机械压缩蒸发技术（MVC）处理垃圾渗沥液的中试研究*

夏　旻，邰　俊（上海市环境工程设计科学研究院有限公司，上海　200232）



·渗沥液处理·

机械压缩蒸发技术（MVC）处理垃圾渗沥液的中试研究*

夏旻，邰俊
（上海市环境工程设计科学研究院有限公司，上海200232）

【摘要】机械压缩蒸发工艺（MVC）作为渗沥液处置领域的一种新兴技术，在上海市某小型垃圾填埋场内进行了中试实验研究。由检测结果可知，该填埋场渗沥液出水经MVC系统处理后可满足GB 16889—2008标准限值的要求，但是该系统的运行能耗和浓缩液问题仍需进一步优化。

【关键词】MVC；垃圾渗沥液；中试研究

为防止生活垃圾填埋场产生渗沥液对周围环境的污染，2008年颁布了GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准，规定渗沥液处理后的出水CODCr、BOD5、总氮、总磷不高于100、30、40、3 mg/L。该标准规定的垃圾渗沥液出水水质限值与GB16889—1997相比，各项指标要求均有明显的提高。因此，垃圾渗沥液仅仅通过传统的厌氧/好氧生化处理已经极难达到GB 16889—2008规定的各项污染物排放限值，而目前应用最广的膜处理法虽能达标处理但存在大量浓缩液问题，因此探索垃圾渗沥液深度达标处理新技术已经成为渗沥液处理领域的一大热点。笔者以上海市某小型填埋场渗沥液系统日常出水为处理目标，以机械压缩蒸发技术（MVC）为处理手段，对MVC技术处理渗沥液的工程化应用的可行性进行研究。

1　MVC系统简介

本次实验应用的MVC系统和图1所示。

图1　本次实验应用的MVC系统流程

该MVC系统处理规模为50 t/d，设备主要包括撬装式MVC系统1套，离子交换系统1套。MVC系统的主体为蒸发室，配套部件为电加热丝蒸汽发生器、蒸汽压缩机、蒸馏水罐、蒸馏水板式换热器、浓缩液板式换热器、控制柜、消泡剂储存桶、氨基磺酸储存桶、氢氧化钠储存桶以及相关的泵、阀门、流量计和仪表。

MVC蒸发技术是将蒸发产生的二次蒸汽全部收集起来，通过机械压缩方式提高其压力和温度之后重新作为蒸发的热源［1-2］。与三效蒸发相比，它回收了所有的相热，而且尽可能地回收了显热。蒸出水经过换热之后直接变为冷凝水，不需要再用冷却水冷却。它不需要蒸汽（仅需要少量的初始蒸汽），只需要耗电。通过压缩蒸汽的方法蒸出1 t水耗电20～50 kW·h，按照电价为1.0元/（kW·h）计算，其运行费为20～50元，与三效蒸发相比（常规的三效蒸发装置蒸出1 t水需要消耗0.45 t蒸汽，按照市场价格，1 t蒸汽至少花费240元/t，因此，蒸出1 t水的蒸汽消耗费用至少为108元），运行费用极其低廉［3］。

DI系统采用特殊的阳阴离子交换树脂，当离子交换树脂饱和以后采用4%～5%的盐酸和5%～10%的氢氧化钠将树脂再生，循环往复，经过离子交换后的水可以达标排放。

2　渗沥液原水水质和实验方案

2.1原水水质

本次研究在上海市某小型垃圾填埋场内进行。该填埋场产生的渗沥液通过收集系统首先进入加盖的调节池，经混合沉淀后通过传送系统经三级矿化床处理，通过矿化床的吸附、生物降解等作用进入储水池，最后通过罐装车运输送至附近污水处理厂进行下一步处理。根据对矿化床出水的跟踪监测，出水CODCr和NH3-N的平均值分别为771 mg/L和149 mg/L。

2.2实验方案

1） 设备调试阶段。进行MVC+DI系统运行情况跟踪，解决设备的跑冒滴漏等问题，完善配套设施。

2） 矿化床渗沥液试验。进行运行参数优化试验。通过调整进水流量、消泡剂使用量、浓缩液排放量等参数，在运行稳定的情况下取样测试。测试水质指标包括COD、氨氮、SS、pH。同时记录耗电量、耗水量、药剂用量及清洗频率。

