機械壓縮蒸發技術（MVC）處理垃圾滲瀝液的中試研究*

夏　旻，邰　俊（上海市環境工程設計科學研究院有限公司，上海　200232）

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·滲瀝液處理·

機械壓縮蒸發技術（MVC）處理垃圾滲瀝液的中試研究*

夏旻，邰俊
（上海市環境工程設計科學研究院有限公司，上海200232）

【摘要】機械壓縮蒸發工藝（MVC）作為滲瀝液處置領域的一種新興技術，在上海市某小型垃圾填埋場內進行了中試實驗研究。由檢測結果可知，該填埋場滲瀝液出水經MVC系統處理后可滿足GB 16889—2008標準限值的要求，但是該系統的運行能耗和濃縮液問題仍需進一步優化。

【關鍵詞】MVC；垃圾滲瀝液；中試研究

為防止生活垃圾填埋場產生滲瀝液對周圍環境的污染，2008年頒布了GB 16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準，規定滲瀝液處理后的出水CODCr、BOD5、總氮、總磷不高于100、30、40、3 mg/L。該標準規定的垃圾滲瀝液出水水質限值與GB16889—1997相比，各項指標要求均有明顯的提高。因此，垃圾滲瀝液僅僅通過傳統的厭氧/好氧生化處理已經極難達到GB 16889—2008規定的各項污染物排放限值，而目前應用最廣的膜處理法雖能達標處理但存在大量濃縮液問題，因此探索垃圾滲瀝液深度達標處理新技術已經成為滲瀝液處理領域的一大熱點。筆者以上海市某小型填埋場滲瀝液系統日常出水為處理目標，以機械壓縮蒸發技術（MVC）為處理手段，對MVC技術處理滲瀝液的工程化應用的可行性進行研究。

1　MVC系統簡介

本次實驗應用的MVC系統和圖1所示。

圖1　本次實驗應用的MVC系統流程

該MVC系統處理規模為50 t/d，設備主要包括撬裝式MVC系統1套，離子交換系統1套。MVC系統的主體為蒸發室，配套部件為電加熱絲蒸汽發生器、蒸汽壓縮機、蒸餾水罐、蒸餾水板式換熱器、濃縮液板式換熱器、控制柜、消泡劑儲存桶、氨基磺酸儲存桶、氫氧化鈉儲存桶以及相關的泵、閥門、流量計和儀表。

MVC蒸發技術是將蒸發產生的二次蒸汽全部收集起來，通過機械壓縮方式提高其壓力和溫度之后重新作為蒸發的熱源［1-2］。與三效蒸發相比，它回收了所有的相熱，而且盡可能地回收了顯熱。蒸出水經過換熱之后直接變為冷凝水，不需要再用冷卻水冷卻。它不需要蒸汽（僅需要少量的初始蒸汽），只需要耗電。通過壓縮蒸汽的方法蒸出1 t水耗電20～50 kW·h，按照電價為1.0元/（kW·h）計算，其運行費為20～50元，與三效蒸發相比（常規的三效蒸發裝置蒸出1 t水需要消耗0.45 t蒸汽，按照市場價格，1 t蒸汽至少花費240元/t，因此，蒸出1 t水的蒸汽消耗費用至少為108元），運行費用極其低廉［3］。

DI系統采用特殊的陽陰離子交換樹脂，當離子交換樹脂飽和以后采用4%～5%的鹽酸和5%～10%的氫氧化鈉將樹脂再生，循環往復，經過離子交換后的水可以達標排放。

2　滲瀝液原水水質和實驗方案

2.1原水水質

本次研究在上海市某小型垃圾填埋場內進行。該填埋場產生的滲瀝液通過收集系統首先進入加蓋的調節池，經混合沉淀后通過傳送系統經三級礦化床處理，通過礦化床的吸附、生物降解等作用進入儲水池，最后通過罐裝車運輸送至附近污水處理廠進行下一步處理。根據對礦化床出水的跟蹤監測，出水CODCr和NH3-N的平均值分別為771 mg/L和149 mg/L。

2.2實驗方案

1） 設備調試階段。進行MVC+DI系統運行情況跟蹤，解決設備的跑冒滴漏等問題，完善配套設施。

2） 礦化床滲瀝液試驗。進行運行參數優化試驗。通過調整進水流量、消泡劑使用量、濃縮液排放量等參數，在運行穩定的情況下取樣測試。測試水質指標包括COD、氨氮、SS、pH。同時記錄耗電量、耗水量、藥劑用量及清洗頻率。

