CN101767896A - 中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种处理垃圾填埋场中晚期渗滤液膜滤浓缩液的方法,属于环境保护技术领域。本发明是将膜滤浓缩液pH值调到4～6.5,加入聚合铝盐或以聚合铝盐为主的复合混凝/絮凝剂，投加量以Al2O3计为50～1000mg/L，先以100～280r/min搅拌0.5～5min，再以20～100r/min搅拌3～30min；反应后固液分离，清液放入铁炭质量比1～4的铁炭床，曝气量100～250m3空气/m3水·h，微电解反应10～30min，再投加质量浓度30％的H2O2强化微电解反应，投加量0.05～0.5L H2O2/m3水，反应时间0.5～3h；出水调pH至7.5～9.0，固液分离后清液即为处理后出水。本方法具有操作简单、运行费用相对较低、处理效果较好等优点。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及垃圾填埋场垃圾渗滤液采用“生化法+膜法深度处理”后产生的膜浓缩液的处理问题，特别是涉及垃圾填埋场中晚期纳滤膜浓缩液和反渗透膜浓缩液的处理。
背景技术
卫生填埋法是目前我国生活垃圾最主要的处理处置方法，也是国外大多数国家的主要处理方法。垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液实际应用的处理技术主要为：①生物和物化法相结合的处理技术；②生化法+膜过滤为主体的处理技术；③渗滤液回灌填埋场法。但目前垃圾渗滤液最有效的处理方法为“生化法+膜处理”技术。
在“生化法+膜处理”处理技术中，超滤(UF)一般作为常规处理(MBR)，代替二沉池；而纳滤(NF)和反渗透(RO)一般作为深度处理手段。
膜处理工艺产生的浓缩液水量较大，约占处理水量的15％～20％。垃圾渗滤液膜浓缩液，特别是中晚期填埋场垃圾渗滤液膜滤浓缩液，属高浓度、难生物降解的有机废水，其中含有大量腐殖酸类大分子有机物，处理难度大，限制了“生化法+膜处理”联合工艺在垃圾渗滤液处理中的应用与发展。因此，快速、有效、经济地对垃圾渗滤液膜滤浓缩液，特别是中晚期填埋场垃圾渗滤液膜滤浓缩液进行处理或预处理，对垃圾渗滤液的有效处置和“生化法+膜处理”组合技术的推广具有重要作用。
目前，垃圾渗滤液膜滤浓缩液的主要处理方法为回灌法和蒸发法，其它处理方法鲜有报道。但是这两种方法都存在一定缺点和局限性。回灌法会使有些污染物循环积累，降低膜处理系统的寿命，并有可能使填埋场提前进入“老龄化”；蒸发法由于能耗高、设备昂贵，暂时难以推广。因此，研究和开发浓缩液经济、有效的处理方法迫在眉睫。本发明人研究表明，垃圾渗滤液膜滤浓缩液的水质随填埋年龄的变化存在较大差异，中晚期浓缩液中有机物含量远远高于早期浓缩液中的有机物含量，因此不同填埋龄渗滤液膜滤浓缩液宜采用不同的处理工艺。目前的回灌法和蒸发法普遍没有考虑浓缩液的水质随垃圾填埋场“填埋年龄”而变化的情况。
本发明人研究表明，采用混凝/絮凝-H2O2强化微电解组合法处理垃圾填埋场中晚期渗滤液膜滤浓缩液，能够较好地去除浓缩液中的有机物，且能显著提高废水的可生化性，使处理后出水达到很好的预处理效果，同时对本方法产生的混凝/絮凝物及沉淀物可以进行资源化利用。另外，还尚未采用混凝/絮凝-H2O2强化微电解组合法处理中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的研究和应用报道。
发明内容
为解决中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理难题，使膜处理单元作为垃圾渗滤液的深度处理方法得以推广，本发明的目的是提供一种经济、实用的处理中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于混凝/絮凝、微电解和Fenton(电Fenton)反应原理，将混凝/絮凝反应和微电解反应进行组合，提出最合适的混凝/絮凝-H2O2强化微电解联合工艺的操作步骤、混凝/絮凝剂种类和操作参数，该操作参数主要为浓缩液pH值、混凝/絮凝阶段混凝/絮凝剂用量和搅拌时间，H2O2强化微电解阶段的微电解反应时间、铁炭质量比、曝气量以及H2O2投加量和投加时刻等。
