混合式蒸发在垃圾渗滤液零排放中的应用

38中国环保产业2016年第7期技术与工程应用Technology&EngineeringApplication章晓1，杨洛鹏2、3，贺兰海3（1.中国石化新疆能源化工股份有限公司，乌鲁木齐830013;2.大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024；3.海汇集团有限公司，山东日照276500）摘要：垃圾渗滤液是高毒性的有机废水，常规的处理工艺难以同时满足可行性和经济性的要求。文章提出了水平-竖直管多效混合式蒸发垃圾渗滤液处理工艺。工艺流程中，渗滤液中超过80%的水分在水平管降膜多效蒸发器内负压蒸发，浓缩后的渗滤液在竖管降膜蒸发器内结晶；水平管降膜蒸发的小温差传热特性保证了在5℃～10℃温差范围内布置多个蒸发器实现对热量的重复利用和有效降低机械蒸气压缩的电耗。工程实例计算表明，新工艺处理垃圾渗滤液消耗的高压蒸气量和电耗大幅度降低，验证了该工艺可以高效节能地实现渗滤液处理的零排放。关键词：垃圾渗滤液；水平管降膜蒸发；零排放；多效混合式蒸发中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1006-5377（2016）07-0038-04混合式蒸发在垃圾渗滤液零排放中的应用1绪论随着城市化进程的加快和经济的持续增长，城市生活和工业生产活动中产生的固体废弃物持续快速增长，采用卫生填埋已成为我国目前处理垃圾的主要方式[1]。卫生填埋场内有机污染物生物降解产生的水和多种有机物、垃圾中含有的水与填埋场界边外部环境入水会汇合成垃圾渗滤液，垃圾渗滤液具有CODCr和BOD浓度高、氨氮高、难降解有机物种类多、盐分高、重金属离子多、可生化性差、水质不稳定等[2]主要特点，高污染[3]、高毒性[4]和高危害性的垃圾渗滤液如果得不到妥善处置，会严重污染地表水源、地下水和土壤，对生态环境造成严重破坏，因此寻求高效的垃圾渗滤液处理方法现已成为业界的研究热点。垃圾渗滤液含较高浓度的氨氮和难生物降解的腐殖酸[5]，使得对可靠性高、耗能低的处理工艺进行合理选择成为工程应用领域和处理技术面临的重要挑战。目前，国内外填埋场应用的渗滤液处理技术主要有：（1）与市政污水联合处理在十几年前，通常是将垃圾渗滤液与市政污水混合一并处理。但由于垃圾渗滤液中含有重金属并且难生物降解的化合物比例大，降低了合并处理效率，容易影响污水处理厂系统的正常运行[6]。（2）回灌技术该处理方式具有操作简单和操作费用廉价等优点[7]，但回灌过程中会因垃圾层的厌氧消化作用而积累大量酸，氨氮浓度增高，后续处理难度加大，同时伴有恶臭气体挥发、产气量增多等现象，给填埋场带来很大的安全隐患。（3）生物处理技术该方式具有可靠、简易和高效等优点[8]，对BOD5/CODCr大于0.5的早期垃圾渗滤液的有机物去除效果显著，但随39CHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2016.7技术与工程应用Technology&EngineeringApplication着填埋场场龄的增加，NH3-N浓度增大，难生物降解的有机物会成为垃圾渗滤液有机污染物的主要部分，生物工艺的处理效率也随之降低。（4）物化处理技术处理垃圾渗滤液的物理化学工艺包括吸附、过滤、膜分离、蒸发、混凝、沉淀、氧化、还原、吹脱、离子交换等[9-11]，物化处理能除去垃圾渗滤液中的部分污染物，并可提高垃圾渗滤液的可生化性，减轻后续工艺的负担，常用于与生物法联合处理垃圾渗滤液。从经济因素考虑，物化方法处理成本偏高，不适用处理水量较大的垃圾渗滤液。（5）蒸发技术垃圾渗滤液中有机杂质的蒸发温度远高于纯水的蒸发温度，垃圾渗滤液中的水分会先于污染物被蒸蒸发使设备的结垢和腐蚀得到有效控制。目前对于负压低温蒸发的研究主要是在实验室条件下，分析真空度、渗滤液pH值和蒸发率等因素对冷凝液水质和主要污染物去除效果的影响，而缺少对负压低温蒸发机理和如何实现垃圾渗滤液零排放的研究。本文中提出了水平-竖直管多效混合式蒸发垃圾渗滤液处理系统，可在大幅度降低处理成本的基础上，实现垃圾渗滤液的零排放。2水平-竖直管多效混合式蒸发垃圾渗滤液工艺2.1工艺流程如图1所示，多效混合式蒸发系统由3部分组成：水平管降膜低温多效蒸发器、机械蒸气压缩式热泵（Me-chanicalVaporCompressor-MVC）和竖管降膜多效蒸发器。（1）多效水平管降膜蒸发流程：渗滤液侧的流程：渗滤液在冷凝器中完成预热后并行进入到蒸发器中，渗滤液进入蒸发器后，经布液器被均匀分布到蒸发器的管束上，渗滤液被管内蒸气加热而产生部分蒸发，生成的二次蒸气经汽液分离器后进入下一效蒸发器的管内作为加热蒸气，剩余的渗滤液进入下一效蒸发器中闪蒸，浓缩后的渗滤液在温度最低的末效蒸发器中离开装置。蒸气侧流程：末效水平管降膜蒸发器内的二次蒸气在MVC内升温升压后，作为加热蒸气进入到一效蒸发器的传热管