MVC蒸发+DI离子交换在纳滤浓缩液处理中的应用*

徐丽丽，聂剑文，杨新海，施至理，杨　毅

（1.上海环境卫生工程设计院有限公司，上海　200232；2.上海老港固废综合开发有限公司，上海200336）

Xu Lili1，Nie Jianwen2，Yang Xinhai1，Shi Zhili1，Yang Yi1

（1.Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute Co.Ltd.，Shanghai　200232；2.Shanghai Laogang Waste Utilization Co.Ltd.，Shanghai　200336）

MVC蒸发+DI离子交换在纳滤浓缩液处理中的应用*

徐丽丽1，聂剑文2，杨新海1，施至理1，杨毅1

（1.上海环境卫生工程设计院有限公司，上海200232；2.上海老港固废综合开发有限公司，上海200336）

介绍了应用MVC蒸发+DI离子交换技术处理纳滤浓缩液的原理及相关设计技术参数。工程运行结果表明：系统有机物、氨氮、总氮的去除效率分别高达99.06%、100%、100%；出水中有机物、氨氮、总氮浓度稳定，并可达到DB 31/199—2009上海市污水排放综合标准要求；系统运营成本为29.25元/t。

纳滤浓缩液；MVC蒸发；离子交换

Xu Lili1，Nie Jianwen2，Yang Xinhai1，Shi Zhili1，Yang Yi1

（1.Shanghai Environmental Sanitary Engineering Design Institute Co.Ltd.，Shanghai200232；2.Shanghai Laogang Waste Utilization Co.Ltd.，Shanghai200336）

目前，国内垃圾渗沥液处理的主流工艺为生化+膜深度处理。为满足GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准的要求，越来越多的NF、RO膜被用于垃圾渗沥液的处理中，虽然膜的应用可保证出水上清液的达标排放，但与此同时不可避免地带来了浓缩液处理问题。由于浓缩液中含有大量难降解有机物以及盐分，导致其可生化性极差。常见浓缩液的处理方法为回灌［1-2］、高级氧化技术［3-4］、蒸发［5-6］以及膜蒸馏［7-11］。笔者介绍了MVC蒸发（机械蒸汽压缩蒸发）+DI离子交换技术在上海某渗沥液处理厂浓缩液处理中的应用情况。

1　工程概况

上海某垃圾渗沥液处理厂采用厌氧+MBR+膜深度处理工艺，其中膜深度处理工艺采用纳滤膜和反渗透膜，深度处理的设计规模为800 m3/d，出水满足DB31/199—2009。

2　浓缩液处理工艺

浓缩液产生量为125 m3/d，其中100 m3/d采用MVC蒸发+DI离子交换技术进行处理，蒸发后浓液用于焚烧厂飞灰稳定化。其工艺流程如图1所示。

图1工艺流程

纳滤浓缩液经过过滤预处理去除SS后进入MVC蒸发系统，利用蒸汽压缩机做功，使较低温和较低压的蒸汽通过压缩变为高温和高压的蒸汽，当较高温度的蒸汽进入蒸发器的换热管束里，而纳滤浓缩液在管外喷淋时，蒸汽在管里面冷凝形成蒸馏水，蒸汽的热焓传给管外的纳滤浓缩液，连续进行蒸发（图2）。蒸发过程产生的不冷凝气体经酸碱处理后，达标排放；由于冷凝后的蒸馏水中含有氨，进入后续的DI离子交换系统进一步处理达标排放；纳滤浓缩液在蒸发冷凝过程中浓度会越来越大，富集后由浓液管道将该浓液排出。本系统中采用盐酸对离子交换系统进行再生，产生的氯化铵液体排入下水道。

图2MVC蒸发原理

3　系统设计参数

3.1过滤预处理

纳滤浓缩液经过自动清洗机械过滤器去除SS后，直接供给MVC蒸发系统。机械过滤器的处理能力为100 t/d，过滤精度30 μm。

3.2MVC蒸发系统

本系统所采用的蒸发器其清水产水率可达90%以上，浓缩液产生量可保证低于10%。处理规模100 m3/d，设备参数详见表1。

表1 MVC蒸发设备参数

3.3DI离子交换系统

本系统采用1套直径1.0 m，高3.2 m，玻璃钢材质的离子交换柱，设备设计参数见表2。

表2　离子交换系统参数

3.4构筑物

系统中所涉及到的构筑物为纳滤浓缩液池、MVC蒸发浓液池、离子交换再生废液池、系统废液收集池及出水暂存池。各构筑物的设计参数见表3。

表3 构筑物尺寸

4　工程运行效果

2014年10月28日至2014年11月17日，系统进出水水质如图3所示。

图3　进出水水质随时间变化

由图3可以看出，进水的纳滤浓缩液COD波动范围为2 700～3 300 mg/L，氨氮波动范围为18～27 mg/L，总氮波动范围为300～740mg/L。经MVC蒸发和离子交换处理后，出水清液COD浓度为8～51mg/L，氨氮和总氮浓度基本为0；出水浓液COD浓度为10 000～30000mg/L，氨氮浓度为78～92mg/L，总氮浓度为2950～5850 mg/L。总体来看，进水纳滤浓缩液COD和氨氮较稳定，总氮浓度波动较大，出水清液各指标较稳定，这主要是因为出水清液的获得是通过蒸发和离子交换，通过控制蒸发温度可确保运行过程中只有水分子蒸发出来，即可保证出水清液的水质。出水浓液COD和总氮的波动范围较大，主要是受进水水质以及蒸发时间的影响。

采用MVC蒸发+DI离子交换工艺处理纳滤浓缩液，有机物、氨氮、总氮的去除效率分别高达99.06%、100%、100%，系统出水中有机物、氨氮、总氮浓度达到DB31/199—2009。

5　投资及运行成本

本工程的运行成本分析见表4。

表4　成本分析

本工程MVC蒸发+DI离子交换工艺总投资为900万元，其中土建工程费用为100万元，设备及安装调试费用为800万元。工程的运行成本为29.25元/t，这与王彩虹［5］所报道的潮州市锡岗垃圾填埋场渗沥处理工程中采用机械蒸发-离子交换铵回收工艺的处理成本（27～35元/t）基本一致。

6　结论

1）采用MVC蒸发+DI离子交换工艺处理纳滤浓缩液，系统运行稳定，出水可达到DB 31/199—2009要求，实现连续稳定达标排放。

2）采用MVC蒸发+DI离子交换工艺处理纳滤浓缩液，投资为900万元，处理成本为29.25元/t。

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Application of Mechanical Vapor Compression-Deionization Ion Exchange in Nanofiltration Concentrate Treatment

The principle and relevant design parameters of Mechanical Vapor Compression（MVC）+Deionization Ionexchange（DI）technology to treat nanofiltration concentrate were introduced.The project operating resultsshowed that the removal efficiency ofCODCr，NH4+-N，TN could be ashigh as99.06%，100%，100%，respectively；their concentrationsin the effluent were stable and met the requirements of Integrated Wastewater Discharge Standard：DB 31/199-2009；the operating cost was29.25 RMB/t.

nanofiltration concentrate；MVC；ionexchange

X703.1

B

1005-8206（2016）04-0067-03

国家科技支撑计划项目（2013GS310202）；上海市科委科研计划项目（14DZ1208401）

2015-11-24

徐丽丽（1985—），工程师，主要从事垃圾渗滤液处理设计工作。

E-mail：303965309@qq.com。