張瑞潔，王 超，平義超

（深高藍德環(huán)保科技集團股份有限公司，山東 德州 253000）

城市化發(fā)展使得城市人口和城市規(guī)模迅速增長，生活垃圾產(chǎn)量也在迅速增加，隨之導(dǎo)致填埋場滲濾液和焚燒廠滲濾液也在不斷增長[1]。目前滲濾液的處理一般采用厭氧+硝化反硝化+超濾、納濾、反滲透等膜分離的綜合處理方式。其中深度處理過程中會產(chǎn)生一定量的膜濃縮液，膜濃縮液因含有大量難降解的有機物、無機鹽和少量金屬離子等對人和環(huán)境的危害非常大[2]。其中的有毒有害物質(zhì)不僅會污染環(huán)境，還會通過食物鏈影響人體健康。因此對垃圾滲濾液膜濃縮液處理技術(shù)進行研究意義重大。

膜分離深度處理垃圾滲濾液，利用壓力差和膜的選擇透過性截留垃圾滲濾液中的溶質(zhì)而形成膜濃縮液[3]。垃圾滲濾液膜濃縮液有機物濃度高、含鹽量高、可生化性差、含有重金屬等特點而難處理。傳統(tǒng)處理方法主要是回灌和焚燒，但是回灌會引起滲濾液可生化性變差導(dǎo)致出水不穩(wěn)定，焚燒成本高且高溫下會腐蝕管壁縮短設(shè)備使用壽命。高級氧化技術(shù)和蒸發(fā)技術(shù)近年來在垃圾滲濾液膜濃縮液處理中發(fā)展迅速，但高級氧化技術(shù)因處理成本高，處理難達標而在實際應(yīng)用中受到一定限制。蒸發(fā)技術(shù)因?qū)Ω啕}、高濃度可生化性差的濃縮液處理后可達標排放，又因換熱器、壓縮機及能源循環(huán)利用技術(shù)等發(fā)展，低能耗蒸發(fā)技術(shù)在處理濃縮液中具有極大的可行性[4]。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

蒸發(fā)泡沫夾帶導(dǎo)致出水超標、蒸發(fā)效率隨濃縮比升高而降低、結(jié)垢導(dǎo)致蒸發(fā)效率降低和管路堵塞等問題，是制約其在污水處理中發(fā)展的主要原因。因此，本實驗在蒸發(fā)處理垃圾膜濃縮液降低以上各問題發(fā)生為出發(fā)點，設(shè)計在負壓真空環(huán)境下進行蒸發(fā)實驗。低溫蒸發(fā)可使揮發(fā)性有機質(zhì)最大限度地留在母液中，利于出水達標。蒸發(fā)前進行預(yù)處理可降低污水在系統(tǒng)中結(jié)垢概率，提高濃縮比利于提高蒸發(fā)效率和延長設(shè)備使用壽命。濃縮比=濃縮前物料總質(zhì)量/濃縮后剩余母液總質(zhì)量。

1.2 主要實驗器材和檢測儀器

主要實驗器材：恒溫磁力攪拌加熱套、三口燒瓶、蒸餾頭、球形冷凝管、真空接收管、單口圓底燒瓶、鐵架臺、分析天平、循環(huán)水式真空泵等。pH和電導(dǎo)率測定分別為上海雷磁PHS-25的pH計和DDB-303A的電導(dǎo)率儀。COD和氨氮測定采用連華科技5B-6C多參數(shù)水質(zhì)測定儀。

1.3 實驗方法

取德州藍德再生資源有限公司垃圾滲濾液反滲透膜濃縮液（簡稱濃縮液）為樣本，實驗分濃縮液直接蒸發(fā)和濃縮液加入0.4%碳酸鈉和0.1%片堿充分攪拌沉淀取上清液用硫酸調(diào)pH預(yù)處理后在蒸發(fā)兩組。蒸發(fā)液在三口燒瓶中通過電加熱套加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)尾氣出三口燒瓶后通過蒸餾頭分離夾帶液滴后，尾氣進入球形冷凝管冷凝為液體餾分。每次取樣700 g在真空度0.06 Mpa下對其蒸發(fā)濃縮至一定程度后放出餾分，剩余母液補加蒸發(fā)液700 g繼續(xù)蒸發(fā)，若母液有結(jié)晶將進行固液分離液體在回蒸發(fā)實驗中周而復(fù)始得到不同餾分。測定各餾分指標并觀察蒸發(fā)溫升和燒瓶內(nèi)壁結(jié)垢情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 實驗步驟

（1）以濃縮液為蒸發(fā)樣品，水質(zhì)：pH 8.01，電導(dǎo)率21.6ms/cm，COD1 610 mg/L，NH3-N107.5 mg/L。按1.3實驗方法對濃縮液直接蒸發(fā)得餾分1-3。測定不同濃縮比下冷凝餾分的各項指標見表1，觀察蒸發(fā)溫升和燒瓶內(nèi)壁結(jié)垢情況。