3） 采樣點選擇。根據MVC+DI系統設置，分別以礦化床出水、MVC系統蒸汽冷凝水、DI系統陰陽樹脂出水和濃縮液為取樣目標，對各樣品進行檢測。

4） 實驗時間。計劃在系統運行穩定后，對該系統進行7～8 d的跟蹤檢測，每天至少開機4 h以上。為計算運行成本，計劃連續開機48～72 h。

3　MVC系統處理效果研究

在MVC系統調節穩定后，使用該系統對礦化床出水進行處理，處理結果如表1所示。

表1　礦化床出水水質參數

由表1可知，填埋場滲瀝液經礦化床處理后出水CODCr400～900 mg/L，經MVC系統處理后出水COD已低于GB/T 11914—1989重鉻酸鉀法檢出限，滿足<100 mg/L的出水標準。由于MVC機組的作用原理是一個物理分離的過程，滲瀝液所含的污染物并未在系統中消減，而是全都富集進入了濃縮液中。濃縮液出水的CODCr可達2 700～9 000 mg/L，濃縮液在排出系統后經儲存將運往填埋庫區回灌，根據現場跟蹤記錄，濃液出水比例為進水的6%。與出水COD數據相似，礦化床出水在經過MVC系統后出水氨氮和SS均呈下降的趨勢，其中SS基本滿足排放標準，若本系統前設置混凝裝置對進水SS進行預處理，SS的出水指標將更穩定。滲瀝液中氨氮經MVC機組后，去除效果不明顯，主要是因為滲瀝液中氨氮會與水蒸氣一起進入冷凝管，因此在MVC機組后還應加裝1套除氨氮裝置，在本系統中在MVC機組的后端設置了離子交換（DI）系統。經過DI系統后出水氨氮幾乎檢測不到。為考察出水BOD5的水質指標，對實驗第7天采集的樣品進行測試，礦化床出水經MVC系統處置后出水BOD5也符合GB16889—2008排放標準。

表2為礦化床出水經MVC處理后出水重金屬含量。

表2　礦化床出水重金屬含量

由表2可以看出，礦化床出水在經過MVC系統處理后出水數據可達到GB 16889—2008表2要求，在MVC系統運行正常的情況下，可以實現處理出水的直接排放。

4　運行成本核算

為確定設備長期開機運行狀態下的能耗，對MVC系統進行48 h連續運行，運行后機組能耗計算如表3所示。根據對現場記錄的統計，在連續運行的情況下，本系統的運行費用為50元/t，運行能耗相對較高。

表3　填埋場MVC+DI滲瀝液示范工程運行費用（48 h）

5　結論

利用MVC技術對上海市某填埋場內垃圾滲瀝液進行深度處理，處理后出水各項指標滿足GB 16889—2008標準規定限值，說明MVC技術作為一種新工藝可以被應用于滲瀝液處理領域。但是，根據工程化應用跟蹤結果可知，MVC技術的運行成本仍然較高，并且同樣存在濃縮液處置的問題，使用該技術并不能真正實現污染物的消減。降低運行能耗和尋找濃縮液處置出路將是該技術產業化發展中需要解決的重大技術問題。

參考文獻：

［1］ 徐大偉，彭怡.MVC+DI工藝用于處理垃圾滲濾液［J］.中國給水排水，2015（2）：77-79.

［2］ 汪梅.垃圾填埋場滲濾液的MVC蒸發處理工藝介紹［J］.廣東化工，2011（7）：122-123.

［3］ 郭杰，周玉香，田立輝，等.強制外循環三效蒸發反滲透濃水的中試研究［J］.工業水處理，2013，33（7）：39-42.

中圖分類號：X703.1

文獻標識碼：A

文章編號：1005-8206（2016）02-0006-03

作者簡介：夏旻（1982—），工程師，主要從事固體廢物處理技術研究。

*基金項目：上海市科委項目（13DZ0511600）；科技部科技惠民計劃項目（S2013GMC000007）；上海人才發展資金資助項目（2011031）

收稿日期：2015-06-30

Pilot Scale Research on Mechanical Vapor Compression Technology（MVC） of Landfill Leachate Treatment

Xia Min，Tai Jun
（Shanghai Institute for Design&Research on Environmental Engineering Co.Ltd.，Shanghai200232）

【Abstract】Mechanical vapor compression（MVC），as a new technology of leachate treatment，was studied on pilot scale in a small landfill in Shanghai.The results showed that the leachate after treatment could reach the requirements of GB 16889—2008.But the energy consumption while running and the quality ofleachate concentrate should be improved.

【Key words】MVC；landfill leachate；pilot scale research