一、工藝概述

  MVR工藝，即（低能耗）機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)（MechanicalVapor Re-Compression）工藝，其原理在一個(gè)世紀(jì)以前就已經(jīng)有了研究，基于控制水平和機(jī)械加工水平的限制，直到20世紀(jì)70年代才開(kāi)始在美國(guó)海軍艦艇中用作從海水中分離出淡水，為遠(yuǎn)洋艦艇提供淡水補(bǔ)給。

  由于該工藝具有能耗低、出水水質(zhì)優(yōu)良、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)，所以在過(guò)去的四十年中，不斷被應(yīng)用到其他的行業(yè)，如用于高濃度無(wú)機(jī)鹽廢水處理、高濃度有機(jī)廢水處理，也應(yīng)用于純水制備和高濃度化工廢液的濃縮，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外經(jīng)常用于垃圾滲濾液的處理等，目前MVC裝置在全世界不同行業(yè)有上千套系統(tǒng)在運(yùn)行。

  MVR低能耗蒸發(fā)工藝是目前現(xiàn)有蒸發(fā)工藝中能耗效率的、具有去除有機(jī)物功能的蒸發(fā)工藝，其主要構(gòu)成包括熱交換組件和蒸汽壓縮機(jī)。它應(yīng)用薄膜蒸發(fā)原理，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的蒸發(fā)與分離。

  MVR低能耗蒸發(fā)工藝主要是運(yùn)用蒸汽的特性，當(dāng)蒸汽被壓縮機(jī)壓縮時(shí)，其壓力和溫度得到逐步提升，當(dāng)較高溫度的蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器的換熱管束里，而冷水在管外噴淋時(shí)，蒸汽在管里面冷凝形成冷凝水，蒸汽的熱函傳給管外的噴淋水，這樣連續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)。在整個(gè)系統(tǒng)中能量的輸入只有壓縮機(jī)的馬達(dá)和很小的保持系統(tǒng)穩(wěn)定操作的浸入式加熱器。

  MVR蒸發(fā)工藝處理垃圾滲濾液的工作原理：

  需處理的滲濾液被泵入2個(gè)熱交換器，即濃液冷卻器和蒸餾水冷卻器，這樣初水被排出系統(tǒng)的濃液和蒸餾水進(jìn)行預(yù)熱，與此同時(shí)，排除系統(tǒng)的濃液和蒸餾水的溫度也得到降低。經(jīng)預(yù)熱后的滲濾液與已濃縮的、儲(chǔ)存于裝置底部熱井中的濃液，通過(guò)循環(huán)泵混合后，泵入蒸發(fā)室上部設(shè)置的均勻布水噴嘴系統(tǒng)，滲濾液被均勻噴淋于熱交換管束外表面上并形成液膜，液膜在從熱交換管束向下流動(dòng)的過(guò)程中，滲濾液被加熱沸騰蒸發(fā)，殘余部分即濃縮液收集于蒸發(fā)器下部熱井中。蒸發(fā)發(fā)生在管束外表面，形成的再生蒸汽，通過(guò)高效的蒸汽壓縮機(jī)將蒸汽的壓力和溫度提高，形成飽和蒸汽進(jìn)入熱交換管束的內(nèi)部，一方面將熱能傳遞給管束外表面的滲濾液薄膜以形成蒸發(fā)，另一方面，該飽和蒸汽在管束內(nèi)被冷卻，形成的蒸餾水被收集到儲(chǔ)水腔后閃蒸到一個(gè)脫氣塔，閃蒸可以非常有效的消除可能重新冷凝到蒸餾水中的有機(jī)氣體，除氣器可以使得蒸餾水的水質(zhì)更好。經(jīng)脫氣后的蒸餾水通過(guò)蒸餾水泵進(jìn)入能量回收集置內(nèi)進(jìn)行再次熱交換，冷卻后的蒸餾水出水進(jìn)入DI系統(tǒng)。

