機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)（MVC）處理垃圾滲瀝液的中試研究*

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機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)（MVC）處理垃圾滲瀝液的中試研究*

夏旻，邰俊
（上海市環(huán)境工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，上海200232）

【摘要】機(jī)械壓縮蒸發(fā)工藝（MVC）作為滲瀝液處置領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，在上海市某小型垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行了中試實(shí)驗(yàn)研究。由檢測(cè)結(jié)果可知，該填埋場(chǎng)滲瀝液出水經(jīng)MVC系統(tǒng)處理后可滿足GB 16889—2008標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，但是該系統(tǒng)的運(yùn)行能耗和濃縮液?jiǎn)栴}仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】MVC；垃圾滲瀝液；中試研究

為防止生活垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生滲瀝液對(duì)周圍環(huán)境的污染，2008年頒布了GB 16889—2008生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的垃圾滲瀝液出水水質(zhì)限值與GB16889—1997相比，各項(xiàng)指標(biāo)要求均有明顯的提高。因此，垃圾滲瀝液僅僅通過(guò)傳統(tǒng)的厭氧/好氧生化處理已經(jīng)極難達(dá)到GB 16889—2008規(guī)定的各項(xiàng)污染物排放限值，而目前應(yīng)用最廣的膜處理法雖能達(dá)標(biāo)處理但存在大量濃縮液?jiǎn)栴}，因此探索垃圾滲瀝液深度達(dá)標(biāo)處理新技術(shù)已經(jīng)成為滲瀝液處理領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。筆者以上海市某小型填埋場(chǎng)滲瀝液系統(tǒng)日常出水為處理目標(biāo)，以機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)（MVC）為處理手段，對(duì)MVC技術(shù)處理滲瀝液的工程化應(yīng)用的可行性進(jìn)行研究。

1　MVC系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的MVC系統(tǒng)和圖1所示。

圖1　本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的MVC系統(tǒng)流程

該MVC系統(tǒng)處理規(guī)模為50 t/d，設(shè)備主要包括撬裝式MVC系統(tǒng)1套，離子交換系統(tǒng)1套。MVC系統(tǒng)的主體為蒸發(fā)室，配套部件為電加熱絲蒸汽發(fā)生器、蒸汽壓縮機(jī)、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(chǔ)存桶、氨基磺酸儲(chǔ)存桶、氫氧化鈉儲(chǔ)存桶以及相關(guān)的泵、閥門、流量計(jì)和儀表。

MVC蒸發(fā)技術(shù)是將蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽全部收集起來(lái)，通過(guò)機(jī)械壓縮方式提高其壓力和溫度之后重新作為蒸發(fā)的熱源［1-2］。與三效蒸發(fā)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(jīng)過(guò)換熱之后直接變?yōu)槔淠恍枰儆美鋮s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(guò)壓縮蒸汽的方法蒸出1 t水耗電20～50 kW·h，按照電價(jià)為1.0元/（kW·h）計(jì)算，其運(yùn)行費(fèi)為20～50元，與三效蒸發(fā)相比（常規(guī)的三效蒸發(fā)裝置蒸出1 t水需要消耗0.45 t蒸汽，按照市場(chǎng)價(jià)格，1 t蒸汽至少花費(fèi)240元/t，因此，蒸出1 t水的蒸汽消耗費(fèi)用至少為108元），運(yùn)行費(fèi)用極其低廉［3］。

DI系統(tǒng)采用特殊的陽(yáng)陰離子交換樹(shù)脂，當(dāng)離子交換樹(shù)脂飽和以后采用4%～5%的鹽酸和5%～10%的氫氧化鈉將樹(shù)脂再生，循環(huán)往復(fù)，經(jīng)過(guò)離子交換后的水可以達(dá)標(biāo)排放。

2　滲瀝液原水水質(zhì)和實(shí)驗(yàn)方案

2.1原水水質(zhì)

本次研究在上海市某小型垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。該填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲瀝液通過(guò)收集系統(tǒng)首先進(jìn)入加蓋的調(diào)節(jié)池，經(jīng)混合沉淀后通過(guò)傳送系統(tǒng)經(jīng)三級(jí)礦化床處理，通過(guò)礦化床的吸附、生物降解等作用進(jìn)入儲(chǔ)水池，最后通過(guò)罐裝車運(yùn)輸送至附近污水處理廠進(jìn)行下一步處理。根據(jù)對(duì)礦化床出水的跟蹤監(jiān)測(cè)，出水CODCr和NH3-N的平均值分別為771 mg/L和149 mg/L。

2.2實(shí)驗(yàn)方案

1） 設(shè)備調(diào)試階段。進(jìn)行MVC+DI系統(tǒng)運(yùn)行情況跟蹤，解決設(shè)備的跑冒滴漏等問(wèn)題，完善配套設(shè)施。

2） 礦化床滲瀝液試驗(yàn)。進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。通過(guò)調(diào)整進(jìn)水流量、消泡劑使用量、濃縮液排放量等參數(shù)，在運(yùn)行穩(wěn)定的情況下取樣測(cè)試。測(cè)試水質(zhì)指標(biāo)包括COD、氨氮、SS、pH。同時(shí)記錄耗電量、耗水量、藥劑用量及清洗頻率。

