垃圾滲濾液超濃母液真空低溫蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)

水處理網(wǎng)訊:內(nèi)容摘要：隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的城市生活垃圾滲濾液處理已無(wú)法滿(mǎn)足新形勢(shì)下的環(huán)保要求。根據(jù)城市生活垃圾處理無(wú)害化、減量化和資源化的基本原則，“零排放”是解決城市垃圾滲濾液的最佳方法。然而垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，此水特點(diǎn)：具有高COD、高氨氮、高金屬含量、微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)、水質(zhì)復(fù)雜、具有強(qiáng)烈惡臭、危害性大的特點(diǎn)。處理起來(lái)特別復(fù)雜。經(jīng)過(guò)多道工序最終超濃母液仍然無(wú)法處理?，F(xiàn)提出一種真空低溫蒸發(fā)處理技術(shù)解決超濃母液。徹底解決垃圾滲濾液零排放的問(wèn)題。

01 垃圾滲濾液形成原因與危害

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市的急劇擴(kuò)張和人民生活水平的不斷提高，城市垃圾數(shù)量逐年增加，目前，國(guó)內(nèi)城市垃圾的主要處理為衛(wèi)生填埋法，我國(guó)超過(guò)90%以上的城市垃圾是用填埋法處理的。在城市垃圾填埋過(guò)程中由于壓實(shí)和微生物的分解作用以及厭氧發(fā)酵等多種代謝作用，垃圾所含的污染物將隨水分溶出，并與降水、徑流等一起形成高濃度有機(jī)廢液，即垃圾滲濾液，滲濾液是垃圾填埋過(guò)程中產(chǎn)生的二次污染，可使地面水體缺氧、水質(zhì)惡化、富營(yíng)養(yǎng)化，威脅飲用水和工農(nóng)業(yè)用水水源，使地下水喪失利用價(jià)值；經(jīng)濟(jì)有效處理垃圾滲濾液，是城市環(huán)境中亟待解決的難題。國(guó)內(nèi)從2003年到2020年垃圾滲液的產(chǎn)量見(jiàn)表1。

02 垃圾滲濾液目前處理的方法

目前國(guó)內(nèi)處理垃圾滲濾液主要方法包括生物法和物理化學(xué)法。

生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤(pán)和滴濾池等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘。生物法適合水質(zhì)穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)。一般新的垃圾填埋場(chǎng)適合生物法處理。

物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法。物化法不易受水質(zhì)水量變動(dòng)的影響，出水水質(zhì)穩(wěn)定。尤其對(duì)BOD5/COD比值較低(0.07-0.20)難以生物降解的垃圾滲濾液有較好的處理效果，一般老齡化的垃圾填埋場(chǎng)滲濾液多采用以物化法為主的處理技術(shù)，現(xiàn)階段垃圾滲濾液物化處理技術(shù)以膜過(guò)濾和蒸發(fā)技術(shù)為主，采用膜法為主的滲濾液處理技術(shù)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)量大量的膜后濃縮液（一般占進(jìn)液總量的30-50之間），因此該技術(shù)在垃圾滲濾液治理上的應(yīng)用逐漸受到限制。蒸發(fā)處理技術(shù)因其可以實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液的全量化處理，所以其逐漸被用戶(hù)接受和認(rèn)可，并有發(fā)展成主流處理工藝技術(shù)的趨勢(shì)，發(fā)展前景廣泛。

但無(wú)論采用什么形式的蒸發(fā)系統(tǒng)，運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一定量的超濃濃縮液，由于這部分超濃母液含鹽量高（一般TDS含量大于30%）、有機(jī)污染物質(zhì)濃度高，氨氮濃度高以及其他各類(lèi)污染物質(zhì)濃度均比較高，處理及其困難，這個(gè)問(wèn)題一直是制約垃圾滲濾液全量化處理的重要因素。部分項(xiàng)目采取將超濃母液回灌質(zhì)垃圾填埋區(qū)的方式進(jìn)行處理，但是回灌會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題（1）大氣污染。超濃母液回灌處理不當(dāng)會(huì)造成惡臭氣體揮發(fā)，從而導(dǎo)致周?chē)髿猸h(huán)境質(zhì)量下降，造成二次污染；（2）高鹽、高濃母液回灌會(huì)嚴(yán)重破壞垃圾堆體生化系統(tǒng)，導(dǎo)致堆體逐漸失去生物降解功能，對(duì)垃圾填埋場(chǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不可估量的惡劣影響；（3）出水水質(zhì)惡化。由于垃圾填埋堆體失去了原本的生化降解功能，逐漸導(dǎo)致堆體產(chǎn)生的垃圾滲濾液中有機(jī)物濃度和含鹽量等污染物濃度大幅度上升，造成垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理系統(tǒng)運(yùn)行困難。

