CN103964620A - 垃圾渗滤氨脱出净化超重力碱析藕合光微波处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了垃圾渗滤氨脱出净化超重力碱析藕合光微波处理方法，将垃圾渗透液调节PH值使垃圾渗透液中的固态铵盐转化为游离氨，再将垃圾渗滤液输入至超重力脱氨分离机中进行雾化，将垃圾渗透液中的游离氨分离形成含氨气体，再将含氨气体网滤后进行微波辐射，将含氨气体中的污染物分子链进行第一次破坏，再用高能C波段紫外线对含氨气体进行照射，用羟基自由基对含氨气体进行第一次氧化，用高臭氧HV紫外线光束产生的臭氧对含氨气体进行第二次氧化，对含氨气体进行脱臭和灭菌，再用稀土氧化物催化剂进行第三次催化氧化，本发明通过气液分离、两重破坏分解，三重催化氧化将垃圾渗透液的高浓度氨氮进行脱除、降解、净化；处理效率可达99%以上，运行成本低。

Description

垃圾渗滤氨脱出净化超重力碱析藕合光微波处理方法

技术领域

本发明涉及一种工业废气物处理方法，尤其是涉及实现垃圾渗滤氨脱出和含氨气体净化的超重力碱析脱氨藕合光微波处理方法。

背景技术

垃圾渗滤液是由生活垃圾卫生填埋产生的一种高色度、高污染、高毒性的高浓度氨氮废水，其主要污染物有腐植酸、富里酸、重金属离子、无机盐、氨氮等。垃圾渗滤液成分复杂、水质水量随季节变化大、污染物浓度高。若直接排入天然水体中，将迅速消耗水中的溶解氧，使水质发黑发臭，降低水体的透明度，以致破坏水体生态系统，降低水体自净能力，造成水质恶化，对环境造成严重污染。

渗滤液的水质特点：（1）水质复杂；（2）COD_Cr和BOD₅浓度高；（3）金属含量高；（4）氨氮含量高、微生物营养元素比例失调；（5）水质变化大。同时，渗滤液对动物、植物乃至人类的健康的危害是不容忽视的。研究结果证明，在几十种监测到的有机物中，有22种被我国和美国EPA列入优先控制污染物黑名单，比城市污水更具有危害性，由于垃圾渗滤液的来源面广，受影响的因素多，所以造成了渗滤液水质水量具有复杂、多变等特点。垃圾渗滤液所以难以处理主要是因为污染负荷高；特别是氨氮（NH₃-N）含量可高达5000mg/l，对生化处理系统有很强的抑制作用；为了吹脱NH₃-N，要求很高的气水比，每吨废水耗电达数十度。另一方面，为了去除高浓度的污染物，设计的工艺路线往往很长，每个环节的故障都要影响系统的出水质量。

氨氮（NH₃-N）即氨态氮，就是以氨的形态存在于水中的氮。氨氮（NH₃-N）都是以铵盐（NH⁴⁺）和游离氨（NH₃）两种形态存在，其比例高低取决于废水的pH值。当pH值高（碱性）时，游离氨（NH₃）的比例就高；pH值低（酸性）时，铵盐（NH⁴⁺）的比例就高，铵盐和游离氨的比例随着废水pH值的变化而变化。

由于垃圾渗滤液中氨氮含量非常高，是水质净化处理的重点和难点。一般对高浓度氨氮废水的处理，依照工艺原理，国内常用的处理方法有以下几种：

a、生化法：这是一种传统的处理方法，其原理是利用细菌微生物对污染物进行氧化分解。由于氨氮是一种不可能通过生化降解的物质，因而传统的生化法对氨氮几乎没有去除效果。

b、A/O法：包括A/O、A₂/O、A₂/O₂等方法，是一种改进的生化法。通过硝化和反硝化的过程使污水中的氨氮降解。此法在国内少数企业有成功运用，但此法基建投资大、运行成本高、运行操作条件苛刻，并且对进水水质要求高（如NH₃-N指标要求在500mg/L以下，COD指标要求在600mg/L以下），运用范围狭窄。其致命的硬伤是对于高浓度氨氮废水的处理必需要借助耗资巨大的污水预处理设施（如蒸氨或吹脱设备）才能达到。

