机械蒸发再压缩技术及应用介绍

1、机械蒸发再压缩技术处理垃圾渗滤液介绍引言由于膜滤浓缩液含有大量无机盐和难生化降解有机物，目前采用的回灌填埋 场和外运处理均存在一定的弊端。为了解决膜滤浓缩液处置这一难题，国内外学 者、专家开展了蒸发技术应用于浓缩液处置方面的研究。膜浓缩液采用蒸发浓缩不但能耗相当大，而且容易结垢，蒸发器要有很强的 抗腐蚀能力，且存在浓缩液或残渣仍须进一步处理处置的问题；高级氧化+混 凝沉降法对有机物有很好的去除效果，但是对总氮去除效果不明显；分离提取腐 殖酸后的浓缩液虽然去除了难降解有机物，但盐浓度高；进入垃圾焚烧系统的浓 缩液或再浓缩残渣中盐分转移到焚烧灰渣，大大增加焚烧灰渣处理和利用难度， 如灰渣填埋可溶盐

2、最终又进入渗滤液并加快富集。显然，膜浓缩液的妥善处理处 置是完善现行渗滤液处理主流组合工艺需要解决的关键问题和难题，从技术上说 是可以解决的。如：采用能耗低的机械压缩蒸发工艺(MVR)对膜浓缩液进行浓 缩。浓缩液在进入蒸发器前分离提取腐殖酸、去除有机物和易结垢的金属离子， 或加入阻垢剂减缓蒸发器结垢、延长连续运行时间、提高热效率。再浓缩液或蒸 发残渣经沥青固化后填埋。MVR原理MVR的理论基础是波义耳定律推导而出，即PV/T = K，其含义是：一定质 量的气体的压强*体积幅度为常数，也就意味着当气体的体积减小，压强增大时， 气体的温度也会随即升高。根据此原理，当稀薄的二次蒸汽在经体积压缩后其温

3、度会随之升高，从而实 现将低温、低压的蒸汽变成高温高压的蒸汽，进而可以作为热源再次加热需要被 蒸发的原液，从而达到可以循环回收利用蒸汽的目的。机械式蒸汽再压缩(MVR) 蒸发器利用蒸发器中产生的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增 加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热 蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜 热，又提高了热效率，生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效，减少了对外部加热及冷却资源的需求，降低能耗，减少污染。g 换热器图1 MVR原理图MVR系统组成MVR蒸发系统主要由预热器、蒸发器、气液分离器、蒸汽压缩机以

4、及真空 泵、清洗系统等相关附属设备组成。其中压缩机和蒸发器是MVR系统的核心设 备。目前常用的蒸汽压缩机主要是罗茨压缩机和离心压缩机。但离心式压缩机与 罗茨压缩机相比有流量大、噪音小、运行成本低、没有串油及漏气的顾虑等优点。 离心式压缩机将会成为以后MVR蒸发系统发展的主选设备。蒸发换热器常常采 用真空蒸发设备，常用的真空蒸发换热器主要有降膜式蒸发器和升膜式蒸发器， 其中降膜式蒸发器可进行低温操作，可浓缩高黏度物料，物料在管内停留时间短， 适合热敏性物料的蒸发浓缩。MVR处理渗滤液流程浓缩液进入调节池后投加混凝剂去除水体中悬浮物及胶体颗粒。预处理后浓缩液经过热交换器与排出系统的蒸馏水、浓水进行

5、热交换，经过排气冷凝器、热 井后进入蒸发主体。进入蒸发主体的渗滤液与主体内原有的循环液混合，一部分 循环液排出系统，另一部分循环液通过布液器均匀分布于各换热管表面形成薄膜 进行蒸发。未蒸发的液体汇聚于主体底部的热井，与来液混合后再进行下一次循 环。被蒸发的水分变成蒸汽，蒸汽通过除沫器进行气液分离后被压缩机抽离蒸发 主体进入酸洗和碱洗气单元，再经过压缩机压缩升温后回到蒸发主体。在酸洗单 元，垃圾渗滤液蒸汽中NH 3-N和H3PO4反应生成(NH4)3PO4。酸洗气后的蒸汽继3344 34续进入碱洗气单元，NaOH溶液淋洗去除蒸汽中有机物。淋洗后蒸汽在蒸发主体 蒸发管束内同来液进行热交换后冷凝为蒸

