一种垃圾渗滤液浓缩液的处理方法与流程

文档序号:12741823阅读:853来源:国知局

本发明涉及垃圾渗滤液处理领域,尤其涉及一种垃圾渗滤液浓缩液的处理方法。



背景技术:

随着人口的增长,工业和城市现代化水平的提高,城市生活垃圾和工业固体废弃物的产生量都快速地增加。固体废弃物的处理与环境、经济、社会问题直接相关。目前固体废弃物的处理方法一般有卫生填埋、焚烧、堆肥、回收再利用等,我国80%以上的城市垃圾都应用卫生填埋法。该方法虽然经济性好,但是会产生大量的垃圾渗滤液,如果不适当处理,会造成严重的环境污染。常见的垃圾渗滤液的处理方法有生物技术(厌氧、好氧等)、物化技术(絮凝、沉淀、氧化、吸附、吹脱、膜处理等)和土地法(主要包括回灌、人工湿地)。

随着《生活垃圾填埋场污染控制》(GB16889-2008)的执行,越来越多的垃圾渗滤液处理增加了后续的纳滤膜或者反渗透膜处理单元设施,由此产生的垃圾填埋渗滤液浓缩液的处理越来越受到关注。常见的垃圾渗滤液浓缩液处理技术有以下几种:

(1)回灌填埋堆体或回流调节池

此工艺是将浓缩液回流到前端调节池重新进入处理系统,或通过管道回灌到填埋堆体中。回灌的优点是经济性好,最大的缺点是长期大量回灌会导致垃圾渗滤液的B/C比值下降,不利于生化;

(2)机械压缩蒸发MVC处理工艺采用蒸发处理工艺处理浓缩液,能将水体中的污染物固化。缺点是产生废气和危废;

(3)高级氧化

高级氧化法能够产生具有极强氧化性的羟基自由基(·HO),被认为是一种较好的难降解有机物的处理方法。优点是高效彻底,不产生二次污染,但是现有的单一的高级氧化单元技术处理成本高,难以达到一级排放标准;

(4)活性炭吸附处理工艺:该工艺中活性炭对浓缩液中难降解有机物的吸附效果会受控于有机物分子的大小与活性炭孔径的匹配效应;

(5)复合型树脂:针对浓缩液中难降解有机物分子中既有疏水基团,又有较多亲水基团的特性,可通过在大孔树脂、超高交联树脂表面修饰化学基团形成具有吸附作用与离子交换作用的新型双功能树脂。缺点是树脂再生困难。



技术实现要素:

本发明提供了一种垃圾渗滤液浓缩液的处理方法,通过电催化氧化、氧化-混凝、低温湿式氧化耦合,能有效去除浓缩液中的COD、总氮、色度和重金属离子,操作简单,处理成本低。

一种垃圾渗滤液浓缩液的处理方法,包括:

(1)将垃圾渗滤液浓缩液加入装有催化剂A的电催化氧化装置,进行电催化氧化,反应1~6h得到处理液I;

所述的催化剂A为以活性炭颗粒为载体的负载型催化剂,活性成分为Pd、Ni、Cu、Fe单质和其氧化物中的至少一种;

(2)将处理液I的pH值调节至10~11,加入氧化剂,氧化-混凝反应后静置10~60min、过滤,得处理液II;

(3)将处理液II的pH值调节至7~8,以质量空速为0.5~3h-1流经固体催化剂床层反应器,出水排放;

固体催化剂床层反应器内装有催化剂B,催化剂B为活性炭颗粒为载体的负载型催化剂,活性成分为Pd、Ni、Au、Cu、Fe、Mn的氧化物或硫化物中的至少一种。

本发明的通过电催化氧化对浓缩液中的有机物进行降解并对重金属有机络合物进行破络合,除去浓缩液中大部分总氮和COD;再经过氧化-混凝作用,进一步去除浓缩液中的COD和重金属离子;然后通过低温湿式氧化深度去除浓缩液中的COD、总氮和色度,电催化氧化、氧化-混凝、低温湿式氧化相互协同作用,缺一都不能使浓缩液达到直接排放的要求。

垃圾渗滤液浓缩液中的重金属离子和有机物含量较高,作为优选,本发明的处理方法还包括絮凝预处理:将垃圾渗滤液浓缩液的pH值调节至10~11,加入絮凝剂絮凝,静置10~60min后过滤,对滤液执行步骤(1);

