本发明涉及生活垃圾渗滤液处理领域，具体涉及一种生活垃圾渗滤液用复合水处理剂及其制备方法。
背景技术：
随着我国工业化和城市化进程加快，城市垃圾总量逐年增长。目前城市生活垃圾的处理方法主要有焚烧和填埋，无论那种方法处理垃圾，都将会产生垃圾渗滤液。生活垃圾渗滤液与城市生活污水和工业废水相比，渗滤液具有更为明显的特点，其水质成分相当复杂，一般含有高浓度有机物、重金属盐、ss及氨氮，还含有很多细菌及微生物。在前期预处理时，如果不对垃圾渗滤液中的高浓度有机物、重金属盐、微生物等进行处理，会对后期采用的a/o工艺、膜处理工艺等造成很大的负担和影响，还会大量增加处理后产生的浓缩液的量，而浓缩液一般不具有可生化性，处理工艺更加麻烦。
因此，为了便于后续更好地处理生活垃圾渗滤液，提高出水水质，降低浓缩液量，需要研制出一种更高效的复合水处理剂，用于在预处理时更好地去除渗滤液中的高浓度有机物、重金属盐以及微生物等。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种兼具絮凝、氧化、吸附、灭菌等多重功能的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂，不仅能够高效地去除生活垃圾渗滤液中有害的有机物质以及重金属离子，还能够有效地杀灭渗滤液中的细菌等微生物，减轻长期填埋过程中垃圾渗滤液中存在的大量细菌、高浓度有机物及重金属盐对后续的处理工艺产生的负担和影响。
本发明提供的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂，按重量份计，包括如下原料组分：聚丙烯酰胺42～50份、聚合硫酸铝34～40份、聚丙烯酸钠34～40份、壳聚糖25～30份、高铁酸钾23～26份、膨胀石墨25～30份、叶腊石25～30份、麦饭石25～30份、粉煤灰25～30份、改性棕榈皮33～36份、椰壳活性炭33～36份、辣木树皮粉18～22份。
进一步，按重量份计，包括如下原料组分：聚丙烯酰胺45份、聚合硫酸铝35份、聚丙烯酸钠35份、壳聚糖28份、高铁酸钾25份、膨胀石墨28份、叶腊石28份、麦饭石28份、粉煤灰28份、改性棕榈皮35份、椰壳活性炭35份、辣木树皮粉20份。
进一步，所述改性棕榈皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将干燥的棕榈皮粉碎成粉末，然后以质量比为9～10:100向反应器中加入过硫酸铵和所得的棕榈皮粉末，再加入适量水浸泡反应器中的物料，同时不断通入氮气，以排出反应器中的空气；
(2)将反应器加热至60～70℃，并以160～165r/min的转速搅拌反应器中的物料，搅拌时间为40～45min，然后向反应器中加入丙烯酸与丙烯酰胺的混合物以及n,n-亚甲基双丙烯酰胺，加入后继续以160～165r/min的转速搅拌反应150～160min，之后停止搅拌，待反应器中物料冷却至室温后，倒出过滤，并收集滤渣；
(3)将所得滤渣先用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇清洗3次，然后用浓度为8％的氢氧化钠溶液浸泡12h，之后再用去离子水反复冲洗，直至清洗液显示为中性为止；
(4)将洗净后的滤渣在60～65℃条件下，干燥至恒重，即为改性棕榈皮。
进一步，所述步骤(2)中，丙烯酸与丙烯酰胺的混合物的加入量为棕榈皮粉末质量的3～4倍，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为棕榈皮粉末质量的3～3.5％；在丙烯酸与丙烯酰胺的混合物中，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:1。
本发明还公开了一种用于所述的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
a、取膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮、椰壳活性炭和辣木树皮粉混匀后，研磨成细粉，得到混合物ⅰ；
b、将混合物ⅰ用去离子水浸泡后，加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠和壳聚糖，在160～165r/min的转速下，搅拌混合0.5h，再将所得物料升温至35℃，以580～600r/min的速度恒温振荡1.5～2h，得到固液混合物ⅱ，然后对所得的固液混合物ⅱ进行冷冻干燥处理，得到干燥物料；
c、将步骤b中所得的干燥物料研磨成细粉后，加入高铁酸钾，搅拌混匀，即得所述的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂。
