滲濾液處理系統作為生活垃圾處理的配套設施，主要采用膜生物反應器+膜深度處理工藝，而膜深度處理將產生相當于處理量20%~30%的膜濾濃縮液。該部分膜濾濃縮液的含鹽量及不可生物降解有機物含量均較高，污染物成分復雜，處理難度較大，環境危害性較強。蒸發是膜濾濃縮液的主要處理工藝之一，其中蒸汽機械再壓縮技術（MVR）因對外界熱源需求小，廣泛應用于各類溶液的蒸發濃縮及物料結晶過程。物料沸點溫升及釜底液特性對該技術的設計及運行影響較大。目前對于MVR處理膜濾濃縮液的研究主要集中于預處理效果、蒸發過程中不同污染物的轉移特性及蒸發運行穩定性等方面，而對膜濾濃縮液在不同壓力及預處理后的沸點溫升變化特性研究相對較少。筆者以膜濾濃縮液為研究對象，分析不同預處理方式及蒸發壓力下的沸點溫升變化及高倍濃縮后的釜底液成分，揭示不同條件下膜濾濃縮液的蒸發特性，旨在為相關處理工藝的設計及運行提供參考。

1、材料與方法

1.1 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示，由真空泵、電熱套、燒瓶、冷凝管、溫度計及其他輔助配件搭建而成。常壓蒸發壓力為101kPa，負壓蒸發壓力為（26±2）kPa，每次實驗后更換新的燒瓶用于下一組實驗。每批次實驗水樣為2L，濃縮倍數以冷凝水量計算。

1.2 實驗材料

膜濾濃縮液取自湖南某生活垃圾填埋場滲濾液處理系統濃縮液池，滲濾液處理工藝為MBR+RO。對濃縮液原液分別進行預處理：濃縮液調酸組用鹽酸調節pH至5；除硬組為添加石灰及碳酸鈉并沉淀30min后的上清液；除有機物組為經NF270-400納濾膜（截留分子質量為200~400u）分離后的產水；碟管式反滲透組（DT組）為除硬組經PFGRO4碟管膜進一步濃縮50%后的濃液。

1.3 檢測項目及方法

pH與電導率采用pH計及電導率儀測定；溶解性總固體（TDS）、COD、鈣離子、鎂離子和二氧化硅分別采用重量法、重鉻酸鉀法、乙二胺四乙酸二鈉滴定法、差減法和鉬酸銨分光光度法測定；鈉、鉀、氯、氟化物及硫酸鹽等離子濃度參照HJ84—2016及HJ812—2016測定。三維熒光光譜分析采用熒光光譜儀，激發光源為氙燈，固定激發波長狹縫為5nm，掃描速度為2400nm/min，激發波長（λEx）為200~400nm，發射波長（λEm）為250~600nm。

2、結果與討論

2.1 不同預處理方式對水質的影響

不同預處理方式下膜濾濃縮液水質見表1。

在各類預處理方式中，除硬組的鈣、鎂、硅濃度均大幅下降，而電導率與TDS濃度小幅上升；除有機物組受納濾分離過程中道南效應、離子水合半徑及膜表面電荷的影響，COD及硫酸根濃度大幅下降，鈣、鎂及一價離子小幅下降；DT組指標除pH外，其他指標基本為除硬組的2倍。

2.2 不同條件下沸點溫升的變化

將原液組、調酸組、除有機物組分別在常壓及負壓下進行10倍蒸發濃縮，DT組則在常壓及負壓下進行超倍蒸發，不同蒸發壓力下相關水質指標對蒸發特性的影響存在顯著差異。不同蒸發壓力下，初始pH對沸點溫升的影響如圖2所示。

由圖2可知，初始pH對相應組別初始沸點及常壓下終點沸點無顯著影響，但對負壓下終點沸點具有顯著影響。常壓蒸發時兩個組別初始沸點溫升均約為2℃，終點沸點溫升均為8℃；在負壓蒸發時兩個組別初始沸點溫升均小于1℃，但調酸組終點沸點溫升為10℃，而原液組終點沸點溫升為15℃，接近單級MVR濃縮極限。該現象說明膜濾濃縮液在蒸發時，沸點溫升同時受到蒸發壓力與pH的雙重影響。在蒸發壓力部分呈現壓力越小沸點溫升數值越大的變化趨勢，與梁林獲得的結果類似。在pH影響方面，推測降低初始pH后改變了溶液中的離子組合及有機物與金屬離子的絡合反應形式，使得溶液內離子間配對變化所致。