c、物化法：包括吹脱法、离子交换法、折点氯化法、湿式氧化法、化学沉淀法、膜过滤法以及高湿蒸发法等。这些方法或由于处理效率低、或处理量小或处理成本高等原因而没有得到有效的推广运用。

d、新物化法：是通过在设备中添加化学药剂，经过物理与化学相结合的共同作用，使污水中的固定铵絮凝沉降，挥发氨被吹脱的技术。但在直接处理剩余氮水（NH₃-N≥800mg/l）时无能为力。

目前国内外生产实践中处理高浓度氨氮废水比较通行的做法是：先将高浓度氨氮废水通过汽提或吹脱将废水中的氨氮降到500mg/L以下（如无法降到500mg/L以下，则需用清水进行稀释），然后用A/O法或化学沉淀法（磷酸铵镁盐法）进行后续处理。出水NH₃-N在操作管理十分良好的前提下，一般可以达到国家三级排放标准。

但是上述工艺有几个致命缺陷：

1）无论是“蒸氨（汽提）或吹脱+A/O”还是“蒸氨（汽提）或吹脱+化学沉淀”，都离不开高投资、高运行成本的预处理工艺。“蒸氨”一次性投资太大，“吹脱”动力消耗太大。

2）续接A/O法不仅投资高，而且占地面积大，对预处理出水的要求苛刻（如NH₃-N必须小于500mg/l，汽提或吹脱法对超过2000mg/l以上的高浓度氨氮废水根本达不到这个要求，只能用成倍的清水稀释后再处理）。

3）续接化学沉淀法虽然投资和占地面积都比A/O法小，但药剂的消耗量太大，N：P：Mg之比都在1：1.1～1.2，处理药剂成本太高，而且出水也无法达到国家一级或二级排放标准。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种垃圾渗滤液处理采用超重力碱析脱氨藕合光微波处理方法。

本发明所述垃圾渗滤氨脱出净化超重力碱析藕合光微波处理方法是：

1、将垃圾渗透液调节PH值为10-11.5并加入解氨剂，使垃圾渗透液中的固态铵盐转化为游离氨，

2、再将垃圾渗滤液输入至超重力脱氨分离机中，通过高速旋转分离成细小水滴后与通入超重力脱氨分离机中的压缩气体充分接触进行雾化，将垃圾渗透液废水中的游离氨分离出来并随同压缩气体排出形成含氨气体，

3、再将含氨气体网滤后进行微波辐射，将含氨气体中的污染物分子链进行第一次破坏，再用高能C波段紫外线对含氨气体进行照射，将含氨气体中的污染物分子链进行第二次破坏，并用微波辐射中产生的羟基自由基对含氨气体进行第一次氧化，使含氨气体中的有害物质氧化N2、H2O或矿物盐，

4、再用高臭氧HV紫外线光束产生的臭氧对含氨气体进行第二次氧化，对含氨气体进行脱臭和灭菌，

5、再将已脱臭和灭菌的含氨气体经过以二氧化钛为蜂窝载体的稀土氧化物催化剂进行第三次催化氧化并经网滤后外排，所述稀土氧化物为重量比为1︰2～1︰4的AO₂和BO组成，所述A为镧、铈或钇，所述B为铕、钆或铽。

