CN104445552B - 去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置和方法，具体讲是涉及一种用富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气曝气法去除从城市生活垃圾填埋渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置和方法，其属于环保技术领域；利用二氧化碳在偏碱性的环境中与渗滤液中的钙离子作用生成碳酸钙胶体，因为碳酸钙胶体带负电荷可以吸附重金属阳离子形成沉淀。富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气曝气可以有效的去除渗滤液中的重金属。通过焚烧垃圾场的垃圾填埋气体制得富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气，气体获取容易；法简单，易操作。

Description

去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置和方法

技术领域

本发明涉及去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置和方法，具体讲是涉及一种用富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气曝气法去除从城市生活垃圾填埋渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置和方法，其属于环保技术领域。

背景技术

垃圾填埋因经济低廉，技术可靠一直是城市生活垃圾处置的主要技术之一，在垃圾场的日常运行管理中，渗滤液的处理达标至今还是个难题。渗滤液难处置的本质原因是渗滤液中含有高浓度的难生物降解有机物—腐植酸，重金属和氨氮。渗滤液的性质与垃圾成分、垃圾数量、垃圾填埋方式、填埋时间以及当地水文地质和气象条件有关。虽然各填埋场渗滤液成分不尽相同，但总的来说，垃圾填埋渗滤液的pH值变化是：填埋初期pH值在6～7之间，随填埋时间的推移和填埋场的稳定，pH值可提高至7～8之间。渗滤液中Ca的变化范围是200～300mg/l。对于只填埋生活垃圾的填埋场，由于垃圾在填埋之前，一般已经多次挑选，生活垃圾含有一定量的重金属，因此也导致渗滤液中含有一定量的重金属。但重金属具有生物聚集性。现在市场上销售的用腐植酸制成的肥料没有去除重金属，这些重金属通过食物链最终在人体中聚集。因此，重金属对人们生活有很大危害。

现在，应用最广泛的去除城市生活垃圾填埋渗滤液中重金属的技术是反渗透(RO)技术。应用最多、最方便的城市生活垃圾填埋渗滤液处理的系统是碟管式反渗透系统(DT—RO)，对重金属的平均去除率大于99.2％。虽然反渗透技术对重金属的去除率很高，但是用反渗透技术处理渗滤液需要在高压的条件下进行，有时候压力要超过10MPa。用反渗透技术处理渗滤液的投资和运行费用均较高。反渗透对渗滤液中各成分，包括有机物和无机盐份的截留率均很高，但选择性又较差，因此浓缩液的成分复杂，浓度高。目前处理这些浓缩液的主要方法有回灌、化学氧化、焚烧、固化等。其中焚烧和固化的成本较高，而回灌成本较低，但浓缩液中盐类离子浓度相对渗透原液较高，会导致回灌后填埋场的渗滤液中盐类离子的累计，影响膜工艺的正常运行。在实际操作过程中，由于渗滤液中的胶体物质的黏结以及某些矿物成分超过了溶解度而凝结，在膜表面经常有一层覆盖物，因此当某种损坏膜材料的物质超过一定浓度极限或膜遭受细菌感染时都会产生膜污染现象。因此，用反渗透技术处理渗滤液需要达到的技术要求高，膜污染会降低反渗透膜的使用寿命，会增加经济投资。

渗滤液中的腐植酸是一种最难生化降解的大分子有机物，其含量占总有机物的70％以上，在农业生产中可作为有机肥料或制肥原料。但利用反渗透技术去除渗滤液中的重金属会增加有机肥料的成本，使有机肥料的价格上升。因此，这种去除重金属的方法在实际中不适用。