03 超濃母液處理辦法與技術(shù)研究

超濃濃縮液是一種高鹽、高COD、高氨氮復(fù)雜的廢水（如下表2），此種廢水是垃圾滲濾液多步物化法和生物法提濃得到的，已經(jīng)難以再繼續(xù)處理下去了，本文將針對(duì)此種超濃濃縮液提出處理技術(shù)和研發(fā)方向，徹底解決垃圾滲濾液處理問(wèn)題。列舉國(guó)內(nèi)幾個(gè)經(jīng)典垃圾填埋場(chǎng)中的超濃濃縮液指標(biāo)見(jiàn)表2。

通過(guò)觀察表2數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)超濃濃縮液中含有大量的鹽、有機(jī)物等污染物質(zhì)，僅能通過(guò)穩(wěn)定化固化或者繼續(xù)蒸發(fā)的處理辦法達(dá)到處理目的。穩(wěn)定化固化是通過(guò)攪拌的方式向母液中加入大量的固化劑、穩(wěn)定劑、螯合劑等成分，攪拌后混合后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的氧化以使其達(dá)到穩(wěn)定化固化的目的，但是該方法需要投加的固化劑、穩(wěn)定劑和螯合劑較多，終端產(chǎn)物增容比較大（一般高達(dá)1.5以上），運(yùn)行成本較高，裝備水平差，工作環(huán)境惡劣，因此不適合推廣使用。而我司設(shè)計(jì)研發(fā)的真空低溫蒸發(fā)系統(tǒng)具有裝備水平高，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行過(guò)程中不需要投加其他成分，終端固體產(chǎn)品含水率低等優(yōu)點(diǎn)。

下圖（圖1）為超濃濃縮液處理工藝，該工藝由預(yù)熱設(shè)備、固化設(shè)備和負(fù)壓系統(tǒng)三部分組成。超濃濃縮液經(jīng)由預(yù)熱系統(tǒng)流入固化設(shè)備，濃縮液在固化設(shè)備內(nèi)完成固液分離（液體以二次蒸汽形式逃逸固化設(shè)備，固體留在設(shè)備中），二次蒸汽經(jīng)過(guò)換熱冷凝成水儲(chǔ)存在水罐中。真空泵維持系統(tǒng)負(fù)壓。

3.1 預(yù)熱設(shè)備

超濃濃縮液經(jīng)過(guò)預(yù)熱設(shè)備與固化設(shè)備內(nèi)的生蒸汽冷凝水進(jìn)行熱交換，使系統(tǒng)更加節(jié)省能源。

3.2 固化設(shè)備

固化設(shè)備是我公司自主研發(fā)的一種高效干燥熱備。它能很好的解決能很粘黏、堵管等問(wèn)題。超濃濃縮液經(jīng)過(guò)真空低溫蒸發(fā)系統(tǒng)處理后得到的固化產(chǎn)物含水率可達(dá)5-25%，符合城市垃圾填埋場(chǎng)填埋要求。

3.3 負(fù)壓系統(tǒng)

負(fù)壓系統(tǒng)由板片式換熱器和真空泵組成，固化設(shè)備產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過(guò)板片換熱器進(jìn)行換熱，冷凝成液體。最終流到水罐中，真空泵維持系統(tǒng)負(fù)壓。

從表2可以看出，超濃濃縮液中有約60%左右的水。根據(jù)鹽的沸點(diǎn)比水沸點(diǎn)高的特性，選用不同溫度對(duì)超濃濃縮液進(jìn)行蒸發(fā)：85℃、75℃、65℃55℃。因?yàn)閴毫εc溫度度是一一對(duì)應(yīng)的，在控制系統(tǒng)中控制壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比控制溫度方便。所以我們選出對(duì)應(yīng)壓力-0.043MPa、-0.062MPa、-0.076MPa，-0.085MPa。在此時(shí)實(shí)驗(yàn)中我們通過(guò)控制閥門(mén)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到以下數(shù)據(jù)：

從上面的數(shù)據(jù)可以看出，隨著蒸發(fā)溫度降低，曲線都成下降趨勢(shì)，尤其是在75-85攝氏度之間下降較為明顯。后期溫度下降至最低點(diǎn)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在溫度為85℃（對(duì)應(yīng)壓力-0.043MPa）蒸發(fā)時(shí)，湖北、安徽等地COD、氨氮、鹽分去除率在都在約90%左右，而在55℃（對(duì)應(yīng)壓力-0.085MPa）蒸發(fā)時(shí)去除率COD去除率基本在99%左右，氨氮去除率基本在96%-99%左右，鹽分去除率也在99%左右，所以溫度越低COD、氨氮等的去除率越低去除率越高。但在工程生產(chǎn)中，蒸發(fā)溫度過(guò)低會(huì)給工廠冷卻系統(tǒng)帶來(lái)很大壓力。所以一般最低溫度在55攝氏度左右。

04 結(jié)論

4.1蒸發(fā)溫度越低、去除率越高。

4.2采用負(fù)壓蒸發(fā)可以完全解決零排放問(wèn)題。

原標(biāo)題:垃圾滲濾液超濃母液真空低溫蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)