表1 冷凝餾分1-3各污染物指標測定值

（2）濃縮液經(jīng)預(yù)處理后作為蒸發(fā)樣品，樣品水質(zhì)：pH值為8.14，電導(dǎo)率為28.7 ms/cm，COD為1 535 mg/L，NH3-N為68.4 mg/ L。按1.3實驗方法對預(yù)處理后濃縮液蒸發(fā)得餾分2’～9’。測定餾分的各指標見表2，觀察蒸發(fā)溫升和燒瓶內(nèi)壁結(jié)垢情況。

表2 冷凝餾分1’-9’各污染物指標測定值

2.2 蒸發(fā)餾分指標對比

本實驗各冷凝液餾分水質(zhì)情況如上表1和表2：隨蒸發(fā)濃縮比升高，各餾分電導(dǎo)率、COD和氨氮均有升高趨勢。尤其是未預(yù)處理濃縮液的蒸發(fā)餾分各指標上升迅速見表1。表2雖有上升趨勢但是幅度不大，但各餾分COD和氨氮均可滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）表2排放濃度限值。

2.3 蒸發(fā)穩(wěn)定性

通過實驗可以得出，未預(yù)處理濃縮液蒸發(fā)中有泡沫產(chǎn)生且有增多趨勢，在蒸發(fā)餾分3的最后階段物料膨脹產(chǎn)生大量泡沫，為防止蒸發(fā)尾氣夾帶實驗被迫停止。預(yù)處理后濃縮液蒸發(fā)過程中泡沫較少且無明顯增多趨勢，蒸發(fā)過程始終較穩(wěn)定。部分有機質(zhì)或雜質(zhì)經(jīng)過預(yù)處理和母液結(jié)晶固液分離排出系統(tǒng)是穩(wěn)定蒸發(fā)的主要原因，還有可能是預(yù)處理酸堿環(huán)境破壞了部分起泡物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

2.4 溫升變化

隨著蒸發(fā)濃縮比升高雜質(zhì)會增多，造成在相同大氣壓下蒸發(fā)沸點會升高的現(xiàn)象被稱為沸點升高也稱為溫升。不經(jīng)預(yù)處理的濃縮液蒸發(fā)濃縮比達15.67倍時，蒸發(fā)溫升約5 ℃。預(yù)處理后蒸發(fā)濃縮比達61.76倍時蒸發(fā)溫升約7 ℃。探討不同濃縮比下的溫升情況，可為生產(chǎn)中提供合適的壓縮機參數(shù)提供依據(jù)。

2.5 蒸發(fā)器結(jié)垢情況

未預(yù)處理濃縮液蒸發(fā)停止觀察母液未見結(jié)晶鹽析出，燒瓶中有少量黑色結(jié)垢固體掛壁，特別難清洗須用硬物摩擦或酸液清洗。預(yù)處理濃縮液蒸發(fā)到餾分3’、5’、7’、9’母液時均有晶體析出甚至?xí)袎K狀鹽層掛壁，搖晃進入母液固液分離液體繼續(xù)進行循環(huán)蒸發(fā)，燒瓶未見難清洗結(jié)垢?？梢娡ㄟ^預(yù)處理可降低系統(tǒng)結(jié)垢概率。

3 結(jié)論

通過濃縮液預(yù)處理前后物料蒸發(fā)實驗，探究餾分水質(zhì)、蒸發(fā)溫升、泡沫夾帶、母液結(jié)晶及物料結(jié)垢等情況，結(jié)果表明：

（1）蒸發(fā)濃縮比升高，各餾分電導(dǎo)率、COD和氨氮均有升高的趨勢。尤其是未預(yù)處理濃縮液的蒸發(fā)餾分各指標上升迅速。預(yù)處理后的蒸發(fā)餾分隨蒸發(fā)濃縮比升高有上升趨勢，但幅度不大明顯小于未預(yù)處理的蒸發(fā)餾分且餾分指標仍可達標排放。

（2）濃縮液隨蒸發(fā)濃縮比升高溫升會升高。預(yù)處理后濃縮液蒸發(fā)濃縮比達61.76倍時溫升約7 ℃，探討不同濃縮比下的溫升可為生產(chǎn)提供合適的壓縮機參數(shù)提供依據(jù)。

（3）預(yù)處理物料蒸發(fā)會因部分有機質(zhì)或雜質(zhì)經(jīng)預(yù)處理或母液結(jié)晶固液分離排出系統(tǒng)，酸堿環(huán)境還可能改變物料中起泡物料性質(zhì)，而濃縮蒸發(fā)不易引起夾帶影響?zhàn)s分指標。還可降低系統(tǒng)結(jié)垢概率，防止因頻繁停機清洗設(shè)備造成蒸發(fā)效率降低或設(shè)備壽命的縮短，還可增加濃縮比甚至可達廢水零排放。