CN101921030B - 一种处理垃圾渗滤液中重金属的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理垃圾渗滤液中重金属的装置，该装置包括吸附室、阳极区和阴极区，所述阳极区和阴极区分别设于所述吸附室的两端并通过隔水膜与所述吸附室分隔开；所述吸附室由碎石子层、凹凸棒石粘土层和集水槽构成，所述阳极区包括阳极室和阳极，所述阴极区包括阴极室和阴极，所述阳极和阴极分别与直流稳压稳流设备的正负极相连。本发明的装置能够有效吸附垃圾渗滤液中的重金属离子，使得吸附效果得到强化，吸附剂上的重金属离子可在动电作用下解吸，继而迁移至阴阳极室，从而使得吸附剂得以再生。
Description
技术领域
本发明属于垃圾渗滤液处理领域，具体的说涉及一种采用吸附-动电复合技术处理垃圾渗滤液中重金属的装置。
背景技术
目前，在我国有70％左右的城市垃圾使用填埋法处理。由于经填埋处理的垃圾基本上都未经分类处理，致使大量废旧电子产品和生活垃圾一起堆放，不经处理就直接填埋，造成垃圾渗滤液中含有铜、锌、铁、铅等10多种金属离子。渗滤液中铁的浓度可高达2050mg／L，铅的浓度可达12.3mg／L，锌的浓度可达130mg／L，钙的浓度甚至高达4300mg／L。
重金属对水体和土壤的污染具有长期累积效应和交互作用。据报道，我国受镉、砷、铬和铅等重金属污染的耕地面积近2×1011m2，约占总耕地面积的1／5。除此之外，它们还可以通过食物链在人体中聚集，给人体健康带来了巨大危害。因此解决垃圾渗滤液中重金属污染问题已经成为当前环境学界急需解决的重大课题。
长期以来，重金属污染的治理常采用化学沉淀，混凝，吸附等方法，不仅成本高、效率低且易引起二次污染。
动电技术是一种将电极对插入处理装置的电极池中，通过施加直流电场，导电介质中的带电离子在电场作用下向相应电极区迁移，污染物通过电迁移和电渗方式离开被处理介质而被去除的方法。但目前动电技术仅应用于重金属污染土壤的修复，其主要机理是重金属污染物在电场作用下，通过离子迁移和电渗定向迁移出土壤，从而达到修复的目的。然而，将动电技术应用于垃圾渗滤液中重金属治理方面却鲜有报道。
发明内容
本发明的目的是针对重金属污染所造成的紧张局势，提供一种采用吸附-动电复合技术处理垃圾渗滤液中重金属的装置，以期达到缓解这种紧张局势的目的。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种处理垃圾渗滤液中重金属的装置，该装置包括吸附室、阳极区和阴极区，所述阳极区和阴极区分别设于所述吸附室的两端并通过隔水膜与所述吸附室分隔开；所述吸附室由上下两层碎石子层，设于两层碎石子层之间的凹凸棒石粘土层，以及设于下层碎石子层之下的集水槽构成；所述阳极区包括阳极室和阳极，所述阳极室设于所述隔水膜之后，所述阳极设于所述阳极室内；所述阴极区包括阴极室和阴极，所述阴极室设于所述隔水膜之后，所述阴极设于所述阴极室内；所述阳极和阴极分别与直流稳压稳流设备的正负极相连。
本发明中的吸附剂主要采用凹凸棒石粘土，可大大提高吸附效果。凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石为主要组成部分的一种粘土矿，它在本发明的装置中不仅能脱色，还可除臭除味，去除重金属离子和致癌物质，还具有一定的选择性。
本发明吸附室中的吸附剂分三层进行布置，其中最上层与最下层皆为碎石子层，而中间层则为凹凸棒石粘土层。最上层的碎石子层起到过滤垃圾渗滤液中较大粒径物质的作用，同时可少量吸附渗滤液中的重金属；最下层的碎石子层主要用于防止凹凸棒石粘土随水流带走，同时起到深度过滤吸附的作用。凹凸棒石粘土的内部多孔道，比表面大，可达500m2/g以上,大部份的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，具有不同寻常的吸附性能。此外，它的电化学性能稳定，在高温和盐水中稳定性良好。因此，采用凹凸棒石粘土作为吸附剂，可大大提高吸附处理的效果。
阳极和阴极均优选采用石墨电极。阴极室和阳极室与吸附室的接触面直接采用隔水膜，且阴极室和阳极室均设于隔水膜之后。
阳极区还可设有循环液池，所述循环液池的入口通过管路与所述阳极室的出口相通，所述循环液池的出口通过管路与所述阳极室的入口相通，在所述循环液池与阳极室之间的管路上还设有恒流泵。在循环液池和阳极室内装有循环液，在恒流泵的作用下在循环液池与阳极室之间循环，在降低阳极室内重金属离子浓度的同时将重金属离子从阳极室中取出。
阴极区还设有循环液池，所述循环液池的入口通过管路与所述阴极室的出口相通，所述循环液池的出口通过管路与所述阴极室的入口相通，在所述循环液池与阴极室之间的管路上还设有恒流泵。在循环液池和阴极室内装有循环液，在恒流泵的作用下在循环液池与阴极室之间循环，在降低阴极室内重金属离子浓度的同时将重金属离子从阴极室中取出。
阳极室和/或阴极室的下部还可设有磁力搅拌器，用以缓解重金属离子所引起的浓度极差，同时保证吸附剂内部的重金属离子能够在动电作用下，快速转移到阳极室或阴极室。
