CN103553244A

CN103553244A - 一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法

Info

Publication number: CN103553244A
Application number: CN201310566936.6A
Authority: CN
Inventors: 王发洲; 胡曙光; 聂帅; 李叶青; 张江; 朱明�
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: CN103553244B

Abstract

本发明公开了一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，将无机多孔材料随着垃圾渗滤液在处理过程中其成分的变化进行科学合理的多层次梯度排列，使其粒径、孔径大小、料层厚度等与所滤过的渗滤液相匹配，还可以结合絮凝剂进行絮凝沉淀，经过循环过滤吸附及絮凝沉淀达到净化垃圾渗漏液的目的。本发明针对超高浓度渗滤液自身及处置过程中的变化特点，科学合理的对无机吸附层进行梯度设置并配合有机絮凝剂对垃圾渗滤液进行净化处理。

Description

一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法

技术领域

本发明属于渗滤液处理技术领域，具体涉及一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法。

背景技术

近年来，随着我国城市化进程迅速发展，城市垃圾填埋场数量剧增，产生的生活垃圾以平均每年(8％~10％)的速度增长，随之而产生的垃圾渗滤液不断增多。垃圾渗滤液含高浓度氨氮废水，成分复杂，毒性强，可生化能力弱，对环境危害巨大，而其处理难度很大，对其治理一直受到全世界环保领域的高度重视。

现有的渗滤液处理技术主要分为生物法、物化法和土地法等三大类。生物处理法中厌氧处理有上流式厌氧污泥床UASB、厌氧折流板反应器ABR、厌氧塘等；好氧处理有好氧曝气塘、活性污泥法、生物转盘和滴滤池等，无氧/好氧(A/O)混合处理。物化法主要有化学混凝沉淀、活性炭吸附、化学氧化、催化氧化、膜处理等。土地处理如人工湿地等主要通过土壤颗粒的过滤，离子交换吸附和沉淀等。生物法对普通渗滤液有很好的处理效果且经济性好，但由于渗滤液中BOD/COD的值很小，可生化性很弱，不适宜进行生物法处置。化学氧化、膜处理法的处理效率高，但因其高成本问题一直未能得到广泛使用。传统的过滤吸附絮凝方法对渗滤液的深度处理有一定的效果，但实际应用中还存在许多问题，活性炭、有机絮凝剂等价格高，絮凝吸附后通常采用反冲洗、填满等手段进行处理，处理难度大且易造成二次污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，针对超高浓度渗滤液自身及处置过程中的变化特点，科学合理的对无机吸附层进行梯度设置并配合有机絮凝剂对垃圾渗滤液进行净化处理。

一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，包括如下步骤：

1）将垃圾渗滤液通过第一层无机吸附层，第一层无机吸附层以粒径为1~3mm陶粒填充，陶粒级别为300~400级，第一层无机吸附层体积为垃圾渗滤液体积的1~4倍；

2）检测经过步骤1）处理的渗滤液的色度和悬浮物浓度，若渗滤液色度超过600，悬浮物浓度达到1500mg/L以上时，将经第一层无机吸附层后的渗滤液通入第一层絮凝层；反之则无需将经第一层无机吸附层后的渗滤液通入第一层絮凝层；

所述第一层絮凝层包括陶粒层和有机絮凝层，陶粒层铺设在有机絮凝层底部，陶粒为900级陶粒，陶粒层厚度为第一层无机吸附层厚度的2%~15%；有机絮凝层，层厚为第一层无机吸附层厚度的6%~20%；

3）将经过步骤2）的渗滤液通过第二层无机吸附层，第二层无机吸附层采用粒径为3~5mm的陶粒填充，级别为400~500级，第二层无机吸附层厚度为第一层无机吸附层厚度的60%~80%；

4）检测经过步骤3）的渗滤液的色度和悬浮物浓度，若渗滤液色度高于300，悬浮物浓度高于800mg/L时，将经第二层无机吸附层后的渗滤液通过第二层絮凝层；反之则无需将经第二层无机吸附层后的渗滤液通入第二层絮凝层；

所述第二层絮凝层包括陶粒层和有机絮凝层，陶粒层铺设在有机絮凝层底部，陶粒为900级陶粒，陶粒层厚度为第一层无机吸附层厚度的2%~15%；有机絮凝层厚度为第一层无机吸附层厚度的6%~20%；