本发明的有益效果：
本发明的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂兼具絮凝、氧化、吸附、灭菌等多重功能，不仅能够高效地去除生活垃圾渗滤液中有害的有机物质以及重金属离子，还能够有效地杀灭渗滤液中的细菌等微生物，减轻长期填埋过程中垃圾渗滤液中存在的大量细菌、高浓度有机物及重金属盐对后续的处理工艺产生的负担和影响。
本发明提供的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂采用了聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠、壳聚糖、高铁酸钾、膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮、椰壳活性炭和辣木树皮粉等原料组分按特定用量关系进行复配，在制备时，通过特定的工艺实现了各原料组分之间充分地分散融合，聚丙烯酰胺等水溶性高分子还会对具有吸附作用的多孔结构的膨胀石墨、叶腊石、麦饭石等进行有机改性，提高其吸附量，然后利用冷冻干燥技术(为现有技术，在此不再赘述)将水分低温冻结蒸发，可以在不损害原料结构及性能的情况下保持各原料组分的充分融合，便于后续各原料组分发挥相互协同作用，实现性能的互补与增强。
其中，辣木树皮粉中含有杀菌物质，能够除去污水中的有害微生物；改性棕榈皮中含有大量的纤维素、半纤维素，借助于多孔结构、表面积大、具有亲和吸附性等优点，能够帮助去除水中的溶解性污染物质和游离的重金属离子；麦饭石具有多孔结构和巨大的比表面积，不仅能够吸附水中游离的重金属离子和有害的有机物质，还能够吸附污水中的细菌等有害微生物；粉煤灰呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性；叶蜡石层状结构相邻两晶层之间仅以范德华力连接，结构易于沿层破坏，阴、阳离子可以进入层间，因此叶蜡石具有天然的吸附活性；膨胀石墨结构松散，多孔而弯曲，表面积大，极易吸附有机分子，吸附量大；椰壳活性炭孔隙发达，比表面积大，吸附速度快，吸附容量大，能够大量吸附脱除水中的氨氮、重金属元素、磷酸盐、稀土离子、有机污染物等；高铁酸钾具有优异的性能，集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等特点；聚丙烯酸钠分子链上的羧基由于静电相斥作用，使得曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团外露到表面上来，由于这些活性点吸附在溶液中悬浮粒子上，形成粒子间的架桥，从而加速了悬浮粒子的沉降，而且聚丙烯酸钠可与二价以上金属离子反应形成其不溶性盐，从而利于去除水中的重金属离子；聚丙烯酰胺能使悬浮物质通过电中和，起到絮凝作用，还能够对叶蜡石、膨胀石墨等进行有机改性，增强其吸附能力；聚合硫酸铝是复合型高分子聚合物，分子结构庞大，吸附能力强，适应性好，净水效果优异，投入水中后形成的絮凝体大，沉淀速度快；壳聚糖可使悬浮物迅速絮凝。
本发明通过改性后的膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮和椰壳活性炭等原料组分与高铁酸钾的相互协同作用下，能够提高对垃圾渗滤液中有机物质和重金属离子等的吸附效率以及吸附量，进而大量去除垃圾渗滤液中的有机物质、氨氮等无机物质和重金属离子等污染物；高铁酸钾还能够氧化去除垃圾渗滤液中的有机污染物；而在辣木树皮粉、麦饭石和高铁酸钾等原料组分的相互协同配合下，能够增强对水中细菌等微生物的抑制和灭杀功效，大量去除垃圾渗滤液中的细菌等微生物；而聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠、壳聚糖和高铁酸钾在相互协同作用下，综合了各组分的长处，克服了各自性能的缺陷，大大提高了絮凝效果。
具体实施方式
以下为具体实施例：
实施例一
本实施例提供的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂，按重量份计，包括如下原料组分：聚丙烯酰胺45份、聚合硫酸铝35份、聚丙烯酸钠35份、壳聚糖28份、高铁酸钾25份、膨胀石墨28份、叶腊石28份、麦饭石28份、粉煤灰28份、改性棕榈皮35份、椰壳活性炭35份、辣木树皮粉20份。
本实施例提供的制备该生活垃圾渗滤液用复合水处理剂的方法，包括如下步骤：
