提高生活垃圾焚烧炉渣催化臭氧处理有机废水效果的方法与流程

1.本发明属于水污染控制领域，涉及一种提高生活垃圾焚烧炉渣催化臭氧处理有机废水效果的方法。


背景技术：

2.2003年以来，中国城市生活垃圾的焚烧处理比例逐年上升，按照“十三五”垃圾处理规划，2020年，城市生活垃圾处理当中焚烧发电的比例要占到50％以上。但是垃圾焚烧后不可避免的产生副产物
‑
炉渣，垃圾焚烧炉渣与一般炉渣(主要指冶金过程产生的炉渣)差别较大，主要包括熔渣、金属、陶瓷类碎片、玻璃和其它一些不可燃物质，以及未燃的有机物所组成的不均匀混合物。根据报道，每吨生活垃圾焚烧会产生20％左右的炉渣。随着垃圾焚烧炉渣产生量的不断不高，急需开发其资源化利用的途径。
3.另一方面，水污染问题已经成为制约我国全面建设小康社会的瓶颈。为控制水污染，开发出了各种各样的基于生物、化学和物化的治理方法。其中，臭氧(o3)催化氧化技术便成为水污染控制领域的研究热点之一。而生活垃圾焚烧炉渣从化学成分上看属于sio2‑
al2o3‑
cao
‑
fe2o3体系，其中铁氧化物、铝氧化物等金属氧化物都是催化o3的有效成分，但目前仍无利用生活垃圾炉渣催化o3的报道，其主要原因有：
①
是生活垃圾炉渣经高温焚烧后呈现出玻璃态，炉渣中si
‑
o
‑
al网络聚合体的使金属氧化物很难催化臭氧；
②
其成分过于复杂，不仅含有未完全燃烧的有机物，还有其中40％以上的sio2和20％左右的cao对臭氧不仅几乎无催化效果，还会猝灭羟活性氧化物种(例如羟基自由基)的生成。因此，需要找到一种提高生活垃圾焚烧炉渣催化臭氧处理有机废水效果的方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高生活垃圾焚烧炉渣催化臭氧处理有机废水效果的方法，本发明提供的改性方法成本低，处理有机废水效果好。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种改性生活垃圾焚烧炉渣方法，所述方法如下：
7.s1、把球磨珠、炉渣和碳酸钠按重量比为15～20∶1∶0.3～0.6的比例放入球磨罐中，盖上盖子，在转速为550rpm的速度下磨10～30min，对炉渣进行破碎。
8.s2、把球磨后的炉渣放进马弗炉中，在750～900℃进行焙烧2h，在此温度下碳酸钠与炉渣中的al2o3和fe2o3的反应占主导(反应1和2)，主要生成易水解的铁酸钠(na2o
·
fe2o3)和铝酸钠(na2o
·
al2o3)
9.al2o3+na2co3→
na2o
·
al2o3+co
↑
(反应1)
10.fe2o3+na2co3→
na2o
·
fe2o3+co
↑
(反应2)
11.s3、把冷却后的炉渣取出，放进70～80℃的弱酸性溶液中，用搅拌器搅拌30～60min后过滤，此时铁酸钠和铝酸钠溶出，而硅酸钙(2cao
·
sio2)很难溶出。
12.s4、在过滤后的上清液中加入过量的碱溶液，然后离心过滤，在60～80℃的条件下
对滤渣干燥4～6h。
13.s5、在反应器中泵入有机废水，调节有机废水的ph为5.0～9.0后，将(s4)处理后的铁铝氧化物投加入反应器内，投加量为2～10g/l，然后通入臭氧，反应一定时间，有机废水即可得到处理。
14.其中，s3中，所述润酸性溶液为ph为5.0～6.0的乙酸、草酸的一种。
15.其中，s4中所述碱溶液为koh或者naoh的一种溶液。
16.本发明的技术原理是利用碳酸钠与生活垃圾焚烧炉渣中的铁、铝氧化物在高温下易生成可溶解的铁酸钠和铝酸钠，而硅酸钙很难溶出，从而把炉渣中有臭氧催化活性的成分提取出来，用于后续有机废水的处理。
17.与现有技术相比，本方法的有益效果在于：
