表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置及方法，属于垃圾渗滤液膜浓缩液处理技术领域。包括聚光镜、反应池、蒸发台、亲水多孔材料层、光热多孔材料层、倾斜透明冷凝顶盖、透明侧壁、结晶盐收集箱、冷凝水收集槽和冷凝水出水口；聚光镜嵌入倾斜透明冷凝顶盖中；倾斜透明冷凝顶盖和透明侧壁盖置在结晶盐收集箱上方；反应池置于结晶盐收集箱内；蒸发台位于反应池边沿，蒸发台由下向上依次贴附亲水多孔材料层和光热多孔材料层，且亲水多孔材料层延伸至反应池侧壁；冷凝水收集槽位于透明侧壁内壁四周。该反应器中存在空气内循环，促进光热材料表面空气对流，加强光热材料的表面蒸发速率。

【技术实现步骤摘要】
表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置及方法
本专利技术属于垃圾渗滤液膜浓缩液处理
，更具体地，涉及一种表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置及方法。
技术介绍
随着我国城市经济的不断发展，城市规模的扩大，居民生活水平的大幅提高，城市垃圾的产生总量以平均每年8％～10％的速度增长。2018年全国生活垃圾清运量达到2.28亿吨，据测算，2030年我国将新增约4亿吨城市垃圾，2050年将新增约5亿吨。垃圾处理处置问题日益突出。卫生填埋是我国及其它大多数国家处理垃圾最传统和主要的方式，方法简单。其弊端是在垃圾的填埋与堆放过程中由于降水、地下水渗入等原因产生高浓度的垃圾渗滤液。以25％的渗滤液平均产率计算，2018年度，全国渗滤液产量已超过0.57亿吨，约合15.6万吨/天。垃圾填埋场渗滤液具有污染物浓度较高、成分复杂、重金属含量高、色度深、有臭味等特征，不经妥善处理直接排放到环境中会对周边区域的土壤、地表水以及地下水等带来严重的污染。目前国内外广泛采用两级生物处理及纳滤、反渗透的组合处理工艺技术。通常情况下，反渗透处理单元的回收率为70％-80％左右，整个系统的总回收率一般不高于70％，因此，产生大量的膜浓缩液。垃圾渗滤液膜浓缩液的处理是一个行业性难题。目前处理垃圾渗滤液膜浓缩液主要有回灌法、蒸发、回喷法、高级氧化法等工艺。公开号为CN105923850A的中国专利技术专利提供了一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理方法，通过多级氧化的方法处理膜浓缩液，该方法所需药剂量大，工艺控制需精确，产生大量的沉淀废物需要处理。公开号为CN104211245A的中国专利技术专利提供了一种垃圾渗滤液膜法浓缩液的处理方法，主要是将浓缩液预处理后通过多效膜蒸馏处理，获得浓缩液和淡水，浓缩液再次进行蒸发浓缩结晶，所得固体填埋处理。该方法进行了多次浓缩，虽然一定程度上减少了浓缩液产量，但最终的浓缩液更难处理，同时处理成本费用很高。专利申请CN103570157A和CN104211245A采用蒸发法处理纳滤浓缩液，但该方法投资高、能耗高，且蒸发残留物为危险废弃物，处置成本高。综上，现有的填埋场垃圾渗滤液膜浓缩液的处理方法存在能耗高、效率低、产生二次污染的问题，因此开发垃圾填埋场渗滤液膜处理浓缩液的低能耗减量无害化技术具有重要的意义。除此之外，随着环保要求的提高，在部分沿海地区，原来主要采用的浓缩液垃圾掺烧处理方式，目前已不允许，这使得开发垃圾填埋场渗滤液膜处理浓缩液的低能耗减量无害化技术十分迫切。太阳能表面光热蒸发技术是一种新型的太阳能蒸发技术。该技术将光热材料集成到水源表面，吸收太阳能，进行热转换，并将热能限制在空气/液体界面中，实现液体表面的低温蒸发。相对于传统的太阳能蒸发系统，该技术不直接对光吸收能力弱的水体进行光照，而利用高效的光热转换多孔材料，大幅提高了光热转换效率；同时，光热转换和热传导被局限在空气/液体界面中，避免了对水体的整体加热，降低了大量热量向环境的扩散，具有较高的能量利用率和蒸发效率，能够有效地实现挥发性水与难挥发的离子、污染物的分离，在海水淡化和污水处理方面获得广泛的关注。鉴于此，太阳能光热蒸发技术有望进一步地应用在垃圾填埋场膜处理浓缩液的减量处理。