羅茨蒸汽壓縮機(FTBZ/FMFZ)

一、工藝概述

　　MVC工藝，即（低能耗）機械蒸汽壓縮蒸發（MechanicalVaporCompression）工藝，其原理在一個世紀以前就已經有了研究，基于控制水平和機械加工水平的限制，直到20世紀70年代才開始在美國海軍艦艇中用作從海水中分離出淡水，為遠洋艦艇提供淡水補給。

　　由于該工藝具有能耗低、出水水質優良、運行管理方便等特點，所以在過去的四十年中，不斷被應用到其他的行業，如用于高濃度無機鹽廢水處理、高濃度有機廢水處理，也應用于純水制備和高濃度化工廢液的濃縮，近年來在國內外經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有上千套系統在運行。

　　MVC低能耗蒸發工藝是目前現有蒸發工藝中能耗效率***高的、具有去除有機物功能的蒸發工藝，其主要構成包括熱交換組件和蒸汽壓縮機。它應用薄膜蒸發原理，在自動控制系統的控制下，可實現連續穩定的蒸發與分離。

　　MVC低能耗蒸發工藝主要是運用蒸汽的特性，當蒸汽被壓縮機壓縮時，其壓力和溫度得到逐步提升，當較高溫度的蒸汽進入蒸發器的換熱管束里，而冷水在管外噴淋時，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，這樣連續進行蒸發。在整個系統中能量的輸入只有壓縮機的馬達和很小的保持系統穩定操作的浸入式加熱器。

　　MVC蒸發工藝處理垃圾滲濾液的工作原理：

　　滲濾液來水被泵入2個熱交換器，即濃液冷卻器和蒸餾水冷卻器，這樣來水被排出系統的濃液和蒸餾水進行預熱，與此同時，排除系統的濃液和蒸餾水的溫度也得到降低。經預熱后的滲濾液來水與已濃縮的、儲存于裝置底部熱井中的濃液，通過循環泵混合后，泵入蒸發室上部設置的均勻布水噴嘴系統，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的過程中，滲濾液被加熱沸騰蒸發，殘余部分即濃縮液收集于蒸發器下部熱井中。蒸發發生在管束外表面，形成的再生蒸汽，通過高效的蒸汽壓縮機將蒸汽的壓力和溫度提高，形成飽和蒸汽進入熱交換管束的內部，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，另一方面，該飽和蒸汽在管束內被冷卻，形成的蒸餾水被收集到儲水腔后閃蒸到一個脫氣塔，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氣體，除氣器可以使得蒸餾水的水質更好。經脫氣后的蒸餾水通過蒸餾水泵進入能量回收集置內進行再次熱交換，冷卻后的蒸餾水出水進入DI系統。

　　MVC系統啟動時采用全電熱方式，從冷機到正常運行一般在60分鐘以內。一旦系統進入正常運行，浸入式的加熱器自動保持蒸發器的壓力穩定，每小時的運行時間約10分鐘。正常工作時，除了壓縮機和泵的動力消耗外，不再需要外部熱量，蒸餾水的熱量可回收用于預熱原液，冷卻后作為MVC蒸餾水出水。

　　根據設計的回收率，濃縮液自動閥在自控系統的控制下連續用泵排出，其排放前先進入能量回收裝置，經熱交換器換熱將滲濾液原液預熱到接近沸點溫度。產生的濃縮液類似于反滲透工藝，不同之處是體積僅為滲濾液原液的5%～10%。

　　MVC蒸發產生的蒸餾水中除含有200～300mg/L的氨氮外，其他水質指標均遠低于國家現行的排放標準。為解決水中的氨氮問題，后續采用DI離子交換系統，將蒸餾水中溶解的氨氮和總氮吸附，使其達標排放。當離子交換樹脂飽和以后，采用4～5%的鹽酸將樹脂再生，循環往復。

二、工藝特點

⑴采用MVC+DI工藝處理垃圾滲濾液，其出水可連續穩定滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）的排放要求，國內多個工程實踐證明，該工藝具有投資適中、運行費用低、管理方便，出水優良的特點。