6、馏出水。机械蒸发-离子交换组合工艺“机械蒸发再压缩+离子交换”技术工艺流程为：垃圾渗滤液经过格栅过滤 后进入MVC器，利用蒸汽压缩蒸发分离的原理将渗滤液中的污染物与水分离， 蒸馏水中含有的氨通过阳离子交换树脂去除，水质达标排放。同时MVC排放氨 等挥发气体，采用DI系统的再生液中剩余的盐酸可将氨吸收，吸收后的饱和废液浓缩后经结晶生成氯化铵晶体。MVC浓缩回灌填埋场处理。具体流程见图2。图2机械蒸发再压缩+离子交换技术工艺流程随着“MVC+DI ”工艺技术的推广应用，机械蒸发工艺应用于渗滤液处理的 问题也逐渐显露出来。首先是采用机械蒸发工艺，其蒸发出水采用离子交换技术 脱氨，树脂再生时产生大量再

7、生废液，在该系统中没有很好的解决；其次是前处 理中预处理过于简单，造成过滤段容易堵塞，且蒸发器结垢严重。工程案例6.1厦门东部填埋场渗滤液浓缩液处理项目厦门东部填埋场渗滤液浓缩液处理项目，处理规模24 t/d渗滤液浓缩液的 蒸发试验装置为大连广泰源环保科技有限公司研发的MVR蒸发系统，占地面积 约30 m2。浓缩液蒸发系统处理工艺流程为:预处理+MVR蒸发+酸洗塔+碱洗塔。能耗及成本分析:依据厦门市物价局及福建省厦门市电网销售电价，电费 单价取0.83元/（kW h）o MVR蒸发装置处理RO浓缩液出水电力消耗为65.77 元/t药剂费用主要来自蒸发及洗机过程中耗用的H3PO4、HNO 3、N

8、aOH、PAC、 PAM、自来水。RO浓缩液的药剂成本为14.37元/t若蒸发设备连续24 h运行， 每天8 hH作日计，则需3名工人进行维护、操作，每人每天的人工费用为70 元，人工费共计210元。RO浓缩液连续运行阶段总进水分别为536.621t则平 均每天处理水量18.501t/，d人工费用为11.35元/t综合电力、药剂和人工成本， MVR蒸发装置处理RO浓缩液、NF浓缩液机混合浓缩液的的运行成本为91.49 元/t6.2长春蘑菇沟渗滤液应急处理项目渗滤液处理采用MVR工艺，处理规模600t/d没有生化工艺，采用蒸发工 艺不受北方冬天天气影响。项目清水产水率92%左右，吨水电耗在49-

9、52度之间， 吨水运行成本介于70-75元。清水产出率图3长春蘑菇沟项目产水率f099吨水运行成本（元）图4长春蘑菇沟项目吨水处理成本图5长春蘑菇沟项目吨水电耗二次浓缩液处理二次浓缩液的安全处置是蒸发工艺急需解决的关键问题。依据二次浓缩液的 理化特性，可以采取焚烧方式进行处置，或脱水干化后进行包埋从而将其固化到 填埋场等。工艺特点由于100%循环利用二次蒸汽的潜热，完全避免使用新鲜蒸汽，从而大大 减少了能源消耗；MVR节能蒸发器技术是目前国际最为先进的蒸发器技术，仅 需要极少量生蒸汽，极大地降低企业运行成本，减少环境污染。由于采用压缩机提供热源，和传统蒸发器相比，温差小得多，能够达到 温和蒸发

10、，极大地提高产品质量、降低结垢。由于取消了循环冷却水，大大降低了由于冷却塔产生的耗水、耗电、高 维护成本的问题；无需冷凝器，结构与流程非常简单，全自动操作，可连续运行， 安全可靠。.设备内配CIP清洗管路，可实现就地清洗，整套设备操作方便，无死角。.该蒸发器是物料在低温、且不产生泡沫的状态下进行蒸发，料液均匀， 不跑料，不易结焦。存在问题二次蒸汽在压缩过程中参数的变化是耦合在一起的，对于离心式压缩机 来说，叶轮的结构设计直接决定了压缩机的性能好坏，进而影响了压缩蒸汽的品 质。二次蒸汽在进入压缩机之前往往会有少量的液体带入，即使是极少的液体也 会对高速旋转的离心机叶片产生冲击，导致长时间工作的叶片腐蚀断裂等。因此 在二次蒸汽进入离心压缩机前安装高效的气液分离设备也是十分重要的。同时由 于离心压缩机对液滴非常敏感，难以实现饱和压缩过程，二次蒸汽压缩后往往处 于过热状态，压缩比越大，过热度越大。而过热