5）将经过步骤4）的渗滤液通过第3层至N层（N为3~7中的整数，N=3时，则只通过第3层）无机吸附层，得到净化后的垃圾渗滤液，所述第3层无机吸附层采用粒径为5-10mm的陶粒填充，级别为500~600级，第三层无机吸附层厚度为第一层无机吸附层厚度的40%~70%；

6）将垃圾渗滤液在上述步骤1）-5）所设置无机吸附层或者无机吸附层和絮凝层中循环吸附多次，所得到净化后的垃圾渗滤液中COD除去率超过85%，可以直接排入污水池，其中所述循环吸附次数不低于200次。

上述方案中，当N为4时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%。

上述方案中，当N为5时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第5层无机吸附层采用粒径为15~20mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%。

上述方案中，当N为6时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第5层无机吸附层采用粒径为15~20mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第6层无机吸附层采用粒径为15~20mm的700~800级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的20%~40%。

上述方案中，当N为7时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第5层无机吸附层采用粒径为15~20mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第6层无机吸附层采用粒径为15~20mm的700~800级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的20%~40%；第7层无机吸附层采用粒径为15~20mm的800~900级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的20%~40%。

上述方案中，所述第一层无机吸附层的填充厚度（即纵向高度）与横向宽度的比优选为1:1~4:1；当第一层无机吸附层横截面为圆形时，则第一层无机吸附层的高径比均优选为1:1~4:1。

上述方案中，所述步骤1)-7）中无机吸附层和絮凝层温度为20~90℃，可以利用水泥窑余热对无机吸附层和絮凝层进行加热提高过滤吸附效率。

上述方案中，所述垃圾渗滤液的初始COD含量超过10000mg/L，为高浓度、水质复杂、波动大且难以生物降解的垃圾渗滤液。

上述方案中，所述陶粒为页岩陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、生物污泥陶粒或河底泥陶粒中任意一种或几种。

上述方案中，所述吸附絮凝剂为高性能吸水树脂、蒙脱石、钙基\钠基膨润土中的任意一种或几种。

上述方案中，所述渗滤液在所有无机吸附层和絮凝层中的流速为0.1m/min~0.5m/min，以保证处理效率及净化效果。

上述方案中，所述陶粒的吸附时效为1～5天。

上述方案中，所述达到吸附时效的陶粒可以经过煅烧除掉所吸附的有机物重复利用，煅烧条件为400~700℃煅烧下1～6h。

上述方案中，所述陶粒重复利用的次数为3～10次，回收率为50%~90%。

本发明将无机多孔材料随着垃圾渗滤液在处理过程中其成分的变化进行科学合理的多层次梯度排列，使其粒径、孔径大小、料层厚度等与所滤过的渗滤液相匹配，还可以结合絮凝剂进行絮凝沉淀，经过循环过滤吸附及絮凝沉淀达到净化垃圾渗滤液的目的。当所用无机多孔材料（即陶粒）吸附达到饱和时，将其取出放入高温炉中进行二次煅烧除去所吸附的有机物进而循环利用，或直接将其随水泥生料进入生料磨粉磨后进入水泥窑系统烧成水泥进行资源化利用。

与现有技术，本发明的有益效果是：

1、本发明针对高浓度，水质复杂、波动大，难以生物降解、COD含量超过10000mg/L的垃圾渗滤液；

2、本发明针对垃圾渗滤液自身及在处置过程中的变化特点，对无机多孔材料进行科学的梯度布置，具有很强的适应性，并且经过科学合理的布置后能最大程度上发挥其过滤吸附效果。

3、本发明利用多孔集料对渗滤液进行过滤吸附、利用絮凝剂进行絮凝沉淀，成本低廉、周期短、操作简便，能够有效的降低渗滤液的COD、BOD、色度、悬浮物等；

4、本发明采用的无机多孔材料可批量生产，实际操作性强，处理量范围广，且可对其再生循环或资源化利用，无二次环境污染；

5、本发明提供的一种梯度无机吸附、有机絮凝净化渗滤液的方法，环境友好，科学合理，经济性强，可重复利用，操作简便。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

选取多孔页岩陶粒，分别破碎成1~3mm，3~5mm，5~10mm，10~15mm，15~20mm，利用自来水进行浸泡冲洗后置于烘箱中干燥，烘箱温度为40℃，干燥时间为1h，得到清洁后的陶粒。

