MVC蒸发+DI离子交换在纳滤浓缩液处理中的应用*
2016-09-22徐丽丽聂剑文杨新海施至理
徐丽丽，聂剑文，杨新海，施至理，杨 毅
（1.上海环境卫生工程设计院有限公司，上海 200232；2.上海老港固废综合开发有限公司，上海200336）
Xu Lili1，Nie Jianwen2，Yang Xinhai1，Shi Zhili1，Yang Yi1
（1.Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute Co.Ltd.，Shanghai 200232；2.Shanghai Laogang Waste Utilization Co.Ltd.，Shanghai 200336）
MVC蒸发+DI离子交换在纳滤浓缩液处理中的应用*
徐丽丽1，聂剑文2，杨新海1，施至理1，杨毅1
（1.上海环境卫生工程设计院有限公司，上海200232；2.上海老港固废综合开发有限公司，上海200336）
介绍了应用MVC蒸发+DI离子交换技术处理纳滤浓缩液的原理及相关设计技术参数。工程运行结果表明：系统有机物、氨氮、总氮的去除效率分别高达99.06%、100%、100%；出水中有机物、氨氮、总氮浓度稳定，并可达到DB 31/199—2009上海市污水排放综合标准要求；系统运营成本为29.25元/t。
纳滤浓缩液；MVC蒸发；离子交换
Xu Lili1，Nie Jianwen2，Yang Xinhai1，Shi Zhili1，Yang Yi1
（1.Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute Co.Ltd.，Shanghai200232；2.Shanghai Laogang Waste Utilization Co.Ltd.，Shanghai200336）
目前，国内垃圾渗沥液处理的主流工艺为生化+膜深度处理。为满足GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准的要求，越来越多的NF、RO膜被用于垃圾渗沥液的处理中，虽然膜的应用可保证出水上清液的达标排放，但与此同时不可避免地带来了浓缩液处理问题。由于浓缩液中含有大量难降解有机物以及盐分，导致其可生化性极差。常见浓缩液的处理方法为回灌［1-2］、高级氧化技术［3-4］、蒸发［5-6］以及膜蒸馏［7-11］。笔者介绍了MVC蒸发（机械蒸汽压缩蒸发）+DI离子交换技术在上海某渗沥液处理厂浓缩液处理中的应用情况。
1 工程概况
上海某垃圾渗沥液处理厂采用厌氧+MBR+膜深度处理工艺，其中膜深度处理工艺采用纳滤膜和反渗透膜，深度处理的设计规模为800 m3/d，出水满足DB31/199—2009。
2 浓缩液处理工艺
浓缩液产生量为125 m3/d，其中100 m3/d采用MVC蒸发+DI离子交换技术进行处理，蒸发后浓液用于焚烧厂飞灰稳定化。其工艺流程如图1所示。
图1工艺流程
纳滤浓缩液经过过滤预处理去除SS后进入MVC蒸发系统，利用蒸汽压缩机做功，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，当较高温度的蒸汽进入蒸发器的换热管束里，而纳滤浓缩液在管外喷淋时，蒸汽在管里面冷凝形成蒸馏水，蒸汽的热焓传给管外的纳滤浓缩液，连续进行蒸发（图2）。蒸发过程产生的不冷凝气体经酸碱处理后，达标排放；由于冷凝后的蒸馏水中含有氨，进入后续的DI离子交换系统进一步处理达标排放；纳滤浓缩液在蒸发冷凝过程中浓度会越来越大，富集后由浓液管道将该浓液排出。本系统中采用盐酸对离子交换系统进行再生，产生的氯化铵液体排入下水道。
图2MVC蒸发原理
3 系统设计参数
3.1过滤预处理
纳滤浓缩液经过自动清洗机械过滤器去除SS后，直接供给MVC蒸发系统。机械过滤器的处理能力为100 t/d，过滤精度30 μm。
3.2MVC蒸发系统
本系统所采用的蒸发器其清水产水率可达90%以上，浓缩液产生量可保证低于10%。处理规模100 m3/d，设备参数详见表1。
表1 MVC蒸发设备参数
3.3DI离子交换系统
本系统采用1套直径1.0 m，高3.2 m，玻璃钢材质的离子交换柱，设备设计参数见表2。
表2 离子交换系统参数
3.4构筑物
系统中所涉及到的构筑物为纳滤浓缩液池、MVC蒸发浓液池、离子交换再生废液池、系统废液收集池及出水暂存池。各构筑物的设计参数见表3。
表3 构筑物尺寸
4 工程运行效果
2014年10月28日至2014年11月17日，系统进出水水质如图3所示。
图3 进出水水质随时间变化