3） 采样点选择。根据MVC+DI系统设置，分别以矿化床出水、MVC系统蒸汽冷凝水、DI系统阴阳树脂出水和浓缩液为取样目标，对各样品进行检测。

4） 实验时间。计划在系统运行稳定后，对该系统进行7～8 d的跟踪检测，每天至少开机4 h以上。为计算运行成本，计划连续开机48～72 h。

3　MVC系统处理效果研究

在MVC系统调节稳定后，使用该系统对矿化床出水进行处理，处理结果如表1所示。

表1　矿化床出水水质参数

由表1可知，填埋场渗沥液经矿化床处理后出水CODCr400～900 mg/L，经MVC系统处理后出水COD已低于GB/T 11914—1989重铬酸钾法检出限，满足<100 mg/L的出水标准。由于MVC机组的作用原理是一个物理分离的过程，渗沥液所含的污染物并未在系统中消减，而是全都富集进入了浓缩液中。浓缩液出水的CODCr可达2 700～9 000 mg/L，浓缩液在排出系统后经储存将运往填埋库区回灌，根据现场跟踪记录，浓液出水比例为进水的6%。与出水COD数据相似，矿化床出水在经过MVC系统后出水氨氮和SS均呈下降的趋势，其中SS基本满足排放标准，若本系统前设置混凝装置对进水SS进行预处理，SS的出水指标将更稳定。渗沥液中氨氮经MVC机组后，去除效果不明显，主要是因为渗沥液中氨氮会与水蒸气一起进入冷凝管，因此在MVC机组后还应加装1套除氨氮装置，在本系统中在MVC机组的后端设置了离子交换（DI）系统。经过DI系统后出水氨氮几乎检测不到。为考察出水BOD5的水质指标，对实验第7天采集的样品进行测试，矿化床出水经MVC系统处置后出水BOD5也符合GB16889—2008排放标准。

表2为矿化床出水经MVC处理后出水重金属含量。

表2　矿化床出水重金属含量

由表2可以看出，矿化床出水在经过MVC系统处理后出水数据可达到GB 16889—2008表2要求，在MVC系统运行正常的情况下，可以实现处理出水的直接排放。

4　运行成本核算

为确定设备长期开机运行状态下的能耗，对MVC系统进行48 h连续运行，运行后机组能耗计算如表3所示。根据对现场记录的统计，在连续运行的情况下，本系统的运行费用为50元/t，运行能耗相对较高。

表3　填埋场MVC+DI渗沥液示范工程运行费用（48 h）

5　结论

利用MVC技术对上海市某填埋场内垃圾渗沥液进行深度处理，处理后出水各项指标满足GB 16889—2008标准规定限值，说明MVC技术作为一种新工艺可以被应用于渗沥液处理领域。但是，根据工程化应用跟踪结果可知，MVC技术的运行成本仍然较高，并且同样存在浓缩液处置的问题，使用该技术并不能真正实现污染物的消减。降低运行能耗和寻找浓缩液处置出路将是该技术产业化发展中需要解决的重大技术问题。

参考文献：

［1］ 徐大伟，彭怡.MVC+DI工艺用于处理垃圾渗滤液［J］.中国给水排水，2015（2）：77-79.

［2］ 汪梅.垃圾填埋场渗滤液的MVC蒸发处理工艺介绍［J］.广东化工，2011（7）：122-123.

［3］ 郭杰，周玉香，田立辉，等.强制外循环三效蒸发反渗透浓水的中试研究［J］.工业水处理，2013，33（7）：39-42.

中图分类号：X703.1

文献标识码：A

文章编号：1005-8206（2016）02-0006-03

作者简介：夏旻（1982—），工程师，主要从事固体废物处理技术研究。

*基金项目：上海市科委项目（13DZ0511600）；科技部科技惠民计划项目（S2013GMC000007）；上海人才发展资金资助项目（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