垃圾滲瀝液蒸發(fā)試驗(yàn)研究

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

鄭學(xué)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(fā)試驗(yàn)研究

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

鄭學(xué)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(chǎn)生的NF濃縮液進(jìn)行機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)裝置適用于濃縮液的處理，清液回收率可以達(dá)到85%；CODcr、氨氮等污染物去除率達(dá)到98%。

垃圾填埋場 滲瀝液 濃縮液 蒸發(fā)

1 試驗(yàn)方法

1.1 處理對(duì)象

試驗(yàn)的處理對(duì)象為MBR（膜生物反應(yīng)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(chǎn)生的濃縮液。膜濃液的特點(diǎn)是：MBR階段后廢水中的有機(jī)小分子基本去除殆盡，剩余的多為難以生化的大分子有機(jī)物和無機(jī)鹽類。[1]再經(jīng)過膜處理后，膜濃液中大分子的有機(jī)物和無機(jī)鹽進(jìn)一步富集，所以該類廢水的主要表現(xiàn)為無機(jī)鹽濃度高、有機(jī)污染物為大分子的生物難降解有機(jī)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(zhì)指標(biāo)

1.2 工藝介紹

試驗(yàn)采用機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)工藝。機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)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(fā)產(chǎn)生的再生蒸汽通過蒸汽壓縮機(jī)做功將電能轉(zhuǎn)化成蒸汽能，使較低溫和較低壓的蒸汽通過壓縮變?yōu)楦邷睾透邏旱恼羝鳛槲锪系恼舭l(fā)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(chǎn)生再生蒸汽，再生蒸汽又通過蒸汽壓縮機(jī)循環(huán)進(jìn)行，不斷把物料中的水份分離出來，使物料得到濃縮，通過對(duì)濃縮液排放量的控制決定物料濃縮比。

機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)能源消耗為電力，電力消耗主要與蒸發(fā)物料的性質(zhì)有關(guān)，包括物料的沸點(diǎn)、溶解度以及結(jié)垢速度和性質(zhì)等。工藝流程如圖1。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

1.3.1 機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)設(shè)備 該蒸發(fā)設(shè)備主要是運(yùn)用蒸汽的特性，當(dāng)蒸汽被壓縮機(jī)壓縮時(shí)，其壓力和溫度得到逐步提升。當(dāng)較高溫度的蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器的換熱管里，而冷水在管外噴淋時(shí)，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(xù)進(jìn)行蒸發(fā)。在整個(gè)系統(tǒng)中能量的輸入只有壓縮機(jī)的馬達(dá)和很小的保持系統(tǒng)穩(wěn)定操作的浸入式加熱器。本次試驗(yàn)所用設(shè)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(tǒng)是防止前段處理后殘留氨氮而準(zhǔn)備的，蒸發(fā)設(shè)備產(chǎn)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(tǒng)可以超越不用，僅為緊急備用。[7]

本次試驗(yàn)離子交換設(shè)備采用對(duì)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(shù)可以確保出水氨氮濃度達(dá)標(biāo)，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(jìn)液混合后進(jìn)入系統(tǒng)處理掉。

1.3.3 氣體吸收系統(tǒng) 蒸發(fā)系統(tǒng)的放氣中可能有氣味污染，采用該系統(tǒng)將氣味吸收，防止可能的氣體二次污染，凈化操作環(huán)境。

該系統(tǒng)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(jìn)液。

1.4 化驗(yàn)項(xiàng)目及方法

TDS（mg/L）：TDS檢測儀。電導(dǎo)（μS/cm）：電導(dǎo)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(yàn)方案

分別在試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)液端、濃液出口和蒸餾水出口安裝溫度計(jì)、流量計(jì)，并在系統(tǒng)配電箱上安裝電表。系統(tǒng)預(yù)熱完畢后啟動(dòng)壓縮及并開始進(jìn)水，試驗(yàn)開始。

2 結(jié)果與分析

2.1 回收率

本次試驗(yàn)的機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)系統(tǒng)的清水得率控制在85%，濃液的產(chǎn)生量為15%，系統(tǒng)可以平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 進(jìn)出水水質(zhì)（見表2）

表2 進(jìn)水水質(zhì)表

2.3 結(jié)垢情況

系統(tǒng)在運(yùn)行過程中有結(jié)垢現(xiàn)象，運(yùn)行4 h蒸發(fā)水量無明顯變化，玻璃視鏡依然清晰，蒸發(fā)體內(nèi)換熱管表面尚清晰。

根據(jù)垃圾滲濾液的性質(zhì)，如果發(fā)生結(jié)垢，結(jié)垢一般由碳酸鈣、[5]碳酸鎂形成。本次試驗(yàn)結(jié)垢情況不明顯，主要是因?yàn)镹F濃縮液中的HCO3-含量不高，因?yàn)槠錇橐粌r(jià)離子，大部分已經(jīng)隨NF的清液排放，極少在濃縮液中富集。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的結(jié)垢情況，需要專門另行研究。

3 結(jié)論

機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)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(dá)到85%，濃液的產(chǎn)率為15%。本試驗(yàn)的檢測結(jié)果顯示，所有污染指標(biāo)去除率均超過98%。■

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

[2]張旭.熱泵技術(shù)[M].北京：化工出版社，2007.

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

[4]國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)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(jié)垢物剖析[J].貴州環(huán)?？萍?，2002，8（2）:4-7.

[6]王忠喜，于才淵，周才君.噴霧干燥[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[7]邵立明，何品晶，康瑾.pH和負(fù)壓對(duì)生活垃圾焚燒廠滲瀝液蒸發(fā)處理的影響[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2007，1（2）：108-111.

2011-11-09