蒸发系统处理反渗透膜浓缩液技术方案分析

【摘要】本文结合实例分析对比了反渗透浓缩液不同的处理方案，最终提出反渗透浓缩液使用热力蒸发技术进行处理的建议。

【关键词】垃圾渗沥液;反渗透膜浓缩液;蒸发系统

1、工程概况

拟建浓缩液处理系统及除臭系统位于蚌埠市生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理站附近。场地地形开阔，地势平坦，地面标高为37.01～38.65m，由第四系上更新统坡积、洪积粘土组成。

2、浓缩液处理工艺

2.1 浓缩液的特性分析

浓缩液具有如下特性：

（1）水质复杂，可生化性差。浓缩液中的有机物浓度高，以腐殖酸或芳香烃等稳定物质为主，基本不作为营养源参与微生物代谢，极难分解去除。

（2）产生量大。浓缩液的产生量一般会占到进水量的20%～30%。

（3）含盐率及电导率较高。根据反渗透的特点，100%的二价以上的无机盐、85～90%的一价盐、30%左右的硝态氮、亚硝态氮都会存在于浓缩液中。

（4）色度深且有恶臭。浓缩液的色度一般在500～1500倍之间，并且生色团和助色团相对物质量越高，色度越高。

2.2 浓缩液处理工艺介绍

2.2.1回灌处理工艺

回灌处理从本质上讲是延续了填埋场的降解过程，不会对垃圾填埋场产生明显不利的影响。但反渗透工艺所产生的浓缩液回灌填埋场，大量的盐分被填埋场防渗膜和渗滤液处理系统的反渗透膜所阻挡，只能在在垃圾填埋场——渗滤液处理站这个封闭的体系中循环。

2.2.2蒸发处理工艺

蒸发工艺是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，其由2部分组成：加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。浓缩液蒸发处理时，水分从浓缩液中沸出，而污染物则残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱，因此会保留在浓缩液中，只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸汽，最终存在于冷凝液中。

2.2.3离子交换或活性炭吸附处理工艺

根据浓缩液中的有机物胶体的电性，选用阴离子交换树脂可以把绝大多数有机物转移到离子交换树脂上，根据有机物的粒子尺寸不同，在树脂表面上发生了两种不同的过程：交换和类似分子筛的吸附。选用离子交换树脂交换有机物跟选用离子交换树脂在高浓度有机物中交换无机盐性质不同，前者的工作交换容量会随着处理量的增大逐渐降低趋势非常明显，而后者要小的多。

2.2.4回喷焚烧工艺

回喷焚烧工艺运行简单，前期投资也较少。回喷焚烧法适用于浓缩液产量少，垃圾热值高的场合，对于热值较低的垃圾则不适合，否則会造成焚烧炉炉膛温度过低，甚至熄火的状况。而且，和浓缩液蒸发处理工艺一样，焚烧炉同样会遭受的酸腐蚀和液相中的盐腐蚀，运行时设备故障率也较为频繁，设施无法稳定持续运转。

2.2.5高级氧化处理工艺

高级氧化处理技术在用于浓缩液处理时，由于浓缩液的分子结构更为稳定，高级氧化试剂的遴选则更为严苛。虽然高级氧化技术已展现了良好的处理效果，但单一的高级氧化法无法稳定的将浓缩液处理至达标排放的范围内，且由于各种实际操作的原因目前还停留在实验室阶段。

3、浓缩液处理工艺的确定

由于浓缩液的成分复杂，COD较高，并且主要成分是难降解有机物，总氮、盐分含量高，采取常规处理技术往往达不到排放标准。而《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）的出台，对浓缩液的处理工艺提出了更高的要求。本次设计对以下两种浓缩液处理工艺的方案进行比选：

方案一：“预处理+MVR蒸发处理”工艺

方案二：“混凝沉淀+臭氧高级氧化”工艺

3.1方案一：预处理+MVR蒸发处理

首先浓缩液经预处理系统去除浓缩液中所含的大量微粒、悬浮物、钙镁及胶体等，然后进入后续高效自动控制MVR蒸发系统，在MVR蒸发装置内利用降膜蒸发原理使浓缩液中的水蒸发，经冷凝后变成蒸馏水排出。由于氨极易和水结合，蒸馏水中含有氨，需要后段的酸洗气塔进一步处理后方能达标排放。在酸洗塔中生成的物质主要是硫酸铵，溶液达到过饱和状态后逐步析出硫酸铵晶体，该晶体可以作为绿化用肥料使用。

3.2方案二：混凝沉淀+臭氧高级氧化

渗滤液处理系统中产生的浓缩液经收集后进入浓缩液储池，然后由浓缩液提升泵提升至混凝沉淀系统，通过投加混凝剂，使浓缩液中有机悬浮胶体相互吸附而形成较大颗粒或絮体，进而从水中分离出来。经混凝沉淀后的出水经中间水槽后进入AOP臭氧高级氧化反应系统。通过臭氧的氧化还原特性，臭氧分子降解水中有机物质，并使得难分解有机物转变为可生化的小分子易分解有机物。在BAC处理系统中，利用颗粒活性炭巨大的比表面积及发达的孔隙结构对水中有机物及溶解氧很强的吸附特性，将其作为生物载体代替传统的生物填料，并充分利用活性炭的吸附以及活性炭层内微生物有机分解的协同作用，去除浓缩液中的小分子有机物。并通过投加双氧水，增强臭氧氧化效率，确保最终处理出水能达到设计出水要求。

通过以上综合比较可以看出，方案一工艺流程简单，运行管理方便，出水能够稳定达标，技术优势较明显。因此，本项目浓缩液处理工艺推荐方案一：“预处理+MVR蒸发处理”工艺。

结论：

综上所述，（1）从技术可行性比较，蒸发系统已有多年运行经验，并且国内已有反渗透膜浓缩液进行蒸发处理的工程实例，因此，反渗透膜浓缩液进行蒸发处理的技术是可行的。（2）膜再浓缩处理工艺目前工程案例还较少，且长期稳定运行的案例更少，其持续可靠性和稳定性有待进一步考证。综上所述，建议渗漏液处理站充分利用现有蒸发设备，对扩容技改所产生的反渗透浓缩液进行蒸发减量化处理。

参考文献：

[1]张海宇，李雪梅.发法处理膜滤浓缩液工程性试验运行成本分析[J].建筑与预算.2016（09）：55-58.

[2]吴善斌，刘淼鋆，孙启元，汪清环.垃圾渗滤液的膜浓缩液处理方法与研究进展[J].海峡科学.2018（06）：3-4.

作者简介：

杜茂林（1990—），男，汉族，安徽舒城人，硕士研究生，主要从事给排水设计工作。