专利名称：一种用于处理垃圾渗滤液的离子交换反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及离子交换反应器，尤其涉及一种用于处理垃圾渗滤液的离子交换反应
器O
背景技术：
目前，我国垃圾处理主要采用卫生填埋的方法。垃圾在填埋和堆放过程中，由于压 实、降雨、微生物对有机物质的分解作用及垃圾中的游离水，通过淋溶渗透形成一定量的高 浓度有机废水，即垃圾渗滤液。垃圾填埋场渗滤液中含有大量有机物、高浓度氨氮和重金属 离子等污染物，COD及BOD值都非常高。其中，酸性发酵阶段C0D质量浓度可达45000mg -L"1 封场阶段氨氮质量浓度高达IOOOmg · Γ1以上。渗滤液中还含有相当多的高浓度有毒物 质，对环境造成巨大威胁的同时，渗滤液不经处理完全排入江河湖泊，其中的有机污染物、 无机污染物会使水生生物和农作物受到污染，并通过食物链和生态环境对人体健康产生危 害。因此，对垃圾渗滤液进行有效的处理显得尤为重要。近年来，垃圾渗滤液处理技术有了很大的发展，主要采用物理化学方法与生物处 理方法，如氨吹脱、吸附、光催化及电化学技术，厌氧处理，好氧处理等。Feton试剂法为均 相催化湿式氧化剂，效果理想，但成本相对较高，也容易造成二次污染；生物处理方法如常 用的SBR工艺，运行费用相对较低，简单有效，但渗滤液中高浓度氨氮导致C/N过低，磷元素 缺乏，不能满足BOD N P = 100 5 1的微生物营养需求，这些水质条件的约束使 其应用受到一定限制；电化学氧化法降解难生化有机废水，效果不错，国外研究较多但还处 于探索阶段；另外传统的吸附法设备简单，维护操作易于掌控，间歇或连续运行都可以，但 存在运行成本较高，吸附剂再生能力不强等问题。孙培德等采用新型的离子吸附交换材料 NanoChem分子筛，针对不同高浓度氨氮废水的去除展开研究(孙培德等，环境科学，2010， 31(1) :112-117)，结果表明，NanoChem分子筛能有选择性吸附氨氮，对高浓度氨氮废水的 吸附能力比天然沸石高50-400倍，比微孔分子筛强3-30倍，通过动态连续流研究发现， NanoChem分子筛能高效去除垃圾渗滤液中的氨氮，去除率可达到100%。此外NanoChem分 子筛再生能力强，再生前后氨氮去除效果变化不大，重复性好，是处理垃圾渗滤液的理想材 料。但在实际应用过程中NanoChem分子筛会产生一定的堵塞现象，如果反应器增设小型搅 拌器，可以大大提高离子交换效率。
发明内容
本发明提供了一种处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，在常见的离子交换柱反 应器基础上进一步改进，能高效吸附氨氮，可以重复循环使用，有效解决了分子筛的粘结、 堵塞问题。一种处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，包括壳体，所述的壳体上端设有出水 口和气体放空口，壳体下端设有废水进水口、再生液进水口和废液放空口，离子交换柱内设 有间歇式搅拌器和多孔挡板，间歇式搅拌器与多孔挡板间隔安装，间歇式搅拌器的搅拌时间与周期可以根据需要自行设定。离子交换柱内装填有离子交换剂。所述的多孔挡板采用塑钢材料，所述的间歇式搅拌器采用四氟乙烯材料。所述的多孔挡板上的小孔孔径小于离子交换剂的粒径。所述的废水出水口、气体放空口、废水进水口、再生液进水口和废液放空口内均设 有可替换、重复使用的尼龙滤网，有效防止分子筛粉末随水流进出。本发明的离子交换柱优选NanoChem分子筛作为离子交换剂，分子筛在吸附铵离 子的同时释放同等数量的钠离子作为离子交换，当铵离子吸附饱和后可使用氢氧化钠溶液 反冲洗再生，同时实现铵离子的回收利用。清洗后的NanoChem分子筛可以重复使用，稳定 性好。