循环液的存在使得阴阳极室内的重金属离子的浓度可以维持在一个较低的水平，以保证吸附剂中的重金属离子能顺利地转移到阳极室或阴极室，当循环液中重金属离子浓度较高时可更换循环液，而含有大量重金属离子的循环液进行后续去除重金属的处理。阴阳极室与吸附室之间安有隔水膜，它能阻止渗滤液和吸附剂进入阴阳极室，从而保证了重金属离子的有效去除。
本发明以吸附-动电复合技术为理论基础，将吸附装置和电解装置进行有机结合，能够有效去除垃圾渗滤液中的重金属。当垃圾渗滤液进入反应装置时，其中的重金属离子首先被吸附剂所吸附除去，与此同时，停留在垃圾渗滤液中的重金属离子会在动电作用下进行迁移，一部分进入阳极室或阴极室，一部分则由于与吸附剂的有效碰撞次数的增加，而被吸附除去。当停止输入垃圾渗滤液时，吸附在吸附剂上的重金属离子会在动电作用下，以残留在吸附剂内部的水分为介质，而向两极迁移，从而使得吸附剂得以再生。
本发明的有益效果体现在：
(1) 吸附剂采用凹凸棒石粘土，能够有效吸附垃圾渗滤液中的重金属离子；
(2) 阴阳极室与吸附室的接触面均安有隔水膜，能防止渗滤液和吸附剂进入阴阳极室；
(3) 重金属离子在动电作用下，与吸附剂的有效碰撞次数增加，从而使得吸附效果得到强化；
(4) 吸附剂上的重金属离子可在动电作用下解吸，继而迁移至阴阳极室，从而使得吸附剂得以再生。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中，1-直流稳压稳流设备，2-阳极室，3-阴极室，4-石墨阳极，5-石墨阴极，6-循环液室，7-恒流泵，8-磁力搅拌器，9-碎石子层，10-凹凸棒石粘土层，11-集水槽，12-隔水膜。
具体实施方式
处理垃圾渗滤液中重金属装置的一种结构如图1所示，阳极区和阴极区分别设于吸附室的左右两端，并通过隔水膜12与吸附室分隔开。吸附室内的吸附层由上中下三层构成，其中上下两层为碎石子层9，中间层为凹凸棒石粘土层10，吸附室的最下层为集水槽11。
阳极区包括阳极室2、阳极4、循环液池6、恒流泵7和磁力搅拌器8，阳极室2设于隔水膜12之后，阳极4设于阳极室2内，循环液池6位于阳极室2外，循环液池6的入口通过管路与阳极室2的出口相通，循环液池6的出口通过管路与阳极室2的入口相通，恒流泵7设在循环液池6与阳极室2之间的管路上；磁力搅拌器8设在阳极室2的下部。在阳极室2和循环液池6内装有循环液。
阴极区包括阴极室3、阴极5、另一个循环液池6、另一个恒流泵7和另一个磁力搅拌器8，阴极室3设于隔水膜12之后，阴极5设于阴极室3内，循环液池6位于阴极室3外，循环液池6的入口通过管路与阴极室3的出口相通，循环液池6的出口通过管路与阴极室3的入口相通，恒流泵7设在循环液池6与阴极室3之间的管路上；磁力搅拌器8设在阴极室3的下部。在阴极室3和循环液池6内装有循环液。
阳极4和阴极5分别与直流稳压稳流设备1的正负极相连。
上述装置的工作过程：
垃圾渗滤液从吸附装置的上部进入，首先经过最上层的碎石子，将其内部粒径较大的物质除去；然后进入凹凸棒石粘土吸附层，吸附去除渗滤液中的部分重金属离子。与此同时，接通直流稳压稳流设备1，开启恒流泵7及磁力搅拌器8，动电过程开始进行。渗滤液中的重金属离子一部分经过迁移进入阳极室2或阴极室3，一部分则由于和吸附剂有效碰撞次数的增加而被吸附去除。反应后的渗滤液经最下层碎石子的深度过滤吸附后，由集水槽11排出。
在无垃圾渗滤液进入反应装置时，吸附剂上的重金属离子会在动电作用下解吸，继而迁移进入阴阳极室，从而使得吸附剂得以再生。
Claims (3)
1.一种处理垃圾渗滤液中重金属的装置，其特征在于该装置包括吸附室、阳极区和阴极区，所述阳极区和阴极区分别设于所述吸附室的两端并通过隔水膜与所述吸附室分隔开；所述吸附室由上下两层碎石子层，设于两层碎石子层之间的凹凸棒石粘土层，以及设于下层碎石子层之下的集水槽构成；所述阳极区包括阳极室和阳极，所述阳极室设于所述隔水膜之后，所述阳极设于所述阳极室内；所述阴极区包括阴极室和阴极，所述阴极室设于所述隔水膜之后，所述阴极设于所述阴极室内；所述阳极和阴极分别与直流稳压稳流设备的正负极相连；
所述阳极区还设有循环液池，所述循环液池的入口通过管路与所述阳极室的出口相通，所述循环液池的出口通过管路与所述阳极室的入口相通，在所述循环液池与阳极室之间的管路上还设有恒流泵；
所述阴极区还设有循环液池，所述循环液池的入口通过管路与所述阴极室的出口相通，所述循环液池的出口通过管路与所述阴极室的入口相通，在所述循环液池与阴极室之间的管路上还设有恒流泵。
2.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液中重金属的装置，其特征在于所述阳极室的下部设有磁力搅拌器。
3.根据权利要求1所述的处理垃圾渗滤液中重金属的装置，其特征在于所述阴极室的下部设有磁力搅拌器。
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