由图3可以看出，进水的纳滤浓缩液COD波动范围为2 700～3 300 mg/L，氨氮波动范围为18～27 mg/L，总氮波动范围为300～740mg/L。经MVC蒸发和离子交换处理后，出水清液COD浓度为8～51mg/L，氨氮和总氮浓度基本为0；出水浓液COD浓度为10 000～30000mg/L，氨氮浓度为78～92mg/L，总氮浓度为2950～5850 mg/L。总体来看，进水纳滤浓缩液COD和氨氮较稳定，总氮浓度波动较大，出水清液各指标较稳定，这主要是因为出水清液的获得是通过蒸发和离子交换，通过控制蒸发温度可确保运行过程中只有水分子蒸发出来，即可保证出水清液的水质。出水浓液COD和总氮的波动范围较大，主要是受进水水质以及蒸发时间的影响。
采用MVC蒸发+DI离子交换工艺处理纳滤浓缩液，有机物、氨氮、总氮的去除效率分别高达99.06%、100%、100%，系统出水中有机物、氨氮、总氮浓度达到DB31/199—2009。
5 投资及运行成本
本工程的运行成本分析见表4。
表4 成本分析
本工程MVC蒸发+DI离子交换工艺总投资为900万元，其中土建工程费用为100万元，设备及安装调试费用为800万元。工程的运行成本为29.25元/t，这与王彩虹［5］所报道的潮州市锡岗垃圾填埋场渗沥处理工程中采用机械蒸发-离子交换铵回收工艺的处理成本（27～35元/t）基本一致。
6 结论
1）采用MVC蒸发+DI离子交换工艺处理纳滤浓缩液，系统运行稳定，出水可达到DB 31/199—2009要求，实现连续稳定达标排放。
2）采用MVC蒸发+DI离子交换工艺处理纳滤浓缩液，投资为900万元，处理成本为29.25元/t。
［1］ 梁梁，尹军，蒋宝军，等.垃圾渗滤液回灌处理若干参数控制［J］.吉林建筑工程学院学报，2009，26（3）：63-66.
［2］ 刘研萍，李秀金，王宝贞，等.渗滤液的反渗透浓缩液回灌研究［J］.环境工程，2008，26（4）：89-93.
［3］ 朱卫兵，吴海锁，李月中，等.臭氧氧化处理渗滤液纳滤浓缩液的试验研究［J］.安徽化工，2014，40（3）：60-62.
［4］ 郑可，周少奇，叶秀雅，等.臭氧氧化法处理反渗透浓缩垃圾渗滤液［J］.环境工程学报，2012，6（2）：467-470.
［5］ 王彩虹，陈伟雄，谭润宇，等.机械蒸发-离子交换铵回收工艺在垃圾渗滤液处理中的应用［J］.给水排水，2010，36（11）：40-42.
［6］ 马豫，赵庆娟.垃圾渗滤液膜处理浓缩液中蒸发技术的应用探析［J］.环境科学导刊，2014，33（2）：85-86.
［7］ 王军，栾兆坤，曲丹，等.疏水膜蒸馏浓缩技术用于RO浓水回用处理的研究［J］.中国给水排水，2007，23（19）：1-5.
［8］ 王廷涛，杨庆峰．反渗透浓缩液的再利用［J］．化工进展，2009，28（5）：734-740．
［9］ 钟剑.垃圾渗滤液膜过滤浓缩液处理技术综述［J］.广东化工，2011，38（8）：264-267.
［10］ 周俊.垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理技术探讨［J］.河南化工，2010，27（2）：55-56.
［11］ 邓旭亮，荣丽丽，张春燕，等.膜滤浓缩液处理技术研究进展［J］.工业水处理，2011，31（6）：10-13.
Application of Mechanical Vapor Compression-Deionization Ion Exchange in Nanofiltration Concentrate Treatment
The principle and relevant design parameters of Mechanical Vapor Compression（MVC）+Deionization Ionexchange（DI）technology to treat nanofiltration concentrate were introduced.The project operating resultsshowed that the removal efficiency ofCODCr，NH4+-N，TN could be ashigh as99.06%，100%，100%，respectively；their concentrationsin the effluent were stable and met the requirements of Integrated Wastewater Discharge Standard：DB 31/199-2009；the operating cost was29.25 RMB/t.
nanofiltration concentrate；MVC；ionexchange
X703.1
B
1005-8206（2016）04-0067-03
国家科技支撑计划项目（2013GS310202）；上海市科委科研计划项目（14DZ1208401）
2015-11-24
徐丽丽（1985—），工程师，主要从事垃圾渗滤液处理设计工作。
E-mail：303965309@qq.com。