综上，传统的渗滤液生物膜截留液中腐殖酸的超滤或纳滤提取方法存在腐植酸肥料中含有重金属的缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有传统渗滤液生物膜膜截留液中腐植酸的超滤或纳滤提取方法中含有重金属的技术缺陷和反渗透技术去除渗滤液中重金属成本过高增加腐殖酸肥料成本的缺点，提供一种用富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气曝气法去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的方法，其能够将腐植酸变为无害化肥料供人们使用，同时将渗滤液变废为宝，节约资源。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置，其包括：火炬燃烧装置、与火炬燃烧装置相连接的圆形逆流冷却塔，圆形逆流冷却塔与曝气装置相连接；圆形逆流冷却塔与曝气装置之间的管道内设有自力式流量控制器和逆止阀，所述圆形逆流冷却塔与自力式流量控制器之间设有罗茨鼓风机；其特征在于：所述曝气装置包括：壳体、穿过壳体并位于壳体的中心线上的中心轴和气体进口；所述壳体由渗滤液入口端、渗滤液出口端和筒体构成，渗滤液入口端和渗滤液出口端内分别设有螺旋桨；所述渗滤液入口端和渗滤液出口端为圆台结构，筒体为圆柱型，圆台的大圆内径与圆柱型内径相同；筒体内安装有若干曝气器组，曝气器组轴向等距设置在壳体上，每个曝气器组前设有一个螺旋桨，螺旋桨安装在中心轴上，所述渗滤液出口端的筒体内设有沉积区和过滤布。

所述曝气器组有若干个曝气器构成，其圆周等距的绕圆柱形容器侧面一周，每个曝气器沿渗滤液流动的放下倾斜45度。

所述螺旋桨与曝气器组的距离为圆柱型壳体内径的1/2。

所述曝气器为盘式超微孔曝气器。

所述曝气装置还包括氮气密封装置，氮气密封装置包括输气管道和调节阀，调节阀设于输气管道上，输气管道口分别设于填埋场气体燃烧尾气曝气装置的渗滤液入口端和渗滤液出口端内；氮气通过输气管道被输送渗滤液入口端和渗滤液出口端形成气帘，渗滤液不受气帘影响正常流动，空气被气帘隔绝在二氧化碳曝气装置的外面，防止空气中的二氧化碳进入到曝气装置中。

去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的方法，其过程如下：收集起来的垃圾填埋气通入到火炬燃烧装置中进行燃烧，收集富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气；燃烧尾气进行圆形逆流冷却塔并在圆形逆流冷却塔内冷却；冷却后的燃烧尾气通过罗茨鼓风机加压后通过管道进入曝气装置的内去曝气器内，燃烧尾气聚集在中心轴线的一点上，聚集到一点燃烧尾气通过螺旋桨均匀的再分散到通过渗滤液入口和氮气密封装置形成气帘进入曝气装置内的渗滤液中；渗滤液与燃气尾气中的二氧化碳在曝气装置内反应，反应后的渗滤液经过自然沉降和过滤布过滤，过滤后的渗滤液穿过氮气密封装置形成气帘通过渗滤液出口流程曝气装置。

本发明的优点在于：

(1)利用二氧化碳在偏碱性的环境中与渗滤液中的钙离子作用生成碳酸钙胶体，因为碳酸钙胶体带负电荷可以吸附重金属阳离子形成沉淀。富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气曝气可以有效的去除渗滤液中的重金属。通过焚烧垃圾场的垃圾填埋气体制得富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气，气体获取容易；法简单，易操作。

(2)通过富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气曝气法去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的方法，去除渗滤液中的重金属，得到对人类无害化的肥料。避免重金属对人类健康的影响。真正的做到变废为宝，既可以解决环境污染问题又可以解决能源循环利用问题，是建设资源节约型、环境友好型社会建设的有力技术。

(3)氮气密封装置可以防止空气中的二氧化碳进入到曝气装置中。保证在第一组曝气器前曝气装置中没有碳酸钙胶体生成，以防止碳酸钙胶体降落到盘式超微孔曝气器上，堵塞曝气器，减少曝气器的使用寿命。