所述的絮凝剂为PAM(聚丙烯酰胺)、PAC(聚合氯化铝)、FeCl3、FeSO4、PFS(聚合硫酸铁)中的至少一种。

通过调节浓缩液的pH值至碱性,其中的大部分重金属离子形成沉淀,经过滤后出去。

在使用时,将絮凝剂配置成溶液,优选的,PAM浓度为1~2g/L,PAC浓度为2~7g/L,FeCl3浓度为5~15%,FeSO4浓度为5~15%,PFS浓度为5~20%;

絮凝剂的投加量对体系的pH值存在着一定的影响,随着絮凝剂投加量的增加,其絮凝效果逐渐增强,但絮凝剂投加量达到一定程度时其絮凝效果基本保持动态平衡,作为优选,以垃圾渗滤液浓缩液的质量为基准,絮凝剂的投加量为0.05~2%。

经预处理去除浓缩液中部分重金属离子后对浓缩液进行电催化氧化。

催化剂A是影响电催化氧化性能的重要因素,作为优选,催化剂A的活性成分为Pd、Ni双金属或Pd、Ni双金属氧化物。Pd、Ni或其氧化物具有较高的催化活性,并且其电化学稳定性较好,能耐受杂质和电化学反应的作用而不致较快地中毒失活。

在电催化氧化过程中,槽电压是电解反应的驱动力,在合适的槽电压范围内,浓缩液的COD、色度具有较好的去除效果,作为优选,电催化氧化的槽电压为6~12V,电流为0.3~1A。电催化氧化降解的效果随着槽电压的增大而增加,但是当槽电压过高时,容易导致大量副反应的发生,再增大电压对电催化氧化降解的效果影响不大。

电催化氧化可去除浓缩液中部分COD及大部分总氮,并且能使重金属离子与有机物的络合物破络合,使重金属离子游离出来,在碱性条件下形成沉淀,再通过后续的氧化-混凝反应进一步去除。

在步骤(2)的氧化-混凝反应中,作为优选,所述的氧化剂为有效氯浓度为5~10%的次氯酸钠溶液,次氯酸钠溶液的投加量为处理液I质量的1~10%。

作为优选,控制次氯酸钠的投加速率,使体系中的氧化还原电位ORP值为180~360V,搅拌20~60min。

氧化-混凝作用进一步去除浓缩液中的COD,重金属离子在碱性条件絮凝沉淀,过滤去除,对滤液进行后续的催化湿式氧化,对浓缩液中的COD、总氮和色度进行深度降解处理。

滤液在在催化剂B的作用下,进行低温湿式氧化,进一步降解浓缩液中的有机污染物,深度去除其中的COD、总氮和色度。

作为优选,处理液II流经固体催化剂床层反应器的质量空速为0.5~3h-1,固体催化剂床层反应器温度为30~55℃。

作为优选,催化剂B的活性成分为Cu、Fe、Mn的氧化物或硫化物中的至少一种。

作为优选,步骤(3)中,将处理液II的pH值调节至7~8后加入双氧水,静置10~60min,控制体系pH值为7~8,再流经固体催化剂床层反应器。

作为优选,控制双氧水的投加量,使体系中H2O2的质量百分数为0.1~5%。

次氯酸钠与双氧水联合进行催化氧化,不仅能提高低温湿式氧化的降解效率,还可以降低处理成本。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:

(1)本发明的通过电催化氧化对浓缩液中的有机物进行降解并对重金属有机络合物进行破络合,除去浓缩液中大部分总氮和COD;再经过氧化-混凝作用,进一步去除浓缩液中的COD和重金属离子;然后通过低温湿式氧化深度去除浓缩液中的COD、总氮和色度,电催化氧化、氧化-混凝和低温湿式氧化相互协同作用,使处理出水无色透明,COD和总氮达到排放要求,并且金属离子浓度低于垃圾填埋场污水一级排放标准,可以直接排放;

(2)本发明处理方法的操作简单,次氯酸钠与双氧水比较廉价,处理成本较低。

附图说明

图1为本发明垃圾渗滤液浓缩液的处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述,需要指出的是,以下所述实施例旨在便于对本发明的理解,而对其不起任何限定作用。

本发明的工艺流程图如图1所示。

实施例1

某垃圾渗滤液浓缩液,其COD=2795mg/L,总氮=1140mg/L,pH=6.5,Cl-浓度=5198.75mg/L,NO3-浓度=4291mg/L,SO42-浓度=3287mg/L,总铬浓度=11.24mg/L,总Ni浓度=10mg/L,总Cd浓度=4.63mg/L,总铁浓度=188.4mg/L,Mn浓度=14.33mg/L,Na+浓度=7200mg/L,K+浓度=5100mg/L。