本发明技术的工作原理：先使垃圾渗透液从上部通过废水氨氮分离器的分离斗后，分离斗使垃圾渗透液从分离斗的分离孔中喷射出细小水滴，水滴与从分离器下部通入的压缩空气进行气液接触后进行雾化，将垃圾渗透液中的游离氨分离出来随压缩空气形成含氨气体排出，通过活性炭过滤网层缓冲吸附，然后再将含氨气体进行微波辐射和破坏，使细胞中极性物质随高频微波场的摆动受到干扰和阻碍，引起微生物细胞的蛋白质，核酸等生物大分子受热凝固或变性失活，从而导致其突变或死亡，同时对磁共振使之产生强磁辐射对含氨气体分子进行切割、破坏、断裂分子键，破坏细菌的核酸（DNA）；开启高能C波段紫外灯，产生高能C波段紫外线，二次强裂解恶臭物质分子链，改变物质结构，将污染物质氧化成为低分子 、无害物质；在微波辐射过程中，产生大量的羟基自由基对含氨气体进行强催化氧化, 羟基自由基（·OH）因其有极高的氧化电位（2.80EV），其氧化能力极强，与大多数污染物和氨氮都可以发生快速的链式反应，无选择性地把NH₃-N氧化成N₂、H₂O等，无二次污染；在分解过程中再利用高能高臭氧UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。UV+O₂→O-+O*(活性氧)O+O2→O₃(臭氧)，众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对恶臭气体及其它刺激性异味有极强的清除效果。O₃也为强催化氧化剂，对含氨气体进行催化氧化, 裂解气体中细菌的分子键，破坏细菌的核酸（DNA），再通过臭氧进行氧化反应，彻底达到脱臭及杀灭菌的目的；然后利用特制合成催化剂对含氨气体进行光合还原反应，可有效地杀灭细菌，将有毒有害物质破坏且改变成为低分子无害物质，如N₂、H₂O等。

本发明所述方法对垃圾渗透液（氨氮废水）的处理的主要特点：一是先将垃圾渗透液进行PH值调节和解氨，使氨氮废水中的铵盐最大限度地转化为游离氨，再将氨氮废水通入超重力脱氨分离机中，通过高速旋转分离使氨氮废水形成细小水滴后与压缩空气充分接触进行雾化，从而使细小水滴中的游离氨随同压缩空气向外排出，从而达到对氨氮废水进行脱氨的目的，但由于压缩空气中含有较多的游离氨所形成的含氨气体必须再经过处理后才能外排；二是本发明对上述含氨气体进行两重破坏和三重催化氧处理，将含氨气体中的氨氮彻底去除后外排。

本发明的有益效果：

1.节能：50多KW电可以处理10万立方的含氨气体，真正意义上做到节能环保；

2. 适应性强：可适应含有高浓度，大气量，不同恶臭气体的脱臭净化处理，可每天24小时连续工作，运行稳定可靠；

3.通过气液分离、两重破坏分解，三重催化氧化将垃圾渗透液的高浓度氨氮进行脱除、降解、净化；

4、处理效率可达99%以上，运行成本低。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面根据具体实施方式进一步详细地描述本发明。

1、调节垃圾渗透液PH值为10.5～11.0，温度为30-45℃，并加入0.8%解氨剂（使垃圾渗透液的铵盐最大限度地转化为游离氨，同时使游离氨与水分子更易分离），用氨氮分离器（超重力脱氨分离机）将从上部通入的垃圾渗透液在分离斗中高速转动分离形成水滴，同时在分离器的下部通入压缩空气，使压缩空气与水滴接触进行雾化，压缩空气将垃圾渗透液中分离出的游离氨从分离器的上部带出收集形成含氨气体；

2、将步骤1收集的含氨气体经过活性炭过滤网缓冲吸附后，用微波发生器产生微波，微波功率为300-500W, 辐射时间6-8分钟，利用微波进行微波电磁辐射来破坏含氨气体污秽物分子链；

3、使用高能C波段紫外线（仅次于切割不锈钢的激光，强于氩弧焊光源的数十倍强度），波长为250-270nm，对含氨气体污染物分子进行第二次破坏；

4、利用在微波辐射过程产生的羟基自由基对含氨气体进行第一次氧化；

5、使用UV紫外线光束，波长为185nm，照射空气产生臭氧，利用臭氧的强氧化性对含氨气体进行第二次氧化，如处理量大，可增加臭氧发生器；

6、使用催化剂对含氨气体进行第三次催化氧化，并增强-C波段激光的能力，所述催化剂以纳米TiO₂为载体，AO₂、BO为催化剂，AO₂和BO之间重量比为1:2-1:4；其中A、B为稀土元素，所述A为镧、铈、钇中的一种，所述B为铕、钆、铽中的一种，

