垃圾渗滤液膜浓缩液蒸发处理技术研究

一、垃圾渗滤液的危害

垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中，在降水和自身生物降解作用下产生的高浓度有机废水，其成分异常复杂，含有大量有机污染物、高浓度的氨氮、重金属离子、无机盐类以及多种有毒有害物质。如未经妥善处理直接进入环境，会造成多方面的严重危害，比如高浓度有机物和氨氮会大量消耗水体溶解氧，导致水生生物窒息死亡，水体发黑发臭；渗滤液中的重金属如铅、镉、铬、汞等具有生物累积性和毒性，可通过食物链作用于人体；渗滤液的高盐分特性会显著改变土壤的理化性质，破坏土壤结构，导致土壤板结和盐渍化，严重影响植物生长等。常用的膜处理技术虽然能有效分离污染物，产生较清洁的产水，但同时也将大部分污染物高度浓缩于膜浓缩液中，使得膜浓缩液的环境危害性成倍增加，因此膜浓缩液的高效处理至关重要。

二、垃圾渗滤液膜浓缩液处理技术现状

目前常用的膜分离技术包括反渗透、纳滤等，膜分离技术可高效去除污染物，处理过的水体可直接排放或回用的高品质产水。然而，膜分离技术产生的膜浓缩液，集中了原渗滤液中绝大部分的溶解性盐分、难降解有机物、重金属及微量有毒物质，其污染物浓度极高，可生化性极差，水质复杂多变，常规的生化处理方法对其基本无效。虽然当前工程实践中采用回灌填埋声、高级氧化、蒸发结晶、固化稳定化等技术对膜浓缩液进行处理，但每种技术均存在不足，比如回灌填埋场虽然操作简单，但污染物仍然会在填埋体内累积，治标不治本；臭氧氧化、电化学氧化等高级氧化技术虽然可以降低部分有机物，降低浓缩液毒性，但成本高，且对盐分去除效果有限；固化稳定化技术适用于最终残渣的无害化处置，但无法实现污染物的大幅减量。综合比较之下，蒸发处理技术可以高效实现水量大幅减量、适应性强、运行稳定等特点，因此在膜浓缩液处理中优势突出。

三、蒸发处理技术工艺

蒸发处理技术主要利用热能驱动废水中的水分转化为蒸汽，通过对污染物进行浓缩分离，减少其对环境的影响，相比其他膜浓缩液处理技术，蒸发处理技术对水质波动适应性好，处理效果稳定，尤其适合处理高盐分、高浓度、难降解的垃圾渗滤液膜浓缩液。

（一）技术原理

蒸发技术主要通过外部提供热能，使膜浓缩液中的水分由液态转变为气态蒸汽，蒸汽冷凝后形成相对洁净的冷凝水，通常可达到回用标准或直接排放标准；原废水中无法被汽化的溶解性及不溶性污染物，则被进一步高度浓缩在剩余的少量浓缩液中，实现污染物与水的高效分离。蒸发处理技术的关键在于热能的高效传递与利用，目前根据二次蒸汽利用方式的不同，蒸发技术又包括多效蒸发技术、机械蒸汽再压缩技术两种，其中多效蒸发将多个蒸发器串联起来，前效产生的二次蒸汽作为后效的热源，可显著提高热能利用效率；而机械蒸汽再压缩技术则通过机械压缩机对蒸发器产生的二次蒸汽进行压缩，提升其温度和压力后，再送回蒸发器作为加热蒸汽使用，用电能替代了绝大部分生蒸汽需求，可获得极高的热效率[1]。

（二）技术应用

在垃圾渗滤液膜浓缩液处理工程中，机械蒸汽再压缩蒸发器的应用最为广泛，如前所述，该技术可获得极高的热效率，大幅降低了运行能耗，因此本研究重点介绍该技术。蒸发系统的主要结构包括预热器、蒸发器主体、蒸汽压缩机、气液分离器、冷凝器等。实际处理过程中，膜浓缩液首先进入预热器，利用系统余热提升温度；第二步，预热后的料液会进入蒸发器，在加热室内被管程或壳程的加热蒸汽间接加热沸腾；第三步，沸腾产生的二次蒸汽经过气液分离器去除夹带的液滴后，被蒸汽压缩机吸入并压缩增压升温；第四步，升温升压后的蒸汽返回蒸发器作为热源加热料液，形成高效循环。整个蒸发过程中，水分不断以二次蒸汽形式排出，经压缩循环利用，料液被持续浓缩，最终形成的浓缩液定期排出系统，进入后续处理单元。蒸发产生的冷凝水水质优良，主要含有少量低沸点有机物，比如氨，经过简单处理后即可达到排放或回用标准。