在实际应用中太阳能表面光热蒸发技术在很大程度上依赖于，第一，合适的光热材料的有效使用，第二，蒸发装置的长期稳定运行。得益于近年来的深入研究，据报道，一系列光热材料可实现超高的光吸收性能，并产生比常规脱盐工艺更低盐度的水。尽管在材料开发方面取得了重大进展，但蒸发过程阻碍了太阳能技术的进一步提高。目前，一些常见的太阳能蒸发装置与蒸馏器存在蒸汽容易泄露，系统产水量不大，热能利用不充分等缺点。其它单一的太阳能脱盐技术和装置，如降膜蒸发-气流吸收等，也都存在热能利用率不高、运行温度较低以及蒸发驱动力较大等缺陷。并且，一些太阳能蒸发装置的专利技术专利未考虑浓缩析出的盐分可能对装置或材料产生的结垢、堵塞等影响。随着水的不断蒸发，盐的浓度不断增加，最终将导致盐在光热材料的蒸发表面结晶，表面上积累的盐晶体严重影响了光热材料的光吸收和蒸汽在孔隙中的流动，这减缓了蒸汽的产生。解决这个问题的方式包括机械刮除材料表面的盐，防止盐附着，以及增加盐的反向扩散。然而，这些方法可能会导致操作的不连续或水蒸汽产生效率降低。此外，高浓度盐扩散回到溶液而不是被收获，浪费了获得宝贵矿产资源的机会。因此，在太阳能蒸发过程中，还迫切需要对盐结晶进行适当的管理，以连续产生蒸汽并同时收获盐。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术目的是提供一种表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置及方法，该装置利用光热转换材料，结合空气内循环对流效应，对垃圾渗滤液膜浓缩液蒸发浓缩，并结合光催化实现难降解有机物的分解，最终使盐在反应池的边缘结晶，对盐分进行回收，避免堵塞孔隙，提高资源再利用率，从而解决现有技术中太阳能蒸发装置导致的盐在光热材料的蒸发表面结晶，积累的盐晶体影响光热材料的光吸收和蒸汽在孔隙中的流动而减缓了蒸汽产生的技术问题。根据本专利技术的第一方面，提供了一种利用表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置，包括聚光镜、反应池、蒸发台、亲水多孔材料层、光热多孔材料层、倾斜透明冷凝顶盖、透明侧壁、结晶盐收集箱、冷凝水收集槽和冷凝水出水口；所述聚光镜嵌入倾斜透明冷凝顶盖中；所述倾斜透明冷凝顶盖和透明侧壁盖置在结晶盐收集箱上方；所述反应池置于结晶盐收集箱内；所述蒸发台位于反应池边沿，所述蒸发台由下向上依次贴附亲水多孔材料层和光热多孔材料层，且所述亲水多孔材料层延伸至反应池侧壁；所述反应池用于盛放待处理的垃圾渗滤液膜分离浓缩液，所述亲水多孔材料层用于吸附反应池中的溶液，所述光热多孔材料层用于蒸发亲水多孔材料层中吸附的水分从而使盐分结晶，所述蒸发台外周圆的半径等于反应池中盐分结晶后形成盐环的半径；所述聚光镜用于增大光强以提高对反应池中的垃圾渗滤液膜分离浓缩液的光催化与光蒸发效率；所述冷凝水收集槽位于透明侧壁内壁四周，所述冷凝水收集槽用于收集倾斜透明冷凝顶盖上冷凝形成的水滴；所述冷凝水出水口位于透明侧壁外壁，所述冷凝水出水口用于排放冷凝水收集槽收集的水分。优选地，所述聚光镜的水平投影面积为反应池中液面面积的1.5-3倍。优选地，所述聚光镜为凸透镜。优选地，所述倾斜透明冷凝顶盖与水平面的夹角为20°～70°。优选地，所述透明侧壁与水平面的夹角度为20°～70°。优选地，所述光热多孔材料层为生物质热解炭、石墨烯、氧化石墨烯、聚吡咯、碳粉、碳化钼、炭黑、蜡烛灰和金中任意一种；所述亲水多孔材料层为泡沫铜、壳聚糖水凝胶、凯夫拉水凝胶、聚吡咯纤维纸和滤纸中任意一种；优选地，所述亲水多孔材料层负载有光催化剂；优选地，所述光催化剂为二氧化钛、氧化锌、氧化锡和二氧化锆中任意一种。