考虑到NanoChem分子筛多次吸附后，会出现阶段性的堵塞现象，本发明特别增加了 微型的间歇式搅拌器与多孔挡板单元，间歇式搅拌器进行间歇搅拌，使得NanoChem分子筛 能有效避免堵塞柱体，挡板的添加使得水流更加均勻，与NanoChem分子筛接触更为密切。对于垃圾渗滤液离子吸附反应器设计，不仅要注重简易的操作性，还要考虑离子 交换柱与交换剂的重复使用性能。故本发明在离子交换柱底部设置废液进水口、再生液进 水口和废液放空口，这种废水和再生液由底部到顶部的设计，使得NanoChem分子筛与废水 充分接触，并可以通过流量计控制流量大小；而吸附后的净水从顶端流出，废液则可通过底 部的放空阀排出，这种设计使得操作更加简单方便。本发明的离子交换柱反应器内部设有若干块多孔挡板，其设计特点在于多孔挡板 的孔径小于NanoChem分子筛的粒径，这样NanoChem分子筛不会从小孔中穿过，而水流与多 孔挡板相互作用后，通过挡板上的小孔，均勻地进入交换柱分子筛段，这种设计使得废水或 再生液能与NanoChem分子筛均勻接触，避免了圆柱形交换柱存在的水流分布不均的弱点， 一定程度上提高分子筛的利用率，同时也提升了处理效率。除了多孔挡板的设置，本发明的最大特点为离子交换柱内的间歇式搅拌器的设 置。每个间歇式搅拌器上下均有多孔挡板隔开，相互独立的搅拌设置使分子筛在反应器运 行过程中，处于悬浮疏散状态，保证水流通畅，同时还可提升离子交换剂与垃圾渗滤液的接 触面积，提高氨氮去除效率，防止因离子交换剂堵塞柱体而影响垃圾渗滤液氨氮的去除效 果。操作人员同时可以根据具体情况，通过控制面板设定搅拌速度和搅拌时间。同时间歇 的搅拌方式有利于降低能耗，并能根据垃圾渗滤液中氨氮含量的高低，自行设定搅拌时间 与周期达到处理要求。间歇式搅拌器的设计，可确保水流顺畅，没有NanoChem分子筛堵塞 柱体的后顾之忧，充分发挥了 NanoChem分子筛的吸附能力及多次重复使用等特点，避开了 NanoChem分子筛使用过程中出现堵塞的短处，同时搅拌使得整个装置的实际应用性得到提 尚。本发明反应器具有以下优点1.离子交换柱中装入NanoChem分子筛用做离子交换介质，具有铵离子高选择性、 反应快、吸附容量大、可重复使用等特点。2.采用底部进废水和再生液，底部放空废液的设计，离子交换柱反应器内设置间 歇式搅拌器和多孔档板，使离子交换剂能与废水或再生清洗液充分接触，提高了垃圾渗滤 液的处理效率和离子交换剂的再生效果。3.间歇的搅拌方式，可以解决利用NanoChem分子筛时的阶段性堵塞问题。4.离子交换柱上废水进出水口、再生液进水口、废液放空口、气体放空口相搭配的
4尼龙滤网设计，有效阻拦分子筛微粒随水流进出，而且容易清洗可重复使用，还可以根据需 求变换，简单易行。
图1是本发明反应器的结构示意图。图2是本发明反应器的应用装置示意图。图中各附图标记说明1-出水口2-气体放空口4-间歇式搅拌器 5-再生液进水口7-离子交换柱 8-NanoChem分子筛10-垃圾渗滤液贮罐11-流量计13-再生清洗液贮罐
具体实施例方式如图1所示，一种处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器7，具有圆柱形壳体，壳体 顶端设有出水口 1和气体放空口 2，壳体底端设有废水进水口 6、再生液进水口 5和废液放 空口 9，反应器内部用三块塑钢材料的多孔挡板3分为四层，相邻两块多孔挡板间设有四氟 乙烯材料的间歇式搅拌器4，离子交换柱反应器7内三块多孔挡板3之间填放NanoChem分 子筛。多孔挡板3上的小孔孔径为1. 5mm,小于NanoChem分子筛的粒径(3mm)。如图2所示，采用上述离子交换柱反应器的处理垃圾渗滤液的装置，包括离子交 换柱反应器7、垃圾渗滤液贮罐10、流量计11、水泵12和再生清洗液贮罐13。废水和再生液分别由底部废水进水口 6和再生液进水口 5进入离子交换柱7内 部，通过流量计11控制其流量大小。