本发明的具体技术方案为：
将膜滤浓缩液pH值调到4～6.5，加入聚合铝盐或以聚合铝盐为主的复合混凝/絮凝剂，投加量以Al2O3计为50～1000mg/L，先以100～280r/min搅拌0.5～5min，再以20～100r/min搅拌3～30min；反应后固液分离，清液放入铁炭质量比1～4的铁炭床，曝气量100～250m3空气/m3水·h，在微电解反应进行至10～30min时刻，再投加质量浓度30％的H2O2强化微电解反应，投加量0.05～0.5L/m3水，反应时间0.5～3h；出水调pH至7.5～9.0，固液分离后清液即为处理后出水。
所采用的混凝/絮凝剂聚合铝盐采用聚合氯化铝和聚合硫酸铝；以聚合铝盐为主的复合混凝/絮凝剂混合有聚合氯化铁或聚合硫酸铁，复合量为5wt％～30wt％。
所述的铁炭床采用由铁屑与惰性碳组成的铁碳固定床、铁碳流化床或曝气铁碳床，铁屑为废铁屑、海绵铁颗粒、钢铁颗粒或以铁为主的合金颗粒，惰性碳为活性炭、石墨、焦炭和煤颗粒；强化微电解反应后出水采用氢氧化钠或石灰乳调pH值。
本发明的处理的浓缩液为生化法+膜处理工艺中纳滤或反渗透产生的膜滤浓缩液，处理后的出水可返回生化法+膜处理工艺中的生化法或膜处理工段再进行处理。
本发明的技术原理是：混凝/絮凝作用先除去含苯羧基和酚羟基基团的大分子腐殖酸类有机物，降低H2O2强化微电解系统的负荷，提高其反应速率；H2O2强化微电解工艺能破坏浓缩液中有机物的不饱和发色和助色基团，降低共轭程度和苯环碳骨架的聚合程度，使大分子有机物转化为小分子有机物，大大提高浓缩液的可生化性，利于后续生化处理。
本发明的有益效果：
相对蒸发法和回灌法，混凝/絮凝-H2O2强化微电解组合工艺具有操作简单、运行费用相对较低、不会影响填埋场的正常运行，对中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理效果较好，能够较好地去除浓缩液中的有机物，运行稳定，产生的混凝/絮凝物及沉淀物可以进行资源化利用可以进行资源化利用。经本法处理后，浓缩液中有机物浓度大大降低，可生化性显著提高，返回至生化系统后，利于后续生物处理，且可成为生物反硝化的碳源，弥补中晚期垃圾渗滤液中氨氮浓度过高，而可利用碳源不足的问题。微电解系统中投加H2O2能改善污泥沉降性能，同时投加H2O2能与微电解系统中产生的Fe2+形成Fenton试剂、提高微电解反应速率。混凝/絮凝-H2O2强化微电解联合工艺是处理中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的有效方法。
具体实施方式
在具体实施方式中，实施例1、实施例2和实施例3的处理对象为A填埋场晚期垃圾渗滤液纳滤浓缩液，填埋年龄为8年，水质指标为：色度7850倍、UV254为59.32cm-1、COD 6500mg/L、TOC 2365mg/L，BOD5/COD值为0.03；实施例4、实施例5和实施例6的处理对象为B填埋场中晚期垃圾渗滤液反渗透浓缩液，填埋年龄为5年，水质指标为：色度4600倍、UV254为32.5cm-1、COD4400mg/L、TOC 1450mg/L，BOD5/COD值为0.08。。
(1)实施例1：A填埋场填埋龄为8年，为典型的晚期垃圾填埋场。浓缩液pH值为7.5，在本实施例中，用酸将浓缩液pH值调整到4，开启搅拌机，加入混凝/絮凝剂PAC(以Al2O3计)1000mg/L，先快速搅拌(280r/min)0.5min，再慢速搅拌(100r/min)3min。搅拌结束后静置沉淀30min或进行固液分离，取清液置于微电解反应柱内，微电解反应柱内为经过活化的刨花铁屑和颗粒状活性炭混合物，两者质量比为1∶1，随后开启空压机，往微电解反应柱内鼓风曝气，曝气量为250L空气/(L水·h)。在微电解反应进行至10min时，往微电解反应器中投加质量分数30％的H2O2，投加量为0.05L/(m3水)，继续鼓风曝气20min。出水再用氢氧化钠调pH至7.5，搅拌后静置沉降30min或固液分离后清液即为处理后出水。