(1)采用质量分数为30%的NaOH溶液调节垃圾渗滤液浓缩液的pH值至10~11,加入1g/L的絮凝剂PAM溶液,PAM的投加量为垃圾渗滤液浓缩液质量的0.05%,静置30min后抽滤;

(2)将滤液加入电催化氧化反应装置,以Ni和Pd负载的活性炭为催化剂,电催化氧化2h,槽电压U=9.5V,电流I=0.63A;

(3)采用质量分数为30%的NaOH溶液调节电催化氧化出水的pH值至10~11。投加有效氯为10%的次氯酸钠溶液,以电催化氧化出水的质量为基准,次氯酸钠溶液的投加量为3%,控制次氯酸钠的投加速率,使体系的氧化还原电位ORP值稳定在180~360mV,搅拌30min后静置30min,过滤;

(4)采用1+1的浓硫酸调节滤液的pH值至7~8,再将滤液以质量空速为1.5h-1流经固体催化剂床层反应器,保持反应恒温50℃;

固体催化剂床层反应器内的催化剂以活性炭颗粒为载体,以Fe、Cu、Ni及其氧化物或者硫化物为活性成分。

最终处理出水COD为84.2mg/L,总氮为37mg/L,无色透明,pH为7~8,总金属离子达到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准。

实施例2

与实施例1相比,缺少步骤(1)的预处理,其他操作条件相同。

最终处理出水COD为95mg/L,总氮为42mg/L,无色透明,pH为7~8,总金属离子达到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准。

实施例3

与实施例1相比,区别在于步骤(2)中,槽电压为10.5V。

最终处理出水COD为73.6mg/L,总氮为35mg/L,无色透明,pH为7~8,总金属离子达到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准。

实施例4

与实施例1相比,区别在于步骤(4)中,调节pH值为7~8后,添加双氧水,以体系总质量为基准,体系H2O2量为1%。

最终处理出水COD为75.2mg/L,总氮为34mg/L,无色透明,pH为7~8,总金属离子达到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准。

对比例1

与实施例1相比,缺少步骤(2)。

最终处理出水COD为982mg/L,总氮为431mg/L,pH为7~8,总金属离子过高,达不到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准,不能直接排放。

对比例2

与实施例1相比,缺少步骤(3)。

最终处理出水COD为695mg/L,总氮为276mg/L,pH为7~8,总金属离子过高,达不到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准,不能直接排放。

对比例3

与实施例1相比,缺少步骤(4)。

最终处理出水COD为833mg/L,总氮为289mg/L,pH为7~8,总金属离子过高,达不到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准,不能直接排放。

由实施例1、对比例1、2、3可知,本发明的处理方法中,电催化氧化、氧化-混凝、低温湿式氧化相互协同作用,三者缺一不可。

实施例5

某垃圾渗滤液浓缩液,COD=3675mg/L,总氮=956mg/L,pH=7.6,Cl-浓度=4325mg/L,NO3-浓度=2237mg/L,8O42-浓度=2895mg/L,总铬浓度=13.48mg/L,总Ni浓度=9.6mg/L,总Cd浓度=5.21mg/L,总铁浓度=142mg/L,Mn浓度=14.3mg/L,Na+浓度=5420mg/L,K+浓度=4329mg/L。

(1)采用质量分数为30%的NaOH溶液调节垃圾渗滤液浓缩液的pH值至10~11,加入质量分数为5%的絮凝剂PFS溶液,PFS的投加量为垃圾渗滤液浓缩液质量的0.05%,静置30min后抽滤;

(2)将滤液加入电催化氧化反应装置,以Ni和Pd金属氧化物负载的活性炭为催化剂,电催化氧化1h,槽电压U=9.5V,电流I=0.61A;

(3)采用质量分数为30%的NaOH溶液调节电催化氧化出水的pH值至10~11,投加有效氯为10%的次氯酸钠溶液,以电催化氧化出水的质量为基准,次氯酸钠溶液的投加量为5%,控制次氯酸钠的投加速率,使体系的氧化还原电位ORP值稳定在180~360mV,搅拌30min后静置30min,过滤;

(4)采用1+1的浓硫酸调节滤液的pH值至7~8,添加双氧水,以体系总质量为基准,体系H2O2量为1%,再将滤液以质量空速为2h-1流经固体催化剂床层反应器,保持反应恒温55℃;

固体催化剂床层反应器内的催化剂以活性炭颗粒为载体,以Fe、Cu、Ni及其氧化物或者硫化物为活性成分。

最终处理出水COD为152mg/L,总氮为78mg/L,无色透明,pH为7~8,总金属离子达到城市垃圾填埋场污水排放一级排放标准。

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