不同蒸發壓力下，硬度對沸點的影響見圖3�？芍�，硬度對相應組別的初始沸點與終點沸點均無顯著影響。常壓蒸發時，初始沸點溫升均為2℃，終點沸點溫升均為7~8℃；負壓蒸發時，初始沸點溫升均小于1℃，終點沸點溫升均為15℃。說明采用“石灰+碳酸鈉”除硬時，硬度的變化對溶液沸點溫升均無顯著影響。

不同蒸發壓力下，有機物對沸點的影響如圖4所示�？芍�，有機物濃度對相應組別初始沸點及常壓下終點沸點無顯著影響，但對負壓下終點沸點則存在顯著影響。常壓蒸發時，兩個組別的初始沸點溫升為1~2℃，終點沸點溫升為7~8℃；負壓蒸發時，兩個組別的初始沸點溫升均小于1℃，但除有機物組終點沸點溫升為8℃，低于其他負壓組別，而原液組終點沸點溫升則仍為15℃。造成該現象的原因推測為除有機物組的剩余有機物以小分子物質為主，而原液組中的有機物則以大分子腐殖酸類為主，常壓蒸發時，因沸點溫度較高，導致大分子腐殖酸中的氫鍵在蒸發初始階段即發生斷鏈，是否去除有機物對沸點溫升影響不顯著；而在負壓蒸發時，濃縮過程中離子濃度的增加促進了腐殖酸間進一步形成氫鍵，而負壓蒸發的沸點溫度又不足以斷開氫鍵，導致原液組沸點溫升持續高于除有機物組。

不同蒸發壓力下，超高倍蒸發對沸點溫升的影響如圖5所示。在常壓蒸發濃縮7倍時（等同于原液濃縮14倍）沸點溫升為12℃（溶液爆沸無法獲取穩定數值，實驗停止），負壓蒸發濃縮6倍時（等同于原液濃縮12倍）沸點溫升為14℃，濃縮10倍時（等同于原液濃縮20倍）沸點溫升為22℃。兩個壓力下溶液終點沸點仍呈現緩慢上升的趨勢，說明其中部分鹽分與有機物未達到完全飽和或沸點（分解）溫度，溶液成分仍未完全趨于穩定。

2.3 釜底液分析

DT組負壓超高倍濃縮后的釜底液中，主要成分為無機鹽和腐殖酸類有機物。溶解性總固體約為3.3×105~4×105mg/L，鈉離子約為1.2×105~1.5×105mg/L，鉀離子約為4.5×104~6.0×104mg/L，氯離子約為1.1×105~1.4×105mg/L，硫酸根約為1.5×104~2.0×104mg/L。在持續蒸發過程中或后續排料冷卻時，將以氯化鈉、硫酸鈉、氯化鉀的形式析出。對釜底液中的有機物進行熒光分析，結果見圖6。

有機物激發波長區間為200~220nm，發射波長為500~550nm，說明有機物的主要成分為富里酸，進一步證明了上述對原液組有機物成分的推測。高倍濃縮后，有機物導致釜底液的整體黏性變大，若裹附析出的無機鹽附著于換熱面或管道壁面時，將影響蒸發的持續穩定性。

建議后續類似工程項目在進行設計時，應著重優化蒸發器或增稠器的鹽腿結構設計，便于高黏度析出物的富集與排放。若整體工藝前端設有除有機物及硬度的工藝單元，后端蒸發及釜底液的處理可進一步考慮采用分鹽設計，以實現釜底液中無機鹽的二次回收利用。

3、結論

①滲濾液膜濾濃縮液進行常壓蒸發時，各種預處理方式對沸點溫升無顯著影響，各組別初始沸點溫升為1~2℃，終點沸點溫升為7~8℃，且均低于同等條件下負壓蒸發數值。

②滲濾液膜濾濃縮液進行負壓蒸發時，各種預處理方式對初始沸點無顯著影響。前置調酸與除有機物可降低終點沸點溫升約5~7℃，前置除硬則對終點沸點溫升無影響。

③滲濾液膜濾濃縮液進行12~20倍濃縮后，釜底液主要成分為鈉/鉀鹽與富里酸。在持續蒸發過程中或后續排料冷卻時，無機成分將以氯化鈉、硫酸鈉、氯化鉀的形式析出。

④后續項目設計時應結合蒸發壓力與前置預處理方式，優化末端反應器排放結構或增設分鹽單元，以提高系統的穩定性與經濟性。（來源：湖南軍信環保股份有限公司）