在实施例1的操作步骤和参数条件下，出水水质指标为：色度750倍、UV254为12.8cm-1、COD 1450mg/L、TOC 502.5mg/L，BOD5/COD值为0.34。去除率分别达到90％，78％、78％和79％，BOD5/COD值从0.03提高到0.34。
(2)实施例2：在实施例2中，对于A填埋场晚期垃圾渗滤液纳滤浓缩液，用酸将其pH值调整到5，开启搅拌机，加入混凝/絮凝剂PAS(以Al2O3计)500mg/L，先快速搅拌(200r/min)2min，再慢速搅拌(50r/min)15min。搅拌结束后静置沉淀30min或进行固液分离，取清液置于微电解反应柱内，微电解反应柱内为经过活化的废钢铁和焦炭混合物，两者质量比为1∶2，随后开启空压机，往微电解反应柱内鼓风曝气，曝气量为180L空气/(L水·h)。在微电解反应进行至20min时，往微电解反应器中投加质量分数30％的H2O2，投加量为0.2L/(m3水)，微电解总反应时间1.5h。出水再用氢氧化钠调pH至8.5，搅拌后静置沉降30min或固液分离后清液即为处理后出水。
在实施例2的操作步骤和参数条件下，出水水质指标为：色度660倍、UV254为9.7cm-1、COD 1150mg/L、TOC 415.5mg/L，BOD5/COD值为0.38。去除率分别达到92％，84％、82％和82％，BOD5/COD值从0.03提高到0.38。
(3)实施例3：在实施例3中，对于A填埋场晚期垃圾渗滤液纳滤浓缩液，用酸将其pH值调整到6.5，开启搅拌机，加入复合混凝/絮凝剂(PAC∶PAS＝90％∶10％)50mg/L(以Al2O3计)，先快速搅拌(100r/min)5min，再慢速搅拌(20r/min)30min。搅拌结束后静置沉淀30min或进行固液分离，取清液置于微电解反应柱内，微电解反应柱内为经过活化的废铁铝合金和石墨混合物，两者质量比为1∶4，随后开启空压机，往微电解反应柱内鼓风曝气，曝气量为100L空气/(L水·h)。在微电解反应进行至30min时，往微电解反应器中投加质量分数30％的H2O2，投加量为0.5L/(m3水)，微电解总反应时间3h。出水再用氢氧化钠调pH至9.0，搅拌后静置沉降30min或固液分离后清液即为处理后出水。
在实施例3的操作步骤和参数条件下，出水水质指标为：色度850倍、UV254为14.1cm-1、COD 1620mg/L、TOC 587mg/L，BOD5/COD值为0.31。去除率分别达到89％，76％、75％和75％，BOD5/COD值从0.03提高到0.31。
(4)实施例4：B填埋场填埋龄为5年，为典型的中晚期垃圾填埋场。浓缩液pH值为7.8，在本实施例中，用酸将浓缩液pH值调整到4，开启搅拌机，加入混凝/絮凝剂PAC(以Al2O3计)1000mg/L，先快速搅拌(280r/min)0.5min，再慢速搅拌(100r/min)3min。搅拌结束后静置沉淀30min或进行固液分离，取清液置于微电解反应柱内，微电解反应柱内为经过活化的海绵铁和颗粒状活性炭混合物，两者质量比为1∶1，随后开启空压机，往微电解反应柱内鼓风曝气，曝气量为250L空气/(L水·h)。在微电解反应进行至10min时，往微电解反应器中投加质量分数30％的H2O2，投加量为0.05L/(m3水)，继续鼓风曝气20min。出水再用石灰乳调pH至7.5，搅拌后静置沉降30min或固液分离后清液即为处理后出水。
在实施例4的操作步骤和参数条件下，出水水质指标为：色度400倍、UV254为6.9cm-1、COD 780mg/L、TOC 256mg/L，BOD5/COD值为0.37。去除率分别达到91％，79％、82％和82％，BOD5/COD值从0.08提高到0.37。
