负压蒸发法处理生活垃圾填埋场渗滤液

负压蒸发法处理生活垃圾填埋场渗滤液3杨琦何品晶邵立明(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092)摘要针对渗滤液蒸发处理的工艺发展,结合法国某填埋场的运行实践,着重对一种新型的渗滤液蒸发处理工艺———负压蒸发技术作了技术与特性分析,认为该工艺解决了传统蒸发工艺中普遍存在的设备腐蚀问题,同时所需的加热源能位较低、能量经济性好;负压蒸发出水水质可满足直接排入城市污水厂的要求,经膜处理后可达到回用水质水平。关键词渗滤液设备腐蚀负压蒸发反渗透3国家“十五”863计划课题资助(2001AA644010,2003AA644020)0引言生活垃圾填埋场渗滤液是污染强度高、性质复杂且水质水量波动大的废水[1]。目前常用的渗滤液处理技术主要有生物法、物化法、膜处理法、土地处理法以及蒸发法等[2,3],在众多处理方法中,蒸发法具有对水质水量变化的适应性强、应用范围广泛[3]等特点。本文简要概括了生活垃圾填埋场渗滤液典型传统蒸发工艺的发展与应用现状,分析了存在的主要问题;结合在法国的工业化应用实践,着重对负压蒸发这一新型渗滤液蒸发处理工艺的技术与应用特性进行了剖析,并讨论了该工艺在我国的应用前景。1渗滤液蒸发处理技术发展与应用现状蒸发是一种利用物理分离原理实现水与污染物分离的废水处理方法,前提是污染物的挥发性与水有较大的差异。其方法一般是利用外加能量蒸发废水中的水分,冷凝后成为净化出水,绝大部分污染物被聚集到体积大为缩小的处理残留物—浓缩液中[4]。蒸发法被普遍应用于含芳香族化合物、碳氢化合物以及重金属等的工业废水的处理[5]。在生活垃圾填埋场渗滤液处理领域,目前已投入工业化运行的蒸发法主要有鼓泡Π浸没燃烧式、雾化喷淋式等常压高温蒸发工艺以及负压低温蒸发工艺。111鼓泡Π浸没燃烧式鼓泡Π浸没燃烧法利用填埋气(LandfillGas,LFG)燃烧产生的烟气与生活垃圾填埋场渗滤液直接接触并传热,使渗滤液中的水分得以迅速蒸发。LFG燃烧生成的烟气直接通入渗滤液体中,传递热量的同时将蒸发出来的蒸汽一同带出蒸发器,这样的混合蒸汽中通常含有未燃尽的LFG、水蒸汽、挥发性污染物以及少量的难挥发物质,它必须经过处理才能排放到大气中,通常将其通入填埋场LFG焚烧塔进行高温(>900℃)燃烧后排放。112雾化喷淋式雾化喷淋式同样利用LFG燃烧产生的能量来供给水分的蒸发,与鼓泡燃烧式所不同的是它的液体蒸发形态,即它通过喷雾装置,将渗滤液以雾化的形式与填埋气进行直接混合燃烧。其燃烧产物也需要经过烟气处理才能排放至大气,并会有灰渣生成[6]。以上两种渗滤液蒸发处理工艺,均通过外加能量和改变液体蒸发形态等手段加速渗滤液中水分的蒸发,以达到浓缩污染物的目的。但这些常压高温蒸发工艺在实际运行过程中都会碰到一个同样的问题———设备的腐蚀。这是由于生活垃圾渗滤液中通常都含有浓度很高的氯离子,而氯离子在70℃以上的温度下会对金属材料产生非常强的腐蚀作用,设备腐蚀已成为常压高温蒸发处理渗滤液的最主要的限制因素[6];同时其水分以蒸汽形式排出,能量散失率也较高。2渗滤液负压蒸发处理工艺为了解决常压高温蒸发所引起的设备腐蚀问题,上世纪90年代起,一些欧洲国家如荷兰、法国等开始研究采用负压蒸发的方法来处理养殖业粪便和垃圾渗滤液等含有高浓度氯离子的废水[6]。负压蒸发利用水在负压条件下沸点降低,既能避免氯离子对金属的腐蚀(<70℃),又能保证蒸发速率(沸腾蒸发)。2003年法国某生活垃圾填埋场开始应用负压蒸发工艺处理生活垃圾填埋场渗滤液,其总体工艺流程如图1所示,由二级负压蒸发及冷凝液的反渗透处理、浓缩液的处理处置等主要单元组成。该填埋场平均填埋垃圾4000tΠd,渗滤液平均产量120m3Πd。71环境工程2006年4月第24卷第2期图1填埋场负压蒸发工艺处理渗滤液整体流程示意图211负压蒸发工艺与操作负压蒸发是该渗滤液处理工艺的核心单元,由预处理和负压蒸发2段组成。预处理主要是进行pH调理(调整pH至6～615,用于防止过多氨氮随水蒸汽一同逸出以及防止碳酸盐在蒸发器内结垢)和预加热(至55℃,一次预热源为蒸发器冷凝液,二次预热源为填埋气体锅炉冷却水)以及除气除沫处理。预处理后的渗滤液在负压蒸发器中分离为冷凝液和浓缩液。21111负压蒸发器该工艺所用的负压蒸发器示意于图2,蒸发器本体为圆筒形,有蒸发腔和横向冷凝内管2个主要构造;蒸发腔体均匀布设雾化进水喷嘴,上部为蒸汽收集口;蒸发器的配套装置有真空泵和蒸汽压缩机。渗滤液雾化进入温度为55℃、绝对压强为18124kPa的蒸发腔体,其中的水分利用预热获得的和横向冷凝管内蒸汽冷凝释放的热量蒸发为蒸汽,蒸汽由气体压缩机自收集口抽出并加压为饱和蒸汽,再经横向冷凝管凝结为冷凝液,冷凝液和腔体内蒸发剩余的浓缩液分别排出蒸发器,其中冷凝液还将经