溫燃氣在初級蒸發(fā)室中蒸發(fā)噴入的初級滲濾液并形成中溫混氣；C)此中溫混氣然后經(jīng)過風帽進入泡床，在泡床內(nèi)與噴入的次級滲濾液進行強烈傳熱傳質(zhì)過程，使次級滲濾液被蒸發(fā)，并形成了低溫混氣；D)此低溫混氣經(jīng)過除塵器后進入火炬燃燒器，與火炬填埋氣、助燃空氣一起高溫焚燒，高溫焚燒尾氣通過換熱器加熱滲濾液后從塔頂排出。步驟A中使燃燒產(chǎn)生的高溫燃氣溫度在800°C以上，13000C以下。步驟B中使中溫混氣溫度處在400-700°C之間。步驟C中使低溫混氣溫度處在100-150°C之間。步驟D中使火炬燃燒器燃燒溫度處在800-130(TC之間。本發(fā)明可以通過調(diào)節(jié)填埋氣(或沼氣)、助燃空氣、滲濾液的流量來實現(xiàn)設備的的正常工作和實現(xiàn)蒸發(fā)量負荷的改變。本發(fā)明對滲濾液中滲濾液的酸度、滲濾液中氨氮的濃度、有機質(zhì)的濃度和成份、滲濾液的年齡都不敏感，有靈活的適應性。本發(fā)明的排放符合現(xiàn)行的有關標準，也可用于其他行業(yè)廢液的蒸發(fā)處理。下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
本發(fā)明的填埋氣燃燒泡床結構如圖1所示，包括燃燒器3、初級蒸發(fā)室4、次級蒸發(fā)室9、除塵器13、火炬燃燒器16、火炬塔17、換熱器18，以及其他未在圖上標出的控制系統(tǒng)、相應氣體和液體的鼓風裝置和泵送裝置等。初級蒸發(fā)室4的下部中央位置固接有燃燒器3，燃燒器3的出口位于初級蒸發(fā)室4 內(nèi)。初級蒸發(fā)室4的頂部7是布風板，布風板上固定有許多風帽8，布風板上有顆粒床料層， 中溫混氣通過風帽進入泡床然后通過床料層。初級蒸發(fā)室4內(nèi)還裝有初級滲濾液噴嘴6。次級蒸發(fā)室9內(nèi)部設有次級滲濾液噴嘴11，中溫混氣在泡床頂部12處以后變?yōu)榈蜏鼗鞖?，通向除塵器13后進入火炬燃燒器16?；鹁嫣盥駳?4和火炬助燃空氣15都和火炬燃燒器16相聯(lián)通。滲濾液5和換熱器18相聯(lián)通，換熱器18的另一端和次級滲濾液噴嘴11、初級滲濾液噴嘴6相聯(lián)通。本發(fā)明處理流程如下請參閱圖1，首先開動鼓風裝置(公知技術，圖中未示)將蒸發(fā)助燃空氣1引入燃燒器3，然后開動鼓風裝置(公知技術，圖中未示)將填埋氣(或沼氣)2引入燃燒器3，使得二者在燃燒器3內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫燃氣(800-130(TC )并進入初級蒸發(fā)室3。初級滲濾液噴嘴6向此高溫燃氣噴灑滲濾液，噴射方式可以為噴淋、氣動霧化、壓力霧化其中之一或組合，從而使高溫燃氣在到達初級蒸發(fā)室3上部時可降到中溫(400-700°C左右)，然后此中溫混氣通過風帽8再進入次級蒸發(fā)室9。中溫混氣在次級蒸發(fā)室9內(nèi)最先和床料接觸，床料層呈鼓泡狀。在次級蒸發(fā)室9的熱交換區(qū)10處，中溫混氣和次級滲濾液噴嘴11噴灑的滲濾液相遇并進行強烈的傳熱傳質(zhì)過程，從而中溫混氣變成了低溫混氣(溫度處在100-150°C 之間)。次級滲濾液噴嘴11的噴射方式，可以為噴淋、氣動霧化、壓力霧化其中之一或組合。 床料可以為石英砂、剛玉砂或三氧化二鋁小球以及混合物，以強化蒸發(fā)的熱交換過程，從而達到在流程到達泡床頂部12之前實現(xiàn)了將滲濾液全部蒸發(fā)的目的。從泡床9出來的混氣和少量固體顆粒經(jīng)過除塵器13后進入火炬燃燒器16，在此和火炬填埋氣14、火炬助燃空氣 15 一起高溫焚燒，控制當量比使得焚燒溫度處在800-1300°C之間。高溫焚燒尾氣通過換熱器18加熱滲濾液后從塔頂排出，成為了低溫的火炬排氣19，排向環(huán)境。運行過程中通過調(diào)節(jié)填埋氣(或沼氣)、助燃空氣的比例來調(diào)節(jié)燃燒溫度區(qū)間，通過調(diào)節(jié)滲濾液的流量、填埋氣(或沼氣)的用量來實現(xiàn)設備的的正常工作和實現(xiàn)蒸發(fā)量負荷的改變。