(5)实施例5：在实施例5中，对于B填埋场晚期垃圾渗滤液纳滤浓缩液，用酸将其pH值调整到5，开启搅拌机，加入混凝/絮凝剂PAS(以Al2O3计)500mg/L，先快速搅拌(200r/min)2min，再慢速搅拌(50r/min)15min。搅拌结束后静置沉淀30min或进行固液分离，取清液置于微电解反应柱内，微电解反应柱内为经过活化的废铁屑和煤颗粒混合物，两者质量比为1∶3，随后开启空压机，往微电解反应柱内鼓风曝气，曝气量为180L空气/(L水·h)。在微电解反应进行至20min时，往微电解反应器中投加质量分数30％的H2O2，投加量为0.2L/(m3水)，微电解总反应时间1.5h。出水再用石灰乳钠调pH至8.0，搅拌后静置沉降30min或固液分离后清液即为处理后出水。
在实施例5的操作步骤和参数条件下，出水水质指标为：色度320倍、UV254为5.1cm-1、COD 670mg/L、TOC 222mg/L，BOD5/COD值为0.41。去除率分别达到93％，84％、85％和85％，BOD5/COD值从0.08提高到0.41。
(6)实施例6：在实施例6中，对于B填埋场晚期垃圾渗滤液纳滤浓缩液，用酸将其pH值调整到6.5，开启搅拌机，加入复合混凝/絮凝剂(PAC∶PAS＝80％∶20％)50mg/L(以Al2O3计)，先快速搅拌(100r/min)5min，再慢速搅拌(20r/min)30min。搅拌结束后静置沉淀30min或进行固液分离，取清液置于微电解反应柱内，微电解反应柱内为经过活化的废铁铁屑和石墨混合物，两者质量比为1∶4，随后开启空压机，往微电解反应柱内鼓风曝气，曝气量为100L空气/(L水·h)。在微电解反应进行至30min时，往微电解反应器中投加质量分数30％的H2O2，投加量为0.5L/(m3水)，微电解总反应时间3h。出水再用石灰乳调pH至9.0，搅拌后静置沉降30min或固液分离后清液即为处理后出水。
在实施例6的操作步骤和参数条件下，出水水质指标为：色度500倍、UV254为8.4cm-1、COD 920mg/L、TOC 308mg/L，BOD5/COD值为0.32。去除率分别达到89％，74％、79％和79％，BOD5/COD值从0.08提高到0.32。
在上述实施例中，水样在各实施的操作参数作用下，出水可生化性均显著提高，有机物浓度均大幅下降，返回至生化系统后将有利于后续生物处理，且可成为生物反硝化的碳源。
Claims (4)
1.一种中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理方法，其特征是：将膜滤浓缩液pH值调到4～6.5，加入聚合铝盐或以聚合铝盐为主的复合混凝/絮凝剂，投加量以Al2O3计为50～1000mg/L，先以100～280r/min搅拌0.5～5min，再以20～100r/min搅拌3～30min；反应后固液分离，清液放入铁炭质量比1～4的铁炭床，曝气量100～250m3空气/m3水·h，在微电解反应进行至10～30min时刻，再投加质量浓度为30％的H2O2强化微电解反应，投加量0.05～0.5L/m3水，反应时间0.5～3h；出水调pH至7.5～9.0，固液分离后清液即为处理后出水。
2.按权利要求1所述的中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理方法，其特征是：所采用的混凝/絮凝剂，聚合铝盐采用聚合氯化铝和聚合硫酸铝；以聚合铝盐为主的复合混凝/絮凝剂混合有聚合氯化铁或聚合硫酸铁，复合量为5wt％～30wt％。
3.按权利要求2所述的中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理方法，其特征是：铁炭床采用由铁屑与惰性碳组成的铁碳固定床、铁碳流化床或曝气铁碳床，铁屑为废铁屑、海绵铁颗粒、钢铁颗粒或以铁为主的合金颗粒，惰性碳为活性炭、石墨、焦炭和煤颗粒；强化微电解反应后出水采用氢氧化钠或石灰乳调pH值。
4.按权利要求3所述的中晚期垃圾渗滤液膜滤浓缩液的处理方法，其特征是：处理的浓缩液为生化法+膜处理工艺中纳滤或反渗透产生的膜滤浓缩液，处理后的出水可返回生化法+膜处理工艺中的生化法或膜处理工段再进行处理。
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