7、将上述步骤处理后的含氨气体通过网滤后，排出。

上述改性二氧化钛催化剂的制备方法采用溶胶-凝胶法，即利用钛的无机盐或者钛酸酯类（如钛酸四丁酯）为原料，先将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇溶剂中，搅拌混合，中加入适量冰醋酸（螯合剂），于钛酸四丁酯反应形成螯合物，控制钛酸四丁酯在水解过程中均匀缓慢水解，可得到颗粒细小且均匀的胶体溶液，即配置好的Ti02溶胶，其中，钛酸四丁酯、水、无水乙醇、冰醋酸的质量之比为1:3:20:1,反应温度为25℃；然后将前述稀土元素的硝酸盐溶液按比例以及少量去离子水滴入已配置好的Ti02溶胶，滴加盐酸调节PH值，不断搅拌，然后静置，然后将溶胶涂于片状载体上或者将颗粒、蜂窝状等载体浸入溶胶内（可多层涂覆，层数为2-4层，优选2层），使其在100℃或者自然状态下凝固，然后在一定温度下（400-650℃，优选500℃）烧结即成成品，其中，稀土氧化物占催化剂的wt%为1%-1.8%。当然，也可使用现有技术中的沉淀法、喷雾热解法、水热法和氧化-还原法等制备。掺入稀土元素氧化物的改性二氧化钛催化剂中的稀土元素能够细化晶粒，使Tio2晶格产生较大的晶格畸变和应变力，有效抑制电子和空穴的复合，使氧化还原的几率增高，进而提高了催化剂的活性。

实验，用纯二氧化钛催化剂与改性二氧化钛催化剂(其中CeO2和EuO重量比为1︰2)分别作模拟光催化实验，实验条件，模拟工业含氨废气，反应混合气组成为：[NH3]=3000PPM,[02]=12%,He平衡气，空速（GHSV）为3000h^-1 ，反应温度200-260℃；小型微波炉，功率500W,频率2450MHz;紫外无极灯,功率15W,波长253.7nm；有臭氧紫外线灯，功率15W,波长185nm；反应室为不锈钢反应器，将反应混合气通入不锈钢反应器中，使之与光源的距离为12cm左右，经5h反应后结果如下表一所示：

反应时间	纯二氧化钛催化剂（降解率:%）	改性二氧化钛催化剂（降解率:%）
			1h	34.8%	58.9%
2h	39.2%	74.0%
			3h	51.3%	83.2%
4h	58.4%	89.3%
			5h	61.2%	94.6%

Claims (1)

1. 垃圾渗滤氨脱出净化超重力碱析藕合光微波处理方法，其特征在于：

a、将垃圾渗透液调节PH值为10-11.5并加入解氨剂，使垃圾渗透液中的固态铵盐转化为游离氨，

b、再将垃圾渗滤液输入至超重力脱氨分离机中，通过高速旋转分离成细小水滴后与通入超重力脱氨分离机中的压缩气体充分接触进行雾化，将垃圾渗透液中的游离氨分离出来并随同压缩气体排出形成含氨气体，

c、再将含氨气体网滤后进行微波辐射，将含氨气体中的污染物分子链进行第一次破坏，再用高能C波段紫外线对含氨气体进行照射，将含氨气体中的污染物分子链进行第二次破坏，并用微波辐射中产生的羟基自由基对含氨气体进行第一次氧化，使含氨气体中的有害物质氧化N2、H2O或矿物盐，

d、再用高臭氧HV紫外线光束产生的臭氧对含氨气体进行第二次氧化，对含氨气体进行脱臭和灭菌，

e、再将已脱臭和灭菌的含氨气体经过以二氧化钛为蜂窝载体的稀土氧化物催化剂进行第三次催化氧化并经网滤后外排，所述稀土氧化物为重量比为1︰2～1︰4的AO₂和BO组成，所述A为镧、铈或钇，所述B为铕、钆或铽。