18.1、把生活垃圾焚烧炉渣中有催化活性的铁、铝氧化物提取出来催化臭氧，以废治废、变废为宝。
19.2、避免了传统臭氧催化反应中用昂贵化学试剂做铁、铝前驱体，所制备催化剂成本低、催化效果好。
附图说明
20.图1：本发明和原炉渣降解有机废水的对比图。
具体实施方式
21.以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
22.一种改性生活垃圾焚烧炉渣方法，所述方法如下：
23.s1、把球磨珠、炉渣和碳酸钠按重量比为15～20∶1∶0.3～0.6的比例放入球磨罐中，盖上盖子，在转速为550rpm的速度下磨10～30min，对炉渣进行破碎。
24.s2、把球磨后的炉渣放进马弗炉中，在750～900℃进行焙烧2h，在此温度下碳酸钠与炉渣中的al2o3和fe2o3的反应占主导(反应1和2)，主要生成易水解的铁酸钠(na2o
·
fe2o3)和铝酸钠(na2o
·
al2o3)
25.al2o3+na2co3→
na2o
·
al2o3+co
↑
(反应1)
26.fe2o3+na2co3→
na2o
·
fe2o3+co个(反应2)
27.s3、把冷却后的炉渣取出，放进70～80℃的弱酸性溶液中，用搅拌器搅拌30～60min后过滤，此时铁酸钠和铝酸钠溶出，而硅酸钙(2cao
·
sio2)很难溶出。
28.s4、在过滤后的上清液中加入过量的碱溶液，然后离心过滤，在60～80℃的条件下对滤渣干燥4～6h。
29.s5、在反应器中泵入有机废水，调节有机废水的ph为5.0～9.0后，将(s4)处理后的铁铝氧化物投加入反应器内，投加量为2～10g/l，然后通入臭氧，反应一定时间，有机废水即可得到处理。
30.优选的，s3中，所述润酸性溶液为ph为5.0～6.0的乙酸、草酸的一种。
31.优选的，s4中所述碱溶液为koh或者naoh的一种溶液。
32.实施例1：
33.s1、把球磨珠、炉渣和碳酸钠按重量比为15∶1∶0.4的比例放入球磨罐中，盖上盖子，在转速为550rpm的速度下磨30min，对炉渣进行破碎。
34.s2、把球磨后的炉渣放进马弗炉中，在800℃进行焙烧2h。
35.s3、把冷却后的炉渣取出，放进80℃的ph为5.0的草酸溶液中，用搅拌器搅拌60min后过滤，此时铁酸钠和铝酸钠溶出，而硅酸钙(2cao
·
sio2)很难溶出。
36.s4、在过滤后的上清液中加入过量的碱溶液，然后离心过滤，在60℃的条件下对滤渣干燥6h。
37.s5、在反应器中泵入1l含有20ppm的对乙酰氨基苯酚的废水，调节有机废水的ph为6.0后，将(s4)处理后的铁铝氧化物投加入反应器内，通入臭氧，炉渣投加量为10g/l，反应3h的处理效果如下表所：
38.表1对乙酰氨基苯酚去除的效率
39.时间/min03060120180去除率(％)056.686.797.398.7
40.对比例1
41.与实施例1的区别在于，把炉渣进行球磨30min破碎后，直接进行(s5)使用原生活垃圾焚烧炉渣做催化剂，废水降解条件与对比例1相同，其对比效果如下图所示，可见本发明提供的方法能大大提高炉渣的催化效果。
42.本发明的技术原理是利用碳酸钠与生活垃圾焚烧炉渣中的铁、铝氧化物在高温下易生成可溶解的铁酸钠和铝酸钠，而硅酸钙很难溶出，从而把炉渣中有臭氧催化活性的成分提取出来，用于后续有机废水的处理。
43.与现有技术相比，本方法的有益效果在于：
44.1、把生活垃圾焚烧炉渣中有催化活性的铁、铝氧化物提取出来催化臭氧，以废治废、变废为宝。
45.2、避免了传统臭氧催化反应中用昂贵化学试剂做铁、铝前驱体，所制备催化剂成本低、催化效果好。
46.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。