垃圾滲瀝液蒸發試驗研究

劉保成 高禎 李崢 安麗 （中國市政工程華北設計研究總院 天津300074）

鄭學娟 （杭州市固體廢棄物處理有限公司 浙江杭州310022）

垃圾滲瀝液蒸發試驗研究

劉保成 高禎 李崢 安麗 （中國市政工程華北設計研究總院 天津300074）

鄭學娟 （杭州市固體廢棄物處理有限公司 浙江杭州310022）

將垃圾滲濾液處理中產生的NF濃縮液進行機械蒸汽壓縮蒸發試驗。試驗結果表明，機械蒸汽壓縮蒸發裝置適用于濃縮液的處理，清液回收率可以達到85%；CODcr、氨氮等污染物去除率達到98%。

垃圾填埋場 滲瀝液 濃縮液 蒸發

1 試驗方法

1.1 處理對象

試驗的處理對象為MBR（膜生物反應器Membrane Bio-Reactor）+NF（納濾Nanofiltration）工藝處理垃圾滲濾液過程中膜處理階段產生的濃縮液。膜濃液的特點是：MBR階段后廢水中的有機小分子基本去除殆盡，剩余的多為難以生化的大分子有機物和無機鹽類。[1]再經過膜處理后，膜濃液中大分子的有機物和無機鹽進一步富集，所以該類廢水的主要表現為無機鹽濃度高、有機污染物為大分子的生物難降解有機物廢液。由于前段氨氮去除率很高，所以在膜濃液中氨氮濃度較低（見表1）。

表1 NF濃縮液主要水質指標

1.2 工藝介紹

試驗采用機械蒸汽壓縮蒸發工藝。機械蒸汽壓縮蒸發是一種液體分離濃縮裝置，主要是利用熱泵原理[2-3]將物料蒸發產生的再生蒸汽通過蒸汽壓縮機做功將電能轉化成蒸汽能，使較低溫和較低壓的蒸汽通過壓縮變為高溫和高壓的蒸汽，作為物料的蒸發熱媒。高溫高壓蒸汽將汽化潛熱交換給物料而成為較高溫蒸餾水，物料得到熱量產生再生蒸汽，再生蒸汽又通過蒸汽壓縮機循環進行，不斷把物料中的水份分離出來，使物料得到濃縮，通過對濃縮液排放量的控制決定物料濃縮比。

機械蒸汽壓縮蒸發能源消耗為電力，電力消耗主要與蒸發物料的性質有關，包括物料的沸點、溶解度以及結垢速度和性質等。工藝流程如圖1。

1.3 試驗設備

1.3.1 機械蒸汽壓縮蒸發設備 該蒸發設備主要是運用蒸汽的特性，當蒸汽被壓縮機壓縮時，其壓力和溫度得到逐步提升。當較高溫度的蒸汽進入蒸發器的換熱管里，而冷水在管外噴淋時，蒸汽在管里面冷凝形成冷凝水，蒸汽的熱傳給管外的噴淋水，這樣連續進行蒸發。在整個系統中能量的輸入只有壓縮機的馬達和很小的保持系統穩定操作的浸入式加熱器。本次試驗所用設備處理能力為20 t/d。

圖1 工藝流程

1.3.2 離子交換 本系統是防止前段處理后殘留氨氮而準備的，蒸發設備產生的蒸餾水中若含有氨氮，則在此予以去除，若沒有殘留氨氮的問題，此段系統可以超越不用，僅為緊急備用。[7]

本次試驗離子交換設備采用對去除氨氮有效的大孔徑特種樹脂，水中的NH4+和樹脂中的H+交換，即NH4+被樹脂吸附去除而凈化水中的氨氮。該技術可以確保出水氨氮濃度達標，過程中需要采用鹽酸再生吸附飽和后的樹脂，再生后的廢液則可作為氣體吸收廢液，最終可與MVC進液混合后進入系統處理掉。

1.3.3 氣體吸收系統 蒸發系統的放氣中可能有氣味污染，采用該系統將氣味吸收，防止可能的氣體二次污染，凈化操作環境。

該系統采用離子交換的再生液作為吸收液，飽和后的液體與膜濃液混合后作為MVC的進液。

1.4 化驗項目及方法

TDS（mg/L）：TDS檢測儀。電導（μS/cm）：電導率儀。NH3-N（mg/L）：納氏試劑光度法。[4]NO3-N（mg/L）：紫外分光光度法。[4]COD（mg/L）：重鉻酸鉀法[4]。

1.5 試驗方案

分別在試驗系統進液端、濃液出口和蒸餾水出口安裝溫度計、流量計，并在系統配電箱上安裝電表。系統預熱完畢后啟動壓縮及并開始進水，試驗開始。

2 結果與分析

2.1 回收率

本次試驗的機械蒸汽壓縮蒸發系統的清水得率控制在85%，濃液的產生量為15%，系統可以平穩運行。

2.2 進出水水質（見表2）

表2 進水水質表

2.3 結垢情況

系統在運行過程中有結垢現象，運行4 h蒸發水量無明顯變化，玻璃視鏡依然清晰，蒸發體內換熱管表面尚清晰。

根據垃圾滲濾液的性質，如果發生結垢，結垢一般由碳酸鈣、[5]碳酸鎂形成。本次試驗結垢情況不明顯，主要是因為NF濃縮液中的HCO3-含量不高，因為其為一價離子，大部分已經隨NF的清液排放，極少在濃縮液中富集。系統在運行過程中的結垢情況，需要專門另行研究。

3 結論

機械蒸汽壓縮蒸發裝置適用于垃圾滲濾液NF濃縮液的處理，清液回收率可以達到85%，濃液的產率為15%。本試驗的檢測結果顯示，所有污染指標去除率均超過98%。■

[1]張爽，舒波，張奎，等.膜分離技術處理城市垃圾滲瀝液的研究與應用[J].資源開發與市場，2009，25（5）：385-387.

[2]張旭.熱泵技術[M].北京：化工出版社，2007.

[3]谷洪福.壓縮式熱泵循環的理論分析[J].遼寧工學院學報，1995，15（2）：44-45.

[4]國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法（第四版）[M].北京：中國環境科學出版社，2002.

[5]滿瑞林，白鴿玲，陳石.垃圾填埋滲瀝液輸送管道結垢物剖析[J].貴州環保科技，2002，8（2）:4-7.

[6]王忠喜，于才淵，周才君.噴霧干燥[M].北京：化學工業出版社，2003.

[7]邵立明，何品晶，康瑾.pH和負壓對生活垃圾焚燒廠滲瀝液蒸發處理的影響[J].環境工程學報，2007，1（2）：108-111.

2011-11-09