CN102515301A - 一种去除并回收垃圾填埋场渗滤液中腐殖质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种去除垃圾填埋场渗滤液中腐殖质的方法，该方法包括以下步骤：(1)将渗滤液通过微孔滤膜过滤，然后用酸液将渗滤液的pH；(2)将树脂装入柱形容器中制成树脂柱，使渗滤液自上而下通过该树脂柱；(3)树脂吸附饱和后，先用去离子水冲洗树脂柱以去除树脂表面残留物，再用碱液冲洗树脂柱，得到包括腐殖质的混合液。本发明的优点在于：本发明的方法具有投资运行成本低、设备简单、易于实现、能耗低等优点，具有重要的实用价值，可以简单易行地实现渗滤液中腐殖质的去除及资源化。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种去除垃圾填埋场渗滤液中腐殖质的方法。
背景技术
垃圾填埋场渗滤液是填埋场中最主要的环境问题。渗滤液具有成分复杂、可生化性差、水质和水量波动大等特点，这些特点决定了其处理技术依然是当前尚未彻底解决的世界性难题。我国现有生活垃圾卫生填埋场大部分的渗滤液处理设施不够完善，运行难以达到国家相应的排放标准，而且大部分采用的渗滤液处理工艺流程臃肿、管理复杂、处理成本偏高，不适合对随填埋龄增长而性质发生很大变化的渗滤液的有效处理，导致大部分处理设施处于停顿状态。渗滤液的处理难题已经严重制约了我国填埋场的正常运行和生活垃圾处理技术的发展。
实践证明，用传统的生活污水处理工艺来处理渗滤液是很困难的，渗滤液处理技术很难取得突破性进展的。大部分填埋场迫切需要一种高效、低成本、运行管理方便和符合我国国情的渗滤液处理工艺，以满足填埋场污染物排放标准。因此，如何降低居高不下的渗滤液处理成本，提高渗滤液处理效率，是目前卫生填埋场面临的最大挑战。
垃圾填埋场的渗滤液如果用传统的生物组合工艺处理，其出水达不到国家相关排放标准要求。渗滤液的不达标排放对周围水体和土壤造成了严重污染，由于渗滤液有机污染物浓度极高，水质复杂，即使垃圾渗滤液经生物预处理后污染物浓度大大下降，但仍属于高浓度有机废水，仍然需要采用相关的工艺技术有效去除。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种有效去除填埋场渗滤液中腐殖质的方法。
腐殖质是已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质，其颜色为黑褐色，含有植物生长发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种去除垃圾渗滤液中腐殖质的方法，包括以下步骤：
(1)将渗滤液通过微孔滤膜过滤，然后用酸液将渗滤液的pH值调至酸性；
(2)将树脂装入柱形容器中制成树脂柱，使渗滤液自上而下通过该树脂柱；
(3)树脂吸附饱和后，先用去离子水冲洗树脂柱以去除树脂表面残留物，再用碱液冲洗树脂柱，得到包括腐殖质的混合液。
所述的步骤(1)中的渗滤液是经过厌氧-好氧联合工艺处理后的渗滤液出水，过滤前其pH值为8～9，化学需氧量(COD)浓度为900～1000mg/L，悬浮物浓度(SS)为150～220mg/l。
所述的步骤(1)中的酸为硫酸或盐酸。
所述的步骤(1)中用酸将渗滤液的pH值调至1～2。
所述的步骤(1)中微孔滤膜为孔径0.45～0.60μm的混合纤维素脂，优选0.45μm。
所述的步骤(2)中渗滤液的流速为10～20ml/l。
所述的步骤(2)中的树脂经过预处理后装入柱形容器中，柱形容器的直径范围为20mm～30mm，树脂柱内树脂的高度为4～5cm，优选4.5cm，该数值随选用的不同树脂变化(因为不同树脂的用量，密度，粒径等都不同的原因)和柱型容器的直径变化而变化，
所述的步骤(2)中树脂的预处理步骤为：将树脂用体积分数为95％的乙醇浸泡24h，使之充分溶胀，然后用去离子水反复清洗至无乙醇，再用pH＝1的盐酸溶液和pH＝13的氢氧化钠溶液交替冲洗2～4次，最终用去离子水洗至pH＝6～7后，置于60℃的烘箱中烘干至恒重，放入干燥器内备用，预处理的目的是去除树脂表面上分散剂、致孔剂、惰性溶剂等化学残留。
