基于VOCs减排的垃圾渗滤液高温蒸发实验与一体化装置研究

发布时间：2020-08-18 15:19

【摘要】：本文提出了一种利用高温烟气蒸发垃圾渗滤液膜浓缩液的工艺和装置,在直接利用高温烟气高效蒸发水分的同时有效地解决蒸发装置的尾气中VOCs排放的二次污染问题。本文重点研究膜浓缩液高温烟气蒸发过程有机污染物挥发特性。实验原料膜滤浓缩液来自长沙市某垃圾处理场,共检测出主要有机污染物63种,其中39种可信度在60%以上。设计实验蒸发温度80℃、100℃、120℃以及蒸发时间0.5h、1h、1.5h的不同蒸发条件,结果证明在80℃～120℃的蒸发温度范围内,随着温度升高,蒸发处理膜浓缩液排出的有机挥发物种类增多,挥发量急剧增加,无论在成分还是挥发量上都存在一定的差异。尾气中的检测出的有机物种类还会随着处理时间的延长略有增多,只有少量的其他物质被检测出来,但是VOCs释放量趋于稳定的时间会随温度升高而延长。基于上述实验结论,设计了先间壁换热再直接换热的高温烟气蒸发渗滤液浓缩液的组合模式并试制了实验装置,研究了高温烟气蒸发工艺中主要控制因素(浸没深度、烟气温度)对装置蒸发过程中的影响。液相稳定蒸发温度在85℃左右,尾气温度在90℃上下,实现了常压操作下的减压蒸发效果,这种状态有利于控制VOCs的种类及释放量。t1、t2各自变化差值在3℃～6℃,而两者之间的温差只有5℃～6℃。气液平衡温差较小,说明了传热传质的充分,烟气的热能得到了高效的利用,实现了低温高效的蒸发目标。对比分析了试制装置与小试实验蒸发过程中VOCs的挥发特性差异。结果发现试制装置在低温状态下的运行使得低沸点的挥发组分大量释放,而高沸点多烷烃有机物并未出现;并且两者的VOCs挥发量有明显的差异,小试实验的蒸发过程中,浓缩液蒸发释放的VOCs挥发量存在明显的上升趋势,但在试制装置实验中,不同烟气温度下VOCs挥发量变化相对不大。同时小试实验中各类组分的相对含量随着烟气温度的有较大变化,而试制装置却并不明显,挥发出的各组分相对含量趋于稳定。说明了设计的试制装置能达到VOCs的减排控制目的。最后,在某垃圾填埋场做了中试实验研究,采用DTRO+高温烟气蒸发的组合工艺处理垃圾渗滤液,冷凝出水平均水质COD=45mg/L,TDS=21mg/L,TN=6mg/L,盐度为0,处理满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)表2的标准。并研究膜滤浓缩液蒸发处理后,在蒸发后、冷凝处理、吸附处理等不同处理单元,有机污染物的成分及其变化的动态规律。说明了通过本文装置处理排放后的尾气可以达标无害排放,整个装置对挥发性有机污染物的处理达到要求。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

生活垃圾,统计数据

１．１引言逡逑随着我国社会和城市化的飞速发展，城市人口数量急剧增多，带动城市生活垃圾呈逡逑高增长态势，污染现象日益严重。如图１．１所示，根据２０１６年中国统计年鉴，２０１５年，逡逑全国城市生活垃圾清运量１．９１亿吨，无害化处理量为１．８亿吨，其中卫生填埋量１．１５逡逑亿吨，平均以每年９％？１０％左右的速度增长⑴。目前我国应用最多又最成熟的处理方法逡逑是进行垃圾的填埋，占比高达６２％，但是填埋处理必然会产生渗滤液。这种垃圾渗滤液逡逑是由于垃圾在填埋堆放过程中，经过降水的淋溶和冲刷、地表水和地下水的浸泡，再通逡逑过厌氧发酵、水解等原因产生的含有高浓度污染物，水量水质变化极大的液体，对周边逡逑环境、土层、水体会产生严重的污染，同时含有各种有害物质危害人类健康［２］。为减少逡逑渗滤液造成的二次污染，常见处理方式主要有市政合并处理、化学混凝沉淀法、催化氧逡逑化法、生化法和膜处理法等等１：１邋＂

回灌法,膜滤

在众多己经投入使用的生活污水深度处理中，采用最多的依旧是膜滤浓缩液的再次逡逑回灌。将处理后的膜滤浓缩液再次喷灌回垃圾堆体填埋床，通过微生物再降解掉膜滤浓逡逑缩液中部分的污染物，工艺流程如图１．２所示，具有工艺操作简单，费用相对低廉等优逡逑势。蒋宝军、李俊生等＿用回灌反应器对反渗透浓缩液进行实验，膜滤浓缩液的ＣＯＤ、逡逑氨氮都有较高的去除率。陶丽霞发现浓缩液回灌过程对常见重金属有一定的去除作逡逑用，回灌负荷和速率则是主要影响因素。逡逑２逡逑

蒸发技术

是机械式蒸汽再压缩技术及浸没燃烧蒸发技术。逡逑１．３．４．１机械压缩蒸发逡逑图１．３所示是机械压缩蒸发技术（ＭＶＲ），其实质是将机械能转化为热能，通过机逡逑械压缩蒸汽从而提高温度。该工艺充分实现了能量的循环利用，属于低能耗的蒸发工艺。逡逑褚贵祥等人采用蒸发技术处理纳滤浓缩液，浓缩减量原体积９０％？９７％，出水ＣＯＤ小于逡逑２０ｍｇ／Ｌ，可以实现稳定达标排放［４６］。通过蒸汽的特性进行循环利用，为重新利用再生逡逑蒸汽作为蒸发热源提供了可能。在海水淡化、制盐、全卤制碱、废水等领域已经有成熟逡逑的应用。逡逑欧阳勇［４７］报道了北京某垃圾发电厂用ＭＶＲ蒸发＋结晶技术处理膜浓缩液，废水可利逡逑用率达到９８％，能够实现“零排放”，但产生的结晶盐成分复杂，如不妥善处理，将容逡逑易造成二次污染。孙辉跃等［４８］配置２４ｔ／ｄ规模的ＭＶＲ蒸发中试系统处理膜滤浓缩液，结逡逑果表明，ＭＶＲ技术对ＣＯＤ与ＴＮ的去除效果良好。针对ＭＶＣ蒸发的特点，可考虑将ＭＶＣ逡逑技术引入到膜滤浓缩液的处理

【参考文献】