(4)盘式超微孔曝气器等距离的绕圆柱形容器侧面一周，曝气器沿渗滤液流动的方向倾斜45度，最后富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气聚集在中心轴线的一点上，在该点前D/2(D为圆柱形容器的直径)处安装一个螺旋桨，螺旋桨可以使聚集到一点的富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气均匀的再分散到渗滤液中。超微孔曝气器可以使气体快速、均匀的进入到渗滤液中，螺旋桨可以使聚集到一点的富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气均匀的再分散到渗滤液中。可以使二氧化碳与渗滤液中的钙离子快速的反应，快速的生成碳酸钙胶体去吸附渗滤液中的重金属。曝气器沿渗滤液流动的方向倾斜一定的角度，可以防止形成的碳酸钙沉积到曝气器上，延长曝气器的使用寿命。

(5)此方法用罗茨鼓风机给冷却后的富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气加压。罗茨鼓风机属于恒流量、高压风机。一般来说罗茨鼓风机风量比较大，压力也比较大。罗茨鼓风机各支叶轮始终由同步齿轮保持正确的相位，不会出现互相碰撞的现象，因此可以高速化，不需要内部润滑，而且结构简单，运行稳定。

(6)此方法应有灵活，可以置于提取腐殖酸前去除重金属，也可以置于提取完腐殖酸后去除重金属。工艺的技术要求低，实际操作简单、容易，占地少，无二次污染，投资费用少。

附图说明

图1是本申请的流程图；

图2为罗茨鼓风机结构示意图；

图3为自力式流量控制器原理图；

图4为止回阀原理图；

图5为曝气装置主视图；

图6为曝气装置立体图；

图中：1、调节阀，2、氮气入口，3、螺旋桨，4、渗滤液入口端，5、尾气入口，6、曝气器，7、沉淀区，8、过滤布，9、渗滤液出口端。

具体实施方式

为进一步了解该去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置和方法，下面结合附图做进一步说明。

去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置包括：火炬燃烧装置、与火炬燃烧装置相连接的圆形逆流冷却塔，圆形逆流冷却塔与曝气装置相连接；圆形逆流冷却塔与曝气装置之间的管道内设有自力式流量控制器，所述圆形逆流冷却塔与自力式流量控制器之间设有罗茨鼓风机；其特征在于：所述曝气装置包括：壳体、穿过壳体并位于壳体的中心线上的中心轴和尾气入口5；所述壳体由渗滤液入口端4、渗滤液出口端9和筒体构成，渗滤液入口端4和渗滤液出口端9内分别设有螺旋桨3；所述渗滤液入口端4和渗滤液出口端9为圆台结构，筒体为圆柱型，圆台的大圆内径与圆柱型内径相同；筒体内安装有若干曝气器组，曝气器组轴向等距设置在壳体上，所述曝气器组有若干个曝气器6构成，其圆周等距的绕圆柱形容器侧面一周，每个曝气器6沿渗滤液流动的放下倾斜45度，所述曝气器6为盘式超微孔曝气器，每个曝气器组前设有一个螺旋桨3，螺旋桨3安装在中心轴上，所述渗滤液出口端9的筒体内设有沉积区7和过滤布8；所述螺旋桨3与曝气器组的距离为圆柱型壳体内径的1/2。

在富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气曝气装置的渗滤液入口端4和渗滤液出口端9分别连接氮气密封装置；所述的氮气密封装置包括输气管道和调节阀1，调节阀1设于输气管道上，输气管道口分别设于填埋场气体燃烧尾气曝气装置的渗滤液入口端4和渗滤液出口端9。具有一定压力的氮气，通过输气管道被输送到密封预定位置形成气帘，渗滤液不受气帘影响正常流动，空气被气帘隔绝在二氧化碳曝气装置的外面，进而防止空气中的二氧化碳进入到曝气装置中。用氮气密封可以防止空气中的二氧化碳与渗滤液中的钙离子慢速的反应，生成碳酸钙絮状物，影响反应速率。