按照本专利技术的另一方面，提供了利用任一所述的装置处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的方法，包括以下步骤：步骤S1：将待处理的垃圾渗滤液膜分离浓缩液加入反应池中，并浸润亲水多孔材料层；步骤S2：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置，其特征在于，包括聚光镜(1)、反应池(2)、蒸发台(3)、亲水多孔材料层(4)、光热多孔材料层(5)、倾斜透明冷凝顶盖(6)、透明侧壁(7)、结晶盐收集箱(8)、冷凝水收集槽(9)和冷凝水出水口(10)；/n所述聚光镜(1)嵌入倾斜透明冷凝顶盖(6)中；所述倾斜透明冷凝顶盖(6)和透明侧壁(7)盖置在结晶盐收集箱(8)上方；所述反应池(2)置于结晶盐收集箱(8)内；所述蒸发台(3)位于反应池(2)边沿，所述蒸发台(3)由下向上依次贴附亲水多孔材料层(4)和光热多孔材料层(5)，且所述亲水多孔材料层(4)延伸至反应池(2)侧壁；/n所述反应池(2)用于盛放待处理的垃圾渗滤液膜分离浓缩液，所述亲水多孔材料层(4)用于吸附反应池(2)中的溶液，所述光热多孔材料层(5)用于蒸发亲水多孔材料层(4)中吸附的水分从而使盐分结晶，所述蒸发台(3)外周圆的半径等于反应池(2)中盐分结晶后形成盐环的半径；所述聚光镜(1)用于增大光强以提高对反应池(2)中的垃圾渗滤液膜分离浓缩液的光催化与光蒸发效率；/n所述冷凝水收集槽(9)位于透明侧壁(7)内壁四周，所述冷凝水收集槽(9)用于收集倾斜透明冷凝顶盖(6)上冷凝形成的水滴；所述冷凝水出水口(10)位于透明侧壁(7)外壁，所述冷凝水出水口(10)用于排放冷凝水收集槽(9)收集的水分。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置，其特征在于，包括聚光镜(1)、反应池(2)、蒸发台(3)、亲水多孔材料层(4)、光热多孔材料层(5)、倾斜透明冷凝顶盖(6)、透明侧壁(7)、结晶盐收集箱(8)、冷凝水收集槽(9)和冷凝水出水口(10)；
所述聚光镜(1)嵌入倾斜透明冷凝顶盖(6)中；所述倾斜透明冷凝顶盖(6)和透明侧壁(7)盖置在结晶盐收集箱(8)上方；所述反应池(2)置于结晶盐收集箱(8)内；所述蒸发台(3)位于反应池(2)边沿，所述蒸发台(3)由下向上依次贴附亲水多孔材料层(4)和光热多孔材料层(5)，且所述亲水多孔材料层(4)延伸至反应池(2)侧壁；
所述反应池(2)用于盛放待处理的垃圾渗滤液膜分离浓缩液，所述亲水多孔材料层(4)用于吸附反应池(2)中的溶液，所述光热多孔材料层(5)用于蒸发亲水多孔材料层(4)中吸附的水分从而使盐分结晶，所述蒸发台(3)外周圆的半径等于反应池(2)中盐分结晶后形成盐环的半径；所述聚光镜(1)用于增大光强以提高对反应池(2)中的垃圾渗滤液膜分离浓缩液的光催化与光蒸发效率；
所述冷凝水收集槽(9)位于透明侧壁(7)内壁四周，所述冷凝水收集槽(9)用于收集倾斜透明冷凝顶盖(6)上冷凝形成的水滴；所述冷凝水出水口(10)位于透明侧壁(7)外壁，所述冷凝水出水口(10)用于排放冷凝水收集槽(9)收集的水分。


2.如权利要求1所述的利用表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置，其特征在于，所述聚光镜(1)的水平投影面积为反应池(2)中液面面积的1.5-3倍。


3.如权利要求1或2所述的利用表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置，其特征在于，所述聚光镜(1)为凸透镜。


4.如权利要求1所述的利用表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置，其特征在于，所述倾斜透明冷凝顶盖(6)与水平面的夹角为20°～70°。


5.如权利要求1所述的利用表面光热蒸发处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的装置，其特征在于，所述透明侧壁(7)与水平面的夹角度为20°～70°。


6.如权利要求1所述的利用表面光热蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：权俊达，史伊蒙，郭晓，姜惕明，叶轲夫，刘杰，李想，唐荣，宋一笑，袁书珊，梁莎，胡敬平，侯慧杰，苗蕾，刘冰川，杨家宽，张战，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42