由于多孔挡板3上的小孔孔径小于NanoChem分子筛 的粒径，这样NanoChem分子筛不会从小孔中穿过，而废水通过多孔挡板3上的小孔，能均勻 地进入离子交换柱内的NanoChem分子筛段。多个多孔挡板之间相互独立的间歇式搅拌器 4使分子筛在反应器运行过程中，处于悬浮疏散状态，避免NanoChem分子筛堵塞柱体，保证 水流通畅。间歇式搅拌器4的搅拌桨叶外直径为交换柱横向直径的1/3，操作人员同时可以 根据具体情况，通过控制面板设定搅拌速度和搅拌时间。这样，废水或再生液能与NanoChem 分子筛均勻接触，避免了圆柱形交换柱存在的水流分布不均的弱点，一定程度上提高分子 筛的利用率，同时也提升了处理效率。吸附后的净水从顶端的出水口 1流出，废液则可通过 底部的废液放空口 9排出，操作简单方便。清洗后，洗出氨氮可进一步回收利用，NanoChem 分子筛可以重复使用，稳定性能好。采用上述装置对实际垃圾渗滤液中高浓度的氨氮、COD等进行处理，其中垃圾渗滤 液的水质特征如下表1所示。表1垃圾渗滤液的水质特征 [0031J
权利要求
1.一种用于处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，包括壳体，其特征在于所述的壳 体下端设有废水进水口(6)、再生液进水口(5)和废液放空口(9)；壳体的上端设有出水口 (1)和气体放空口(2)；壳体中部设有离子交换柱反应器(7)，离子交换柱反应器(7)的内 部设有间歇式搅拌器(4)和多孔挡板(3)，离子交换柱反应器(7)内部装填有离子交换剂。
2.根据权利要求1所述的用于处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，其特征在于所 述的离子交换剂为NanoChem分子筛(8)。
3.根据权利要求1所述的用于处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，其特征在于所 述的间歇式搅拌器(4)设置在相邻两块多孔档板(3)之间。
4.根据权利要求1所述的用于处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，其特征在于所 述的多孔挡板(3)上的小孔孔径为1. 5mm，相邻两块多孔挡板(3)之间的间距为0. 5 2m。
5.根据权利要求1所述的用于处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，其特征在于所 述的废水进水口(6)、再生液进水口(5)、废液放空口(9)、出水口(1)和气体放空口(2)内 均设有尼龙滤网。
6.根据权利要求1所述的用于处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，其特征在于所 述的间歇式搅拌器(4)的搅拌桨叶外直径为离子交换柱反应器(7)的横向直径的1/3 1/4。
全文摘要
本发明公开了一种处理垃圾渗滤液的离子交换柱反应器，包括壳体，壳体下端设有废水进水口、再生液进水口和废液放空口，壳体上端设有出水口和气体放空口，离子交换柱反应器内设有间歇式搅拌器和多孔挡板，离子交换柱反应器内填充有离子交换剂。本发明反应器采用稳定性好、可重复使用的NanoChem分子筛作为离子交换介质，在反应器内设置多孔挡板和间歇式搅拌器，解决了分子筛的阶段性堵塞问题，同时提高了垃圾渗滤液的处理效率和离子交换剂的再生效果，降低装置能耗，具有一定的社会和经济效益。
文档编号C02F1/42GK102001726SQ20101055493
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者俞鑫飞, 吴祖良, 孙培德, 张亮, 方瑾, 楼军, 盛宏灿 申请人:浙江富春江环保热电股份有限公司, 浙江工商大学