机械蒸汽再压缩蒸发器运行过程中，需要重点关注设备结垢和腐蚀问题，因为高盐分及硬度离子极易在换热表面析出结垢，严重影响传热效率，因此要合理设计蒸发器结构，加入强制循环、管外降膜等技术，合理控制沸点、过热度等运行参数，必要时可添加阻垢剂进行预防。并且由于膜浓缩液成分复杂，因此对设备材质要求高，可选用耐蚀合金材料如双相钢、钛材等材质，以提高设备的耐腐蚀性；此外要做好蒸发前膜浓缩液的预处理，包括去除悬浮物、硬度，以及针对部分易结垢离子进行软化澄清处理，调整 pH 值，确保蒸发过程稳定高效运行，延长设备使用寿命。

四、蒸发浓缩液的深度处理技术

蒸发处理实现了膜浓缩液的大幅减量，但最终仍需妥善处置蒸发后产生的高浓度残液或结晶盐混合物，该浓缩液污染物浓度极高，形态可能为粘稠液体或湿固体，有必要对其进行深度处理以实现安全处置或资源化。

（一）技术原理

膜浓缩液深度处理的主要目的对蒸发处理过的浓缩液做进一步的无害化与稳定化处理，最大限度减少最终处置产物的体积和环境风险。蒸发浓缩液的深度处理技术主要包括蒸发结晶制盐、固化稳定化处理以及高温焚烧等，其中蒸发结晶主要通过继续蒸发水分，促使溶解性盐类达到过饱和状态而结晶析出，最终分离出固体盐和少量母液；固化稳定化技术则利用胶凝材料或化学稳定剂，与浓缩液混合固化，将污染物包裹固定在固化体基质中，降低其浸出毒性及迁移性；高温焚烧则是利用高温条件将浓缩液中的有机物彻底氧化分解为二氧化碳和水，无机物则形成稳定的熔渣或飞灰。

（二）技术应用

蒸发结晶技术适用于盐分组成相对简单、有回收价值的膜浓缩液，主要通过进一步蒸发，促使盐类结晶析出，离心分离后得到固体盐，不过垃圾渗滤液膜浓缩液盐分成分复杂，通常为多种盐类的混合物，回收的杂盐纯度不高，经济价值有限，且含有微量有机物和重金属。固化稳定化是最常用的终端处置方法之一，主要将蒸发浓缩液与水泥、石灰、粉煤灰等固化基材以及必要的添加剂在专用设备中充分混合搅拌，混合物料经养护后形成具有一定强度的固化体。不过该技术的关键在于要合理进行配比设计，才能保证药剂与污染物能够充分接触反应，形成稳定的化学形态。高温焚烧能够彻底销毁有机物，实现最大程度的减容减量，将蒸发浓缩液喷入水泥窑，专门的液体焚烧炉直接焚烧即可，不过焚烧产生的高温烟气需经过尾气净化系统处理，达标后方可排放。具体选择何种深度处理技术需要综合考虑多种因素，通常需要组合应用[2]。

总之，蒸发处理技术为垃圾渗滤液膜浓缩液处理这一高难度问题提供了可靠的解决途径，该技术能够实现水量大幅减量，降低后续处理的负荷与难度，将蒸发技术与适当的深度处理技术相结合，能够有效解决垃圾渗滤液膜浓缩液污染问题。

参考文献：

[1] 丁晶 , 关淑妍 , 赵庆良 , 等 . 垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理技术研究与应用进展 [J]. 哈尔滨工业大学学报 ,2021,53(11):1-13.

[2] 吴志根 , 邱兰 , 朱羽廷 , 等 . 加湿除湿技术用于高盐工业废水脱盐的实验研究 [J]. 同济大学学报 ( 自然科学版 ), 2021,49(10):1435-1442.