1）将COD为31050mg/L的垃圾渗滤液，经喷头均匀喷洒流经第一层无机吸附层，第一层无机吸附层填充1~3mm的300~400级陶粒，填充直径为200mm，填充高度（即填充厚度）为500mm，自上至下分别布置300、400级陶粒；

2）经第一层无机吸附层后，渗滤液的色度为800，悬浮物浓度为1800mg/L，然后进入第一层絮凝层，所述絮凝层底部铺设一层900级陶粒，厚度为40mm，陶粒层上层铺设有机絮凝层，所用絮凝剂为高吸水性树脂层厚为50mm；

3）然后渗滤液进入第二层无机吸附层，第二层无机吸附层填充3~5mm的400~500级陶粒，填充直径为200mm，填充高度为400mm，自上至下分别布置400、500级陶粒；

4）经第二无机吸附层后，渗滤液的色度为400，悬浮物浓度为1200mg/L，进入第二絮凝层，底部铺设一层900级陶粒，厚度为40mm，陶粒层上层铺设有机絮凝层，所用絮凝剂为高吸水性树脂层厚为30mm；

5）然后进入第三层无机吸附层，填充5~10mm的500~600级陶粒，填充直径为200mm，填充高度为300mm，自上至下分别布置500、600级陶粒；

6）然后进入第四层无机吸附层，填充10~15mm的600~700级陶粒，填充直径为200mm，填充高度为200mm，自上至下分别布置600、700级陶粒；

7）然后进入第五层无机吸附层，填充15~20mm的600~700级陶粒，填充直径为200mm，填充高度为200mm，自上至下分别布置600、700级陶粒；

8）重复步骤1）-7）300次，循环过滤吸附，所得到净化后的垃圾渗滤液经检测COD除去率为90%。

上述步骤1）-7）中的无机吸附层和絮凝层填充直径均相同，填充截面相同，温度控制在80℃；垃圾渗滤液一次处理量为5L，流量5L/min，流速为0.19m/min（根据填充直径，可计算填充横截面，流量与横截面面积的比值即为流速），以处理前后垃圾渗滤液COD的除去率作为性能的评价结果，结果见表一。

本实施例中所用陶粒吸附3天后，回收收集，投入高温炉内在400℃下煅烧2h进行回收，回收率（经筛分后得到可利用未破碎的陶粒）为85%。

实施例2：

选取多孔页岩陶粒，分别破碎成1~3mm，3~5mm，5~10mm，10~15mm,15~20mm，利用自来水进行浸泡冲洗后置于烘箱中干燥（烘箱温度为80℃，干燥时间为0.5h），得到清洁后的陶粒。

1）将COD为25320mg/L的垃圾渗滤液，经喷头均匀喷洒流经第一层无机吸附层，第一层无机吸附层填充1~3mm的300~400级陶粒，填充直径为2000mm，填充高度（即填充厚度）为3000mm，自上至下分别布置300、400级陶粒；

2）经第一层无机吸附层后，渗滤液的色度为680，悬浮物浓度为1600mg/L，然后进入第一层絮凝层，所述絮凝层底部铺设一层900级陶粒，厚度为400mm，陶粒层上层铺设有机絮凝层，所用絮凝剂为高吸水性树脂层厚为500mm；

3）然后渗滤液进入第二层无机吸附层，第二层无机吸附层填充3~5mm的400~500级陶粒，填充直径为2000mm，填充高度为2200mm，自上至下分别布置400、500级陶粒；

4）经第二无机吸附层后，渗滤液的色度为270，悬浮物浓度为650mg/L，进入第3层无机吸附层，填充5~10mm的500~600级陶粒，填充直径为2000mm，填充高度为1800mm，自上至下分别布置500、600级陶粒；

5）重复步骤1）-4）600次，循环过滤吸附，所得到净化后的垃圾渗滤液经检测COD除去率为87%。

上述步骤1）-5）中的无机吸附层和絮凝层填充直径均相同，温度控制在70℃；垃圾渗滤液一次处理量为5m³，流量1m³/min，流速为0.32m/min（根据填充直径，可计算填充横截面，流量与横截面面积的比值即为流速），以处理前后垃圾渗滤液COD的除去率作为性能的评价结果，结果见表一。