⑵工藝單元包括過濾、MVC蒸發和DI，均為物化處理單元，不含生化處理過程，工藝流程相對簡單，可隨時開停，便于調試和運行管理。

⑶MVC是目前已知蒸發系統中耗能***低的蒸發工藝，雖為蒸發工藝，但卻不用蒸汽輸入作為熱源，只需要少量的電力供應即可，系統亦不需要冷卻水供應，通過能量回收系統盡量回收排出系統的蒸餾水和濃縮水的熱量。一直以來，困擾蒸發系統應用的主要問題就是能耗高，而對于MVC而言，噸水的電耗可低至15～20度，不同的應用場合會稍有變化。

⑷系統清水產水率高，濃縮液產量少，僅占原水體積的5～10%。

⑸MVC+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以內。

⑹MVC+DI工藝具有較強的抗沖擊負荷能力及運行的靈活性。由于蒸發工藝的性質屬于應用純粹物理原理進行分離的過程，對于滲濾液的水質水量的變化適應能力很強，并且具有隨時開機、停機的特點，保證水量變化時的運行靈活性。

⑺工藝配套設備技術先進、質量可靠、系統使用壽命長。蒸發工藝采用的全部設備均為成熟可靠的常用機械，易損件主要是軸承和機械密封等零部件，更換成本低，維修工期短，蒸發器主體設備的使用壽命可達20年以上，正常運行時只需進行日常的清洗，不存在更換問題。

⑻系統操作簡單、管理方便，自動化程度高。整個系統以PLC實現全自動控制，運行過程中通過視鏡觀察發現管束外表面有結垢現象時，系統不需要專門停機，也無需移開蒸發器內部的任何元件，實現在線清洗。

三、工程應用

以處理規模為100噸/天的工程為例，主要工藝單元設計如下。

3.1工藝流程

MVC+DI工藝流程框圖如下所示。

氣體吸收←再生系統

↑↑↓

集液調節池→暫存池→過濾→MVC蒸發→DI離子交換→達標排放

　　↓

濃縮液→回灌場區

3.2工藝單元設計

3.2.1預處理——過濾單元

采用DS-01L型全自動在線清洗快速精密過濾器，2臺，互為備用，過濾精度為100µ，單臺過濾能力2.27～13.6m3/h。

3.2.2MVC蒸發系統

采用高效自動控制JY/MVC100型蒸發裝置1套，外形尺寸：9.0m×5.0m×6.5m（H）。設計進水流量100m3/d，出水流量90m3/d，濃縮液水量10m3/d。

3.2.3DI離子交換系統

設JY/DI150A和JY/DI150B離子交換塔各1套，直徑1.5米，高3.2米，玻璃鋼材質。每塔工作時間為12小時，交替使用，保證24小時可連續工作。

DI離子交換系統設計參數如下：

設計進、出水流量90m3/d，設計進、出水溫度10～35℃，出水NH3-N濃度≤5mg/L，系統工作壓力0.2～0.4Mpa，樹脂總交換容量2eq/L，樹脂交換率60～80％，再生鹽酸消耗量（平均）0.2噸/天，再生時間1小時/塔•次，再生液量2m3/次。

3.2.4中間水池

中間水池包括滲濾液原液池、濃縮液儲存池、出水暫存池和再生廢液暫存池，數量各1座，鋼筋混凝土結構。其中滲濾液原液池和出水暫存池平面尺寸為6.0m×4.0m×2.9m；濃縮液儲存池和再生廢液暫存池平面尺寸為4.6m×4.0m×2.7m。

3.2.5配套設施

設JY/T-3201-2.0×2.5型濃鹽酸儲罐、JY/T-3202-2.0×2.5型稀鹽酸儲罐、JY/T-4201-1.5×1.8型自來水罐、JY/T-2401-1.5×1.8型氫氧化鈉溶解罐和JY/T-4202-1.5×1.8型氫氧化鈉溶解罐各1套。

設水處理車間1座，軸線尺寸19.5m×21.9m。

四、工程投資及運行效果

　　目前，采用MVC+DI工藝處理垃圾填埋場滲濾液，在廣東省和安徽省均有許多工程應用。以廣東省某市垃圾滲濾液處理工程為例，設計處理規模為200噸/天。