所述的步骤(3)中去离子水的用量为树脂湿体积的4-10倍。
所述的步骤(3)中碱液流经树脂柱的速度为1～1.2ml/min。
所述的步骤(1)或(3)中碱液为氢氧化钠溶液，其摩尔浓度为0.05～0.1mol/l。
所述的树脂选自以苯乙烯为单位、二乙烯苯为交联剂聚合而成的非极性大孔树脂，优选H1020树脂(南开大学化工厂)、HPD-950树脂(沧州宝恩化工有限公司)或NDA-150树脂(江苏南大戈德环保科技有限公司)。
步骤(3)中获得的腐殖质，可通过调节混合液pH值、消毒及提纯后，用作城市的绿化肥料或者参考反渗透工艺处理浓缩液的方法，采用蒸发法对其进一步处理以实现资源化。
本发明的优点在于：
通过本发明的采用树脂吸附法去除渗滤液中腐殖质的方法，有效地去除了老龄垃圾填埋场渗滤液中水溶性有机物，降低了出水的COD浓度，达到国家相关排放标准，不仅有效消除了废水排放对环境造成的污染，而且使得腐殖质达到资源化利用。本发明的方法具有投资运行成本低、设备简单、易于实现、能耗低等优点，具有重要的实用价值，可以简单易行地实现渗滤液中腐殖质的去除及资源化。
附图说明
图1是本发明实施例中树脂的动态吸附流程图
图2是本发明实施例中树脂的动态脱附流程图
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图来进一步说明本发明。
实施例1
本实施例中处理的污水是贵阳高雁填埋场渗滤液经过生物处理后的出水，原始的pH在8～9之间，COD浓度在900mg/L至1000mg/L之间，SS174mg/L～200mg/L。
(1)将渗滤液通过0.045mm的混合纤维素脂滤膜，透过滤膜后的渗滤液悬浮物浓度(SS)为10mg/l～30mg/l，用盐酸溶液或者硫酸溶液将渗滤液的pH调到pH＝2；
(2)对树脂进行预处理：将选取的H103树脂用质量分数95％的乙醇浸泡24h，使之充分溶胀，用去离子水反复清洗至无醇味。再用pH＝1的盐酸溶液和pH＝13的NAOH溶液交替冲洗3次，最终用去离子水洗至中性后，置于60℃的烘箱中烘干至恒重，放入干燥器内备用。将5.0g已经处理过的H103大孔吸附树脂装入直径为30mm的玻璃柱中，树脂柱的高度约为4.5cm；然后将步骤(1)中调好pH的渗滤液以20ml/h的速率通过树脂柱，此过程中保持树脂柱完全浸没在渗滤液中，如图1所示；
(3)测定流出液的COD浓度，当COD浓度大于100mg/L时，即认为树脂吸附已经饱和，此时流过吸附柱的渗滤液体积是925ml，树脂的动态吸附量为173.7mg/g干树脂；
树脂吸附饱和后，先用10倍树脂湿体积的去离子水冲洗树脂柱，然后用0.05mol/L的NAOH溶液以1ml/min的速率自上而下冲洗树脂柱，得到含有腐殖质的混合液，如图2所示；然后经调节pH值、消毒及提纯后，用作城市的绿化肥料以实现其资源化。
在最佳工艺条件下，对H103树脂进行吸附脱附稳定性试验，确定树脂能对渗滤液进行有效吸收的使用次数。在10次吸附脱附实验中，重复使用性能较好。吸附容量从177.12mg/g干树脂缓慢降低至第10次的167.34mg/g干树脂。脱附率由最初的93.54％降到第10次的81.61％。为保证H103树脂对渗滤液尾水的持续高效率的吸附，建议5次吸附脱附流程后使用对树脂进行再生。
实施例2
同实施例1，只是渗滤液以10ml/h的速率通过树脂柱。当COD浓度大于100mg/L即树脂吸附已经饱和时，此时流过吸附柱的渗滤液体积是1175ml，树脂的动态吸附量为197.61mg/g干树脂。这说明当渗滤液通过树脂柱的流速放慢时，单位质量的树脂能吸附处理更大体积的渗滤液，但是同时也会带来渗滤液处理时间延长的问题。
实施例3