实施例3：

选取多孔页岩陶粒，分别破碎成1~3mm，3~5mm，5~10mm，10~20mm，利用自来水进行浸泡冲洗后置于烘箱中干燥（烘箱温度为80℃，干燥时间为0.5h），得到清洁后的陶粒。

1）将COD为15320mg/L的垃圾渗滤液，经喷头均匀喷洒流经第一层无机吸附层，第一层无机吸附层填充1~3mm的300~400级陶粒，填充直径为1500mm，填充高度（即厚度）为1500mm，自上至下分别布置300、400级陶粒；

2）经第一层无机吸附层后，渗滤液的色度为450，悬浮物浓度为1070mg/L，然后进入第一层絮凝层，所述絮凝层底部铺设一层900级陶粒，厚度为40mm，陶粒层上层铺设有机絮凝层，所用絮凝剂为高吸水性树脂层厚为30mm；

3）然后渗滤液进入第二层无机吸附层，第二层无机吸附层填充3~5mm的400~500级陶粒，填充直径为1500mm，填充高度为1200mm，自上至下分别布置400、500级陶粒；

4）经第二无机吸附层后，渗滤液的色度为180，悬浮物浓度为650mg/L，进入第3层无机吸附层，填充5~10mm的500~600级陶粒，填充直径为1500mm，填充高度为600mm，自上至下分别布置500、600级陶粒；

5）重复步骤1）-4）400次，循环过滤吸附，所得到净化后的垃圾渗滤液经检测COD除去率为85%。

上述步骤1）-5）中的无机吸附层和絮凝层填充直径均相同，在过滤吸附过程中对无机吸附层和絮凝层利用水泥窑余热进行加热，温度控制在50℃；垃圾渗滤液一次处理量为1.5m³，流量0.8m³/min，根据填充直径，可计算填充横截面，流量与横截面面积的比值即为流速，以处理前后垃圾渗滤液COD的除去率作为性能的评价结果，结果见表一。

所用陶粒开始过滤吸附4天后取出进入高温炉内在700^oC下煅烧1h进行回收，回收率为85%。

实施例4：

与实施例1基本相同，不同之处在于：多孔页岩陶粒由煤矸石陶粒代替。

以处理前后垃圾渗滤液COD的除去率作为性能的评价结果，结果见表一。

实施例5：

与实施例1基本相同，不同之处在于：多孔页岩陶粒由生物污泥陶粒代替。

实施例6：

与实施例1基本相同，不同之处在于：多孔页岩陶粒由河底污泥陶粒代替。

实施例7：

与实施例1基本相同，不同之处在于：粉末高吸水树脂由钙基膨润土代替。

实施例8：

与实施例1基本相同，不同之处在于：粉末高吸水树脂由蒙脱土代替。

Figure 2013105669366100002DEST_PATH_IMAGE001

表一说明本发明的利用水泥窑协同处理渗滤液工艺具有很好的效果。

Claims

1.一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于它包括如下步骤：

6）将垃圾渗滤液在上述步骤1）-5）所设置无机吸附层或者无机吸附层和絮凝层中循环吸附多次，所得到净化后的垃圾渗滤液中COD除去率超过85%，直接排入污水池。

2.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述垃圾渗滤液的初始COD含量超过10000mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于当N为4时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%。

4.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于当N为5时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第5层无机吸附层采用粒径为15~20mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%。

5.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于当N为6时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第5层无机吸附层采用粒径为15~20mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第6层无机吸附层采用粒径为15~20mm的700~800级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的20%~40%。

6.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于当N为7时，所述第4层无机吸附层采用粒径为10~15mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第5层无机吸附层采用粒径为15~20mm的600~700级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的30%~50%；所述第6层无机吸附层采用粒径为15~20mm的700~800级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的20%~40%；第7层无机吸附层采用粒径为15~20mm的800~900级陶粒填充，填充厚度为第一无机吸附层的20%~40%。

7.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述步骤6）循环吸附次数不低于200次。

8.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述第一层无机吸附层的填充厚度与横向宽度的比为1:1~4:1。

9.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述步骤1)-7）中无机吸附层和絮凝层温度为20~90℃。

10.根据权利要求1所述的一种无机梯度吸附耦合有机絮凝净化垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述陶粒为页岩陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、生物污泥陶粒或河底泥陶粒中任意一种或几种；所述吸附絮凝剂为高性能吸水树脂、蒙脱石、钙基\钠基膨润土中的任意一种或几种。