a、取膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮、椰壳活性炭和辣木树皮粉混匀后，研磨成细粉，得到混合物ⅰ；
b、将混合物ⅰ用去离子水浸泡后，加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠和壳聚糖，在165r/min的转速下，搅拌混合0.5h，再将所得物料升温至35℃，以580r/min的速度恒温振荡2h，得到固液混合物ⅱ，然后对所得的固液混合物ⅱ进行冷冻干燥处理，得到干燥物料；
c、将步骤b中所得的干燥物料研磨成细粉后，加入高铁酸钾，搅拌混匀，即得所述的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂。
本实施例中，所述改性棕榈皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将干燥的棕榈皮粉碎成粉末，然后以质量比为9:100向反应器中加入过硫酸铵和所得的棕榈皮粉末，再加入适量水浸泡反应器中的物料，同时不断通入氮气，以排出反应器中的空气；
(2)将反应器加热至70℃，并以160r/min的转速搅拌反应器中的物料，搅拌时间为45min，然后向反应器中加入丙烯酸与丙烯酰胺的混合物以及n,n-亚甲基双丙烯酰胺，加入后继续以165r/min的转速搅拌反应150min，之后停止搅拌，待反应器中物料冷却至室温后，倒出过滤，并收集滤渣；
其中：丙烯酸与丙烯酰胺的混合物的加入量为棕榈皮粉末质量的3.5倍，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为棕榈皮粉末质量的3％；在丙烯酸与丙烯酰胺的混合物中，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:1；
(3)将所得滤渣先用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇清洗3次，然后用浓度为8％的氢氧化钠溶液浸泡12h，之后再用去离子水反复冲洗，直至清洗液显示为中性为止；
(4)将洗净后的滤渣在65℃条件下，干燥至恒重，即为改性棕榈皮。
实施例二
本实施例提供的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂，按重量份计，包括如下原料组分：聚丙烯酰胺50份、聚合硫酸铝40份、聚丙烯酸钠40份、壳聚糖30份、高铁酸钾26份、膨胀石墨30份、叶腊石30份、麦饭石30份、粉煤灰30份、改性棕榈皮36份、椰壳活性炭36份、辣木树皮粉22份。
本实施例提供的制备该生活垃圾渗滤液用复合水处理剂的方法，包括如下步骤：
a、取膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮、椰壳活性炭和辣木树皮粉混匀后，研磨成细粉，得到混合物ⅰ；
b、将混合物ⅰ用去离子水浸泡后，加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠和壳聚糖，在160r/min的转速下，搅拌混合0.5h，再将所得物料升温至35℃，以600r/min的速度恒温振荡1.5h，得到固液混合物ⅱ，然后对所得的固液混合物ⅱ进行冷冻干燥处理，得到干燥物料；
c、将步骤b中所得的干燥物料研磨成细粉后，加入高铁酸钾，搅拌混匀，即得所述的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂。
本实施例中，所述改性棕榈皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将干燥的棕榈皮粉碎成粉末，然后以质量比为10:100向反应器中加入过硫酸铵和所得的棕榈皮粉末，再加入适量水浸泡反应器中的物料，同时不断通入氮气，以排出反应器中的空气；
(2)将反应器加热至60℃，并以165r/min的转速搅拌反应器中的物料，搅拌时间为40min，然后向反应器中加入丙烯酸与丙烯酰胺的混合物以及n,n-亚甲基双丙烯酰胺，加入后继续以160r/min的转速搅拌反应160min，之后停止搅拌，待反应器中物料冷却至室温后，倒出过滤，并收集滤渣；
其中：丙烯酸与丙烯酰胺的混合物的加入量为棕榈皮粉末质量的3倍，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为棕榈皮粉末质量的3％；在丙烯酸与丙烯酰胺的混合物中，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:1；