3） 采樣點(diǎn)選擇。根據(jù)MVC+DI系統(tǒng)設(shè)置，分別以礦化床出水、MVC系統(tǒng)蒸汽冷凝水、DI系統(tǒng)陰陽(yáng)樹(shù)脂出水和濃縮液為取樣目標(biāo)，對(duì)各樣品進(jìn)行檢測(cè)。

4） 實(shí)驗(yàn)時(shí)間。計(jì)劃在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行7～8 d的跟蹤檢測(cè)，每天至少開(kāi)機(jī)4 h以上。為計(jì)算運(yùn)行成本，計(jì)劃連續(xù)開(kāi)機(jī)48～72 h。

3　MVC系統(tǒng)處理效果研究

在MVC系統(tǒng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，使用該系統(tǒng)對(duì)礦化床出水進(jìn)行處理，處理結(jié)果如表1所示。

表1　礦化床出水水質(zhì)參數(shù)

由表1可知，填埋場(chǎng)滲瀝液經(jīng)礦化床處理后出水CODCr400～900 mg/L，經(jīng)MVC系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)。由于MVC機(jī)組的作用原理是一個(gè)物理分離的過(guò)程，滲瀝液所含的污染物并未在系統(tǒng)中消減，而是全都富集進(jìn)入了濃縮液中。濃縮液出水的CODCr可達(dá)2 700～9 000 mg/L，濃縮液在排出系統(tǒng)后經(jīng)儲(chǔ)存將運(yùn)往填埋庫(kù)區(qū)回灌，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤記錄，濃液出水比例為進(jìn)水的6%。與出水COD數(shù)據(jù)相似，礦化床出水在經(jīng)過(guò)MVC系統(tǒng)后出水氨氮和SS均呈下降的趨勢(shì)，其中SS基本滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，若本系統(tǒng)前設(shè)置混凝裝置對(duì)進(jìn)水SS進(jìn)行預(yù)處理，SS的出水指標(biāo)將更穩(wěn)定。滲瀝液中氨氮經(jīng)MVC機(jī)組后，去除效果不明顯，主要是因?yàn)闈B瀝液中氨氮會(huì)與水蒸氣一起進(jìn)入冷凝管，因此在MVC機(jī)組后還應(yīng)加裝1套除氨氮裝置，在本系統(tǒng)中在MVC機(jī)組的后端設(shè)置了離子交換（DI）系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)DI系統(tǒng)后出水氨氮幾乎檢測(cè)不到。為考察出水BOD5的水質(zhì)指標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)第7天采集的樣品進(jìn)行測(cè)試，礦化床出水經(jīng)MVC系統(tǒng)處置后出水BOD5也符合GB16889—2008排放標(biāo)準(zhǔn)。

表2為礦化床出水經(jīng)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(jīng)過(guò)MVC系統(tǒng)處理后出水?dāng)?shù)據(jù)可達(dá)到GB 16889—2008表2要求，在MVC系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，可以實(shí)現(xiàn)處理出水的直接排放。

4　運(yùn)行成本核算

為確定設(shè)備長(zhǎng)期開(kāi)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下的能耗，對(duì)MVC系統(tǒng)進(jìn)行48 h連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行后機(jī)組能耗計(jì)算如表3所示。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)記錄的統(tǒng)計(jì)，在連續(xù)運(yùn)行的情況下，本系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用為50元/t，運(yùn)行能耗相對(duì)較高。

表3　填埋場(chǎng)MVC+DI滲瀝液示范工程運(yùn)行費(fèi)用（48 h）

5　結(jié)論

利用MVC技術(shù)對(duì)上海市某填埋場(chǎng)內(nèi)垃圾滲瀝液進(jìn)行深度處理，處理后出水各項(xiàng)指標(biāo)滿足GB 16889—2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值，說(shuō)明MVC技術(shù)作為一種新工藝可以被應(yīng)用于滲瀝液處理領(lǐng)域。但是，根據(jù)工程化應(yīng)用跟蹤結(jié)果可知，MVC技術(shù)的運(yùn)行成本仍然較高，并且同樣存在濃縮液處置的問(wèn)題，使用該技術(shù)并不能真正實(shí)現(xiàn)污染物的消減。降低運(yùn)行能耗和尋找濃縮液處置出路將是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中需要解決的重大技術(shù)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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

［2］ 汪梅.垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的MVC蒸發(fā)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(qiáng)制外循環(huán)三效蒸發(fā)反滲透濃水的中試研究［J］.工業(yè)水處理，2013，33（7）：39-42.

中圖分類號(hào)：X703.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-8206（2016）02-0006-03

作者簡(jiǎn)介：夏旻（1982—），工程師，主要從事固體廢物處理技術(shù)研究。

*基金項(xiàng)目：上海市科委項(xiàng)目（13DZ0511600）；科技部科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目（S2013GMC000007）；上海人才發(fā)展資金資助項(xiàng)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