  MVR系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)采用全電熱方式，從冷機(jī)到正常運(yùn)行一般在60分鐘以?xún)?nèi)。一旦系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行，浸入式的加熱器自動(dòng)保持蒸發(fā)器的壓力穩(wěn)定，每小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間約10分鐘。正常工作時(shí)，除了壓縮機(jī)和泵的動(dòng)力消耗外，不再需要外部熱量，蒸餾水的熱量可回收用于預(yù)熱原液，冷卻后作為MVC蒸餾水出水。

  根據(jù)設(shè)計(jì)的回收率，濃縮液自動(dòng)閥在自控系統(tǒng)的控制下連續(xù)用泵排出，其排放前先進(jìn)入能量回收裝置，經(jīng)熱交換器換熱將滲濾液原液預(yù)熱到接近沸點(diǎn)溫度。產(chǎn)生的濃縮液類(lèi)似于反滲透工藝，不同之處是體積僅為滲濾液原液的5%～10%。

  MVC蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸餾水中除含有200～300mg/L的氨氮外，其他水質(zhì)指標(biāo)均遠(yuǎn)低于現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)。為解決水中的氨氮問(wèn)題，后續(xù)采用DI離子交換系統(tǒng)，將蒸餾水中溶解的氨氮和總氮吸附，使其達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)離子交換樹(shù)脂飽和以后，采用4～5%的鹽酸將樹(shù)脂再生，循環(huán)往復(fù)。

  二、工藝特點(diǎn)

  ⑴采用MVR+DI工藝處理垃圾滲濾液，其出水可連續(xù)穩(wěn)定滿(mǎn)足《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）的排放要求，國(guó)內(nèi)多個(gè)工程實(shí)踐證明，該工藝具有投資適中、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便，出水優(yōu)良的特點(diǎn)。

  ⑵工藝單元包括過(guò)濾、MVR蒸發(fā)和DI，均為物化處理單元，不含生化處理過(guò)程，工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，可隨時(shí)開(kāi)停，便于調(diào)試和運(yùn)行管理。

  ⑶MVR是目前已知蒸發(fā)系統(tǒng)中耗能的蒸發(fā)工藝，雖為蒸發(fā)工藝，但卻不用蒸汽輸入作為熱源，只需要少量的電力供應(yīng)即可，系統(tǒng)亦不需要冷卻水供應(yīng)，通過(guò)能量回收系統(tǒng)盡量回收排出系統(tǒng)的蒸餾水和濃縮水的熱量。一直以來(lái)，困擾蒸發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用的主要問(wèn)題就是能耗高，而對(duì)于MVR而言，噸水的電耗可低至15～20度，不同的應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)稍有變化。

  ⑷系統(tǒng)清水產(chǎn)水率高，濃縮液產(chǎn)量少，僅占原水體積的5～10%。

  ⑸MVR+DI工藝具有較高的脫氮能力。由于MVC出水中含有200～300mg/L的氨氮，采用DI離子交換技術(shù)可將其高效去除，相比生物脫氮的效率大大提高，總氮的排放濃度可控制在7mg/L以?xún)?nèi)。

  ⑹MVR+DI工藝具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力及運(yùn)行的靈活性。由于蒸發(fā)工藝的性質(zhì)屬于應(yīng)用純粹物理原理進(jìn)行分離的過(guò)程，對(duì)于滲濾液的水質(zhì)水量的變化適應(yīng)能力很強(qiáng)，并且具有隨時(shí)開(kāi)機(jī)、停機(jī)的特點(diǎn)，保證水量變化時(shí)的運(yùn)行靈活性。

  ⑺工藝配套設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)。蒸發(fā)工藝采用的全部設(shè)備均為成熟可靠的常用機(jī)械，易損件主要是軸承和機(jī)械密封等零部件，更換成本低，維修工期短，蒸發(fā)器主體設(shè)備的使用壽命可達(dá)20年以上，正常運(yùn)行時(shí)只需進(jìn)行日常的清洗，不存在更換問(wèn)題。

  ⑻系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、管理方便，自動(dòng)化程度高。整個(gè)系統(tǒng)以PLC實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)視鏡觀察發(fā)現(xiàn)管束外表面有結(jié)垢現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)不需要專(zhuān)門(mén)停機(jī)，也無(wú)需移開(kāi)蒸發(fā)器內(nèi)部的任何元件，實(shí)現(xiàn)在線清洗。