(3)将所得滤渣先用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇清洗3次，然后用浓度为8％的氢氧化钠溶液浸泡12h，之后再用去离子水反复冲洗，直至清洗液显示为中性为止；
(4)将洗净后的滤渣在60℃条件下，干燥至恒重，即为改性棕榈皮。
实施例三
本实施例提供的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂，按重量份计，包括如下原料组分：聚丙烯酰胺42份、聚合硫酸铝34份、聚丙烯酸钠34份、壳聚糖25份、高铁酸钾23份、膨胀石墨25份、叶腊石25份、麦饭石25份、粉煤灰25份、改性棕榈皮33份、椰壳活性炭33份、辣木树皮粉18份。
本实施例提供的制备该生活垃圾渗滤液用复合水处理剂的方法，包括如下步骤：
a、取膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮、椰壳活性炭和辣木树皮粉混匀后，研磨成细粉，得到混合物ⅰ；
b、将混合物ⅰ用去离子水浸泡后，加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠和壳聚糖，在165r/min的转速下，搅拌混合0.5h，再将所得物料升温至35℃，以600r/min的速度恒温振荡1.5h，得到固液混合物ⅱ，然后对所得的固液混合物ⅱ进行冷冻干燥处理，得到干燥物料；
c、将步骤b中所得的干燥物料研磨成细粉后，加入高铁酸钾，搅拌混匀，即得所述的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂。
本实施例中，所述改性棕榈皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将干燥的棕榈皮粉碎成粉末，然后以质量比为9:100向反应器中加入过硫酸铵和所得的棕榈皮粉末，再加入适量水浸泡反应器中的物料，同时不断通入氮气，以排出反应器中的空气；
(2)将反应器加热至70℃，并以160r/min的转速搅拌反应器中的物料，搅拌时间为45min，然后向反应器中加入丙烯酸与丙烯酰胺的混合物以及n,n-亚甲基双丙烯酰胺，加入后继续以165r/min的转速搅拌反应150min，之后停止搅拌，待反应器中物料冷却至室温后，倒出过滤，并收集滤渣；
其中：丙烯酸与丙烯酰胺的混合物的加入量为棕榈皮粉末质量的4倍，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为棕榈皮粉末质量的3.5％；在丙烯酸与丙烯酰胺的混合物中，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:1；
(3)将所得滤渣先用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇清洗3次，然后用浓度为8％的氢氧化钠溶液浸泡12h，之后再用去离子水反复冲洗，直至清洗液显示为中性为止；
(4)将洗净后的滤渣在60℃条件下，干燥至恒重，即为改性棕榈皮。
实施例四
本实施例提供的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂，按重量份计，包括如下原料组分：聚丙烯酰胺50份、聚合硫酸铝34份、聚丙烯酸钠40份、壳聚糖25份、高铁酸钾26份、膨胀石墨25份、叶腊石30份、麦饭石25份、粉煤灰30份、改性棕榈皮33份、椰壳活性炭36份、辣木树皮粉18份。
本实施例提供的制备该生活垃圾渗滤液用复合水处理剂的方法，包括如下步骤：
a、取膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮、椰壳活性炭和辣木树皮粉混匀后，研磨成细粉，得到混合物ⅰ；
b、将混合物ⅰ用去离子水浸泡后，加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠和壳聚糖，在165r/min的转速下，搅拌混合0.5h，再将所得物料升温至35℃，以580r/min的速度恒温振荡2h，得到固液混合物ⅱ，然后对所得的固液混合物ⅱ进行冷冻干燥处理，得到干燥物料；
c、将步骤b中所得的干燥物料研磨成细粉后，加入高铁酸钾，搅拌混匀，即得所述的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂。
本实施例中，所述改性棕榈皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将干燥的棕榈皮粉碎成粉末，然后以质量比为10:100向反应器中加入过硫酸铵和所得的棕榈皮粉末，再加入适量水浸泡反应器中的物料，同时不断通入氮气，以排出反应器中的空气；