去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的方法，将收集起来的垃圾填埋气通入到火炬燃烧装置中进行燃烧，收集富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气。然后在圆形逆流冷却塔中对富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气进行冷却。用罗茨鼓风机对冷却后的富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气加压，加压后富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气通过盘式超微孔曝气器快速均匀通入到渗滤液中，盘式超微孔曝气器等距离的绕圆柱形容器侧面一周，曝气器沿渗滤液流动的方向倾斜45度，富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气可以随渗滤液流动，沉淀在盘式超微孔曝气器后方生成。可以防止生成的碳酸钙沉积到盘式超微孔曝气器上。最后富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气聚集在中心轴线的一点上，在该点前D/2(D为圆柱形容器的直径)处安装一个螺旋桨，可以使聚集到一点的富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气均匀的再分散到渗滤液中；。利用富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气中的二氧化碳与渗滤液中的钙离子生成碳酸钙胶体，用碳酸钙胶体吸附重金属；重金属自然沉降和过滤布强制去除。

Claims (5)

1.去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置，其包括：火炬燃烧装置、与火炬燃烧装置相连接的圆形逆流冷却塔，圆形逆流冷却塔与曝气装置相连接；圆形逆流冷却塔与曝气装置之间的管道内设有自力式流量控制器和逆止阀，所述圆形逆流冷却塔与自力式流量控制器之间设有罗茨鼓风机；其特征在于：所述曝气装置包括：壳体、气体进口和穿过壳体并位于壳体的中心线上的中心轴；所述壳体由渗滤液入口端、渗滤液出口端和筒体构成，渗滤液入口端和渗滤液出口端内分别设有螺旋桨；所述渗滤液入口端和渗滤液出口端为圆台结构，筒体为圆柱型，圆台的大圆内径与圆柱型内径相同；筒体内安装有若干曝气器组，曝气器组轴向等距设置在壳体上，每个曝气器组前设有一个螺旋桨，螺旋桨安装在中心轴上，所述渗滤液出口端的筒体内设有沉积区和过滤布；所述曝气装置还包括氮气密封装置，氮气密封装置包括输气管道和调节阀，调节阀设于输气管道上，输气管道口分别设于曝气装置的渗滤液入口端和渗滤液出口端内；氮气通过输气管道被输送渗滤液入口端和渗滤液出口端形成气帘，渗滤液不受气帘影响正常流动，空气被气帘隔绝在曝气装置的外面，防止空气中的二氧化碳进入到曝气装置中。

2.根据权利要求1所述的去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置，其特征在于：所述曝气器组有若干个曝气器构成，其圆周等距的绕圆柱型筒体侧面一周，每个曝气器沿渗滤液流动的方向倾斜45度。

3.根据权利要求1所述的去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置，其特征在于：所述螺旋桨与曝气器组的距离为圆柱型筒体内径的1/2。

4.根据权利要求1所述的去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的装置，其特征在于：所述曝气器为盘式超微孔曝气器。

5.去除从渗滤液中提取的腐植酸中重金属的方法，其过程如下：收集起来的垃圾填埋气通入到火炬燃烧装置中进行燃烧，收集富含二氧化碳的填埋场气体燃烧尾气；燃烧尾气进入圆形逆流冷却塔并在圆形逆流冷却塔内冷却；冷却后的燃烧尾气通过罗茨鼓风机加压后通过管道进入曝气装置的内曝气器内，燃烧尾气聚集在中心轴线的一点上，聚集到一点的燃烧尾气通过螺旋桨均匀的再分散到通过渗滤液入口和氮气密封装置形成气帘进入曝气装置内的渗滤液中；渗滤液与燃烧尾气中的二氧化碳在曝气装置内反应，反应后的渗滤液经过自然沉降和过滤布过滤，过滤后的渗滤液穿过氮气密封装置形成气帘通过渗滤液出口流出曝气装置。