蒸發系統處理反滲透膜濃縮液技術方案分析

【摘要】本文結合實例分析對比了反滲透濃縮液不同的處理方案，最終提出反滲透濃縮液使用熱力蒸發技術進行處理的建議。

【關鍵詞】垃圾滲瀝液;反滲透膜濃縮液;蒸發系統

1、工程概況

擬建濃縮液處理系統及除臭系統位于蚌埠市生活垃圾衛生填埋場滲濾液處理站附近。場地地形開闊，地勢平坦，地面標高為37.01～38.65m，由第四系上更新統坡積、洪積粘土組成。

2、濃縮液處理工藝

2.1 濃縮液的特性分析

濃縮液具有如下特性：

（1）水質復雜，可生化性差。濃縮液中的有機物濃度高，以腐殖酸或芳香烴等穩定物質為主，基本不作為營養源參與微生物代謝，極難分解去除。

（2）產生量大。濃縮液的產生量一般會占到進水量的20%～30%。

（3）含鹽率及電導率較高。根據反滲透的特點，100%的二價以上的無機鹽、85～90%的一價鹽、30%左右的硝態氮、亞硝態氮都會存在于濃縮液中。

（4）色度深且有惡臭。濃縮液的色度一般在500～1500倍之間，并且生色團和助色團相對物質量越高，色度越高。

2.2 濃縮液處理工藝介紹

2.2.1回灌處理工藝

回灌處理從本質上講是延續了填埋場的降解過程，不會對垃圾填埋場產生明顯不利的影響。但反滲透工藝所產生的濃縮液回灌填埋場，大量的鹽分被填埋場防滲膜和滲濾液處理系統的反滲透膜所阻擋，只能在在垃圾填埋場——滲濾液處理站這個封閉的體系中循環。

2.2.2蒸發處理工藝

蒸發工藝是一個把揮發性組分與非揮發性組分分離的物理過程，其由2部分組成：加熱溶液使水沸騰氣化和不斷除去氣化的水蒸氣。濃縮液蒸發處理時，水分從濃縮液中沸出，而污染物則殘留在濃縮液中。所有重金屬和無機物以及大部分有機物的揮發性均比水弱，因此會保留在濃縮液中，只有部分揮發性烴、揮發性有機酸和氨等污染物會進入蒸汽，最終存在于冷凝液中。

2.2.3離子交換或活性炭吸附處理工藝

根據濃縮液中的有機物膠體的電性，選用陰離子交換樹脂可以把絕大多數有機物轉移到離子交換樹脂上，根據有機物的粒子尺寸不同，在樹脂表面上發生了兩種不同的過程：交換和類似分子篩的吸附。選用離子交換樹脂交換有機物跟選用離子交換樹脂在高濃度有機物中交換無機鹽性質不同，前者的工作交換容量會隨著處理量的增大逐漸降低趨勢非常明顯，而后者要小的多。

2.2.4回噴焚燒工藝

回噴焚燒工藝運行簡單，前期投資也較少。回噴焚燒法適用于濃縮液產量少，垃圾熱值高的場合，對于熱值較低的垃圾則不適合，否則會造成焚燒爐爐膛溫度過低，甚至熄火的狀況。而且，和濃縮液蒸發處理工藝一樣，焚燒爐同樣會遭受的酸腐蝕和液相中的鹽腐蝕，運行時設備故障率也較為頻繁，設施無法穩定持續運轉。

2.2.5高級氧化處理工藝

高級氧化處理技術在用于濃縮液處理時，由于濃縮液的分子結構更為穩定，高級氧化試劑的遴選則更為嚴苛。雖然高級氧化技術已展現了良好的處理效果，但單一的高級氧化法無法穩定的將濃縮液處理至達標排放的范圍內，且由于各種實際操作的原因目前還停留在實驗室階段。

3、濃縮液處理工藝的確定

由于濃縮液的成分復雜，COD較高，并且主要成分是難降解有機物，總氮、鹽分含量高，采取常規處理技術往往達不到排放標準。而《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）的出臺，對濃縮液的處理工藝提出了更高的要求。本次設計對以下兩種濃縮液處理工藝的方案進行比選：

方案一：“預處理+MVR蒸發處理”工藝

方案二：“混凝沉淀+臭氧高級氧化”工藝

3.1方案一：預處理+MVR蒸發處理

首先濃縮液經預處理系統去除濃縮液中所含的大量微粒、懸浮物、鈣鎂及膠體等，然后進入后續高效自動控制MVR蒸發系統，在MVR蒸發裝置內利用降膜蒸發原理使濃縮液中的水蒸發，經冷凝后變成蒸餾水排出。由于氨極易和水結合，蒸餾水中含有氨，需要后段的酸洗氣塔進一步處理后方能達標排放。在酸洗塔中生成的物質主要是硫酸銨，溶液達到過飽和狀態后逐步析出硫酸銨晶體，該晶體可以作為綠化用肥料使用。

3.2方案二：混凝沉淀+臭氧高級氧化

滲濾液處理系統中產生的濃縮液經收集后進入濃縮液儲池，然后由濃縮液提升泵提升至混凝沉淀系統，通過投加混凝劑，使濃縮液中有機懸浮膠體相互吸附而形成較大顆粒或絮體，進而從水中分離出來。經混凝沉淀后的出水經中間水槽后進入AOP臭氧高級氧化反應系統。通過臭氧的氧化還原特性，臭氧分子降解水中有機物質，并使得難分解有機物轉變為可生化的小分子易分解有機物。在BAC處理系統中，利用顆粒活性炭巨大的比表面積及發達的孔隙結構對水中有機物及溶解氧很強的吸附特性，將其作為生物載體代替傳統的生物填料，并充分利用活性炭的吸附以及活性炭層內微生物有機分解的協同作用，去除濃縮液中的小分子有機物。并通過投加雙氧水，增強臭氧氧化效率，確保最終處理出水能達到設計出水要求。

通過以上綜合比較可以看出，方案一工藝流程簡單，運行管理方便，出水能夠穩定達標，技術優勢較明顯。因此，本項目濃縮液處理工藝推薦方案一：“預處理+MVR蒸發處理”工藝。

結論：

綜上所述，（1）從技術可行性比較，蒸發系統已有多年運行經驗，并且國內已有反滲透膜濃縮液進行蒸發處理的工程實例，因此，反滲透膜濃縮液進行蒸發處理的技術是可行的。（2）膜再濃縮處理工藝目前工程案例還較少，且長期穩定運行的案例更少，其持續可靠性和穩定性有待進一步考證。綜上所述，建議滲漏液處理站充分利用現有蒸發設備，對擴容技改所產生的反滲透濃縮液進行蒸發減量化處理。

參考文獻：

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[2]吳善斌，劉淼鋆，孫啟元，汪清環.垃圾滲濾液的膜濃縮液處理方法與研究進展[J].海峽科學.2018（06）：3-4.

作者簡介：

杜茂林（1990—），男，漢族，安徽舒城人，碩士研究生，主要從事給排水設計工作。