權利要求
1.一種填埋氣燃燒泡床，其主要結構為泡床的下部設有初級蒸發(fā)室，該初級蒸發(fā)室中設有初級滲濾液噴嘴； 初級蒸發(fā)室的底部設有燃燒器，燃燒器的燃燒口位于初級蒸發(fā)室內(nèi)，該燃燒器分別設有蒸發(fā)助燃空氣進口和填埋氣進口；泡床的上部設有次級蒸發(fā)室，該次級蒸發(fā)室中設有次級滲濾液噴嘴； 初級蒸發(fā)室的頂部設有布風板，布風板上固定有若干風帽，布風板上有床料層； 泡床的頂部通過除塵器連接至火炬塔中的火炬燃燒器； 該火炬燃燒器分別設有火炬填埋氣進口和火炬助燃空氣進口； 火炬燃燒器的上方設有換熱器，該換熱器的一端連接初級滲濾液噴嘴和次級滲濾液噴嘴，換熱器的另一端為滲濾液進口 ； 火炬塔的頂部為排氣口。
2.根據(jù)權利要求1所述的填埋氣燃燒泡床，其中，所述次級蒸發(fā)室中的床料層為石英砂、剛玉砂、三氧化二鋁小球中的一種或混合物。
3.利用權利要求1所述填埋氣燃燒泡床蒸發(fā)處理滲濾液的方法，主要步驟為A)將填埋氣或沼氣、蒸發(fā)助燃空氣引入燃燒器，燃燒后產(chǎn)生高溫燃氣；B)高溫燃氣在初級蒸發(fā)室中蒸發(fā)噴入的初級滲濾液并形成中溫混氣；C)中溫混氣經(jīng)過風帽進入次級蒸發(fā)室，在次級危險性室內(nèi)與噴入的次級滲濾液進行傳熱傳質(zhì)過程，使次級滲濾液被蒸發(fā)，并形成了低溫混氣；D)低溫混氣經(jīng)過除塵器后進入火炬燃燒器，與火炬填埋氣、助燃空氣一起高溫焚燒，高溫焚燒尾氣通過換熱器加熱滲濾液后從塔頂排出。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，步驟A的高溫燃氣溫度為800°C-1300°C。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，步驟B的中溫混氣溫度為400-700°C。
6.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，步驟C的低溫混氣溫度為100-150°C。
7.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，步驟D的高溫焚燒溫度為800-1300°C。
8.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，滲濾液噴入初級蒸發(fā)室和次級蒸發(fā)室的方式為噴淋、壓力霧化或氣動霧化。
9.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，通過調(diào)節(jié)填埋氣、助燃空氣、滲濾液的流量實現(xiàn)蒸發(fā)量負荷的改變。
全文摘要
一種蒸發(fā)處理滲濾液的方法，步驟為將填埋氣或沼氣、蒸發(fā)助燃空氣引入燃燒器，燃燒后產(chǎn)生高溫燃氣；高溫燃氣在初級蒸發(fā)室中蒸發(fā)噴入的初級滲濾液并形成中溫混氣；中溫混氣經(jīng)過風帽進入次級蒸發(fā)室，在次級蒸發(fā)室內(nèi)與噴入的次級滲濾液進行傳熱傳質(zhì)過程，使次級滲濾液被蒸發(fā)，并形成了低溫混氣；低溫混氣經(jīng)過除塵器后進入火炬燃燒器，與火炬填埋氣、助燃空氣一起高溫焚燒，高溫焚燒尾氣通過換熱器加熱滲濾液后從塔頂排出。本發(fā)明還提供了實現(xiàn)上述方法的填埋氣燃燒泡床。本發(fā)明的排放符合現(xiàn)行的有關標準，同時可用于其他行業(yè)廢液(特別是高濃度廢液)的減量無害化處理。
文檔編號C02F1/04GK102211794SQ201010143098
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權日2010年4月7日
發(fā)明者袁怡祥, 馬人熊 申請人:中國科學院工程熱物理研究所