同实施例1，只是H103树脂改成NDA-150大孔吸附树脂，此时选用的玻璃柱的直径为20mm，树脂用量为3g，树脂柱的高度为4.8cm。当COD浓度大于100mg/L即树脂吸附已经饱和时，此时流过吸附柱的渗滤液体积是974ml，树脂的动态吸附量为183，62mg/g干树脂。这说明采用NDA-150树脂吸附时，单位质量的树脂能吸附处理更大体积的渗滤液，但是NDA-150树脂的市场价格比H103树脂高，在处理效果相差不大的情况下，选择H103树脂能带来更好的经济效益。
实施例4
同实施例1，只是脱附时用5倍树脂湿体积的去离子水树脂柱冲洗改成4倍树脂湿体积的去离子水冲洗树脂柱。其脱附率与用5倍树脂湿体积的去离子水树脂柱的脱附率相比增加了0.56％。
实施例5
同实施例1，只是脱附时用5倍树脂湿体积的去离子水树脂柱冲洗改成8倍树脂湿体积的去离子水冲洗树脂柱。其脱附率与用5倍树脂湿体积的去离子水树脂柱的脱附率相比下降了0.42％。
实施例6
同实施例1，只是脱附时用0.05mol/L的NAOH溶液以1.2ml/min的速率自上而下冲洗树脂柱，得到含有腐殖质的混合液。其脱附率与用0.05mol/L的NAOH溶液以1ml/min的速率自上而下冲洗树脂柱相比下降了1.43％。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种去除垃圾渗滤液中腐殖质的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将渗滤液通过微孔滤膜过滤，然后用酸液将渗滤液的pH值调至酸性；
(2)将树脂装入柱形容器中制成树脂柱，使渗滤液自上而下通过该树脂柱；
(3)树脂吸附饱和后，先用去离子水冲洗树脂柱以去除树脂表面残留物，再用碱液冲洗树脂柱，得到包括腐殖质的混合液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的渗滤液过滤前的pH值为8～9，化学需氧量浓度为900～1000mg/L，悬浮物浓度为150～220mg/l。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的酸为硫酸或盐酸。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中用酸将渗滤液的pH调至1～2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中微孔滤膜为孔径0.45～0.60μm的混合纤维素脂，优选0.45μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中渗滤液的流速为10～20ml/l。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的树脂经过预处理后装入柱形容器中，柱形容器的直径范围为20mm～30mm，树脂柱内树脂的高度为4～5cm，优选4.5cm。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中树脂的预处理步骤是：用体积分数为95％的乙醇浸泡24h，使之充分溶胀，然后用去离子水反复清洗至无乙醇，再用pH＝1的盐酸溶液和pH＝13的氢氧化钠溶液交替冲洗2～4次，最终用去离子水洗至pH＝6～7后，置于60℃的烘箱中烘干至恒重，放入干燥器内备用。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中去离子水的用量为树脂湿体积的4-10倍；
或所述的步骤(3)中碱液流经树脂柱的速度为1～1.2ml/min；
或所述的步骤(1)或(3)中碱液为氢氧化钠溶液，其摩尔浓度为0.05～0.1mol/l。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的树脂选自以苯乙烯为单位、二乙烯苯为交联剂聚合而成的非极性大孔树脂，优选H1020树脂、HPD-950树脂或NDA-150树脂。
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