(2)将反应器加热至60℃，并以165r/min的转速搅拌反应器中的物料，搅拌时间为40min，然后向反应器中加入丙烯酸与丙烯酰胺的混合物以及n,n-亚甲基双丙烯酰胺，加入后继续以165r/min的转速搅拌反应150min，之后停止搅拌，待反应器中物料冷却至室温后，倒出过滤，并收集滤渣；
其中：丙烯酸与丙烯酰胺的混合物的加入量为棕榈皮粉末质量的3倍，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为棕榈皮粉末质量的3％；在丙烯酸与丙烯酰胺的混合物中，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:1；
(3)将所得滤渣先用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇清洗3次，然后用浓度为8％的氢氧化钠溶液浸泡12h，之后再用去离子水反复冲洗，直至清洗液显示为中性为止；
(4)将洗净后的滤渣在65℃条件下，干燥至恒重，即为改性棕榈皮。
实施例五
本实施例提供的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂，按重量份计，包括如下原料组分：聚丙烯酰胺42份、聚合硫酸铝40份、聚丙烯酸钠34份、壳聚糖30份、高铁酸钾23份、膨胀石墨30份、叶腊石25份、麦饭石30份、粉煤灰25份、改性棕榈皮36份、椰壳活性炭33份、辣木树皮粉22份。
本实施例提供的制备该生活垃圾渗滤液用复合水处理剂的方法，包括如下步骤：
a、取膨胀石墨、叶腊石、麦饭石、粉煤灰、改性棕榈皮、椰壳活性炭和辣木树皮粉混匀后，研磨成细粉，得到混合物ⅰ；
b、将混合物ⅰ用去离子水浸泡后，加入聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚丙烯酸钠和壳聚糖，在165r/min的转速下，搅拌混合0.5h，再将所得物料升温至35℃，以580r/min的速度恒温振荡2h，得到固液混合物ⅱ，然后对所得的固液混合物ⅱ进行冷冻干燥处理，得到干燥物料；
c、将步骤b中所得的干燥物料研磨成细粉后，加入高铁酸钾，搅拌混匀，即得所述的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂。
本实施例中，所述改性棕榈皮的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将干燥的棕榈皮粉碎成粉末，然后以质量比为10:100向反应器中加入过硫酸铵和所得的棕榈皮粉末，再加入适量水浸泡反应器中的物料，同时不断通入氮气，以排出反应器中的空气；
(2)将反应器加热至70℃，并以160r/min的转速搅拌反应器中的物料，搅拌时间为45min，然后向反应器中加入丙烯酸与丙烯酰胺的混合物以及n,n-亚甲基双丙烯酰胺，加入后继续以160r/min的转速搅拌反应160min，之后停止搅拌，待反应器中物料冷却至室温后，倒出过滤，并收集滤渣；
其中：丙烯酸与丙烯酰胺的混合物的加入量为棕榈皮粉末质量的4倍，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为棕榈皮粉末质量的3.5％；在丙烯酸与丙烯酰胺的混合物中，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:1；
(3)将所得滤渣先用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇清洗3次，然后用浓度为8％的氢氧化钠溶液浸泡12h，之后再用去离子水反复冲洗，直至清洗液显示为中性为止；
(4)将洗净后的滤渣在65℃条件下，干燥至恒重，即为改性棕榈皮。
对实施例一至实施例五制得的生活垃圾渗滤液用复合水处理剂进行检测，用于对某生活垃圾焚烧发电厂的垃圾渗滤液进行预处理，该垃圾渗滤液中：codcr为10384mg/l，ss为1563mg/l，nh3-n为1030mg/l，铅含量为5.5mg/l，镍含量为3.5mg/l，锌含量为2.5mg/l，铜含量为11mg/l；调整垃圾渗滤液的ph为7.0，并以质量体积比为2g：1l向垃圾渗滤液中加入复合水处理剂，以165r/min的转速搅拌处理12h；
对比处理前后的水质情况，得出如下表1：
表1
由上表可知，采用上述实施例制备的复合水处理剂能够去除垃圾渗滤液中大部分有机物质、重金属离子和细菌微生物等，处理效果优异。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。