垃圾渗沥液蒸发试验研究

刘保成 高祯 李峥 安丽 （中国市政工程华北设计研究总院 天津300074）

郑学娟 （杭州市固体废弃物处理有限公司 浙江杭州310022）

垃圾渗沥液蒸发试验研究

刘保成 高祯 李峥 安丽 （中国市政工程华北设计研究总院 天津300074）

郑学娟 （杭州市固体废弃物处理有限公司 浙江杭州310022）

将垃圾渗滤液处理中产生的NF浓缩液进行机械蒸汽压缩蒸发试验。试验结果表明，机械蒸汽压缩蒸发装置适用于浓缩液的处理，清液回收率可以达到85%；CODcr、氨氮等污染物去除率达到98%。

垃圾填埋场 渗沥液 浓缩液 蒸发

1 试验方法

1.1 处理对象

试验的处理对象为MBR（膜生物反应器Membrane Bio-Reactor）+NF（纳滤Nanofiltration）工艺处理垃圾渗滤液过程中膜处理阶段产生的浓缩液。膜浓液的特点是：MBR阶段后废水中的有机小分子基本去除殆尽，剩余的多为难以生化的大分子有机物和无机盐类。[1]再经过膜处理后，膜浓液中大分子的有机物和无机盐进一步富集，所以该类废水的主要表现为无机盐浓度高、有机污染物为大分子的生物难降解有机物废液。由于前段氨氮去除率很高，所以在膜浓液中氨氮浓度较低（见表1）。

表1 NF浓缩液主要水质指标

1.2 工艺介绍

试验采用机械蒸汽压缩蒸发工艺。机械蒸汽压缩蒸发是一种液体分离浓缩装置，主要是利用热泵原理[2-3]将物料蒸发产生的再生蒸汽通过蒸汽压缩机做功将电能转化成蒸汽能，使较低温和较低压的蒸汽通过压缩变为高温和高压的蒸汽，作为物料的蒸发热媒。高温高压蒸汽将汽化潜热交换给物料而成为较高温蒸馏水，物料得到热量产生再生蒸汽，再生蒸汽又通过蒸汽压缩机循环进行，不断把物料中的水份分离出来，使物料得到浓缩，通过对浓缩液排放量的控制决定物料浓缩比。

机械蒸汽压缩蒸发能源消耗为电力，电力消耗主要与蒸发物料的性质有关，包括物料的沸点、溶解度以及结垢速度和性质等。工艺流程如图1。

1.3 试验设备

1.3.1 机械蒸汽压缩蒸发设备 该蒸发设备主要是运用蒸汽的特性，当蒸汽被压缩机压缩时，其压力和温度得到逐步提升。当较高温度的蒸汽进入蒸发器的换热管里，而冷水在管外喷淋时，蒸汽在管里面冷凝形成冷凝水，蒸汽的热传给管外的喷淋水，这样连续进行蒸发。在整个系统中能量的输入只有压缩机的马达和很小的保持系统稳定操作的浸入式加热器。本次试验所用设备处理能力为20 t/d。

图1 工艺流程

1.3.2 离子交换 本系统是防止前段处理后残留氨氮而准备的，蒸发设备产生的蒸馏水中若含有氨氮，则在此予以去除，若没有残留氨氮的问题，此段系统可以超越不用，仅为紧急备用。[7]

本次试验离子交换设备采用对去除氨氮有效的大孔径特种树脂，水中的NH4+和树脂中的H+交换，即NH4+被树脂吸附去除而净化水中的氨氮。该技术可以确保出水氨氮浓度达标，过程中需要采用盐酸再生吸附饱和后的树脂，再生后的废液则可作为气体吸收废液，最终可与MVC进液混合后进入系统处理掉。

1.3.3 气体吸收系统 蒸发系统的放气中可能有气味污染，采用该系统将气味吸收，防止可能的气体二次污染，净化操作环境。

该系统采用离子交换的再生液作为吸收液，饱和后的液体与膜浓液混合后作为MVC的进液。

1.4 化验项目及方法

TDS（mg/L）：TDS检测仪。电导（μS/cm）：电导率仪。NH3-N（mg/L）：纳氏试剂光度法。[4]NO3-N（mg/L）：紫外分光光度法。[4]COD（mg/L）：重铬酸钾法[4]。

1.5 试验方案

分别在试验系统进液端、浓液出口和蒸馏水出口安装温度计、流量计，并在系统配电箱上安装电表。系统预热完毕后启动压缩及并开始进水，试验开始。

2 结果与分析

2.1 回收率

本次试验的机械蒸汽压缩蒸发系统的清水得率控制在85%，浓液的产生量为15%，系统可以平稳运行。

2.2 进出水水质（见表2）

表2 进水水质表

2.3 结垢情况

系统在运行过程中有结垢现象，运行4 h蒸发水量无明显变化，玻璃视镜依然清晰，蒸发体内换热管表面尚清晰。

根据垃圾渗滤液的性质，如果发生结垢，结垢一般由碳酸钙、[5]碳酸镁形成。本次试验结垢情况不明显，主要是因为NF浓缩液中的HCO3-含量不高，因为其为一价离子，大部分已经随NF的清液排放，极少在浓缩液中富集。系统在运行过程中的结垢情况，需要专门另行研究。

3 结论

机械蒸汽压缩蒸发装置适用于垃圾渗滤液NF浓缩液的处理，清液回收率可以达到85%，浓液的产率为15%。本试验的检测结果显示，所有污染指标去除率均超过98%。■

[1]张爽，舒波，张奎，等.膜分离技术处理城市垃圾渗沥液的研究与应用[J].资源开发与市场，2009，25（5）：385-387.

[2]张旭.热泵技术[M].北京：化工出版社，2007.

[3]谷洪福.压缩式热泵循环的理论分析[J].辽宁工学院学报，1995，15（2）：44-45.

[4]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

[5]满瑞林，白鸽玲，陈石.垃圾填埋渗沥液输送管道结垢物剖析[J].贵州环保科技，2002，8（2）:4-7.

[6]王忠喜，于才渊，周才君.喷雾干燥[M].北京：化学工业出版社，2003.

[7]邵立明，何品晶，康瑾.pH和负压对生活垃圾焚烧厂渗沥液蒸发处理的影响[J].环境工程学报，2007，1（2）：108-111.

2011-11-09