CN105217845A - 一种垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度处理方法包括：将垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水与酸碱度调节剂混合，调节酸碱度；所述酸碱度调节剂为含钙的碱性化合物；将双氧水和多孔吸附材料与所述步骤a)调节酸碱度后的尾水混合，并向所述混合后的尾水中通入臭氧进行曝气处理；将经过步骤b)曝气处理后的尾水通过反渗透膜进行过滤，得到处理后的尾水。本发明提供的方法能够深度、快速的处理垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水，效果优异。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度处理方法。
背景技术
卫生填埋是发展中国家和发达国家最常用的垃圾处置技术，而在填埋过程中，垃圾填埋场的数量越来越多，且运行的时间越来越久，由于降水，地下水的涌入，垃圾的自身分解，随之产生了垃圾渗滤液。
近年来，垃圾渗滤液的产量越来越多，其特点为有机物含量高，水质变化大，含有一定量的重金属等污染物质。虽然《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889－2008)明确要求2011年7月1日后所有在建和新建填埋场渗滤液需就地处理达标排放，但国内仍有部分在用填埋场渗滤液采用场外处理方式，单独依靠和使用某一种工艺处理垃圾渗滤液难以达到排放要求，需进行多级联合处理。
当前，较为常见的是生物处理与膜技术相结合的处理工艺，其中包括MBR+双膜法(NF+RO)，UASB+A/O+MBR+NF/RO工艺，由于处理效果好被广泛的运用到渗滤液的处理中，是处理城市垃圾渗滤液较理想的工艺选择。目前，该工艺在我国大多数垃圾填埋场渗滤液处理中得到广泛应用。然而，在达标排放膜滤清水的同时，该工艺也不可避免的产生了一批经生物降解后又被反渗透膜所截留下来的残余液，称之为垃圾渗滤液膜滤浓缩液。该技术处理成本高且膜易被污染，且产生的渗滤液浓缩液集中了腐殖酸、蛋白质和小分子有毒化合物等，除此之外，渗滤液浓缩液还集中了高浓度的盐分。故膜分离技术处理渗滤液的引进受到了广泛国内外学者的争议与质疑。
而矿化垃圾床处理渗滤液技术是一项以废治废的技术，其利用微生物与垃圾基质吸附-分解有机物，吸附-转化重金属与氮类污染物受到了广泛关注，该处理技术价格低廉且能处理大部分污染物，极大程度的降低了后续处理负荷，但也存在尾水不能达到GB16889-2008的排放标准。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够深度处理垃圾渗液生物处理后尾水的处理方法，使尾水达标。
为解决以上技术问题，本申请提供的一种垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度处理方法，包括：
a)将垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水与酸碱度调节剂混合，调节酸碱度；所述酸碱度调节剂为含钙的碱性化合物；
b)将双氧水和多孔吸附材料与所述步骤a)调节酸碱度后的尾水混合，并向所述混合后的尾水中通入臭氧进行曝气处理；
c)将经过步骤b)曝气处理后的尾水通过反渗透膜进行过滤，得到处理后的尾水。
优选的，所述酸碱度调节剂为氧化钙或氢氧化钙。
优选的，所述多孔吸附材料为生物活性炭、多孔陶器和泡沫金属中的一种或多种。
优选的，所述多孔吸附材料为改性生物活性炭。
优选的，所述改性生物活性炭的制备方法为：
将活性炭冲洗后，用稀氢氧化钠溶液浸泡24小时，再用蒸馏水洗涤至中性后用稀硝酸浸泡24小时，最后再用蒸馏水洗涤至中性，干燥后使用。
优选的，步骤b)中所述双氧水与所述尾水的重量比为(0.1-2.5):100。
优选的，步骤b)中所述多孔吸附材料的重量与尾水体积的比为(25-55)：1。
优选的，步骤b)中所述臭氧的流量与所述尾水体积比为(0.5-20)：1。
优选的，步骤b)中曝气处理时间为2-30min。
优选的，步骤b)中所述双氧水和所述尾水的重量比为(0.5-1.5):100；所述多孔吸附材料与尾水的重量体积比为(35-45)：1；所述臭氧的流量与所述尾水的体积比为(1-10)：1。
本发明提供了一种垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度处理方法包括：将垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水与酸碱度调节剂混合，调节酸碱度；所述酸碱度调节剂为含钙的碱性化合物；将双氧水和多孔吸附材料与所述步骤a)调节酸碱度后的尾水混合，并向所述混合后的尾水中通入臭氧进行曝气处理；将经过步骤b)曝气处理后的尾水通过反渗透膜进行过滤，得到处理后的尾水。首先本发明通过使用钙的碱性化合物作为酸碱度调节剂，所述尾水中存在大量碳酸根，而碳酸根的存在对羟基自由基产生清除效应，pH在大于8以上可使得碳酸氢根转化为碳酸根，钙离子能将尾水中的碳酸根离子沉淀后生成碳酸钙，而生成的碳酸钙给羟基自由基反应提供结合位点，提高了羟基自由基的利用率，从而加快了反应速率，起到了催化反应的作用，而H2O2协同臭氧能使体系产生更多的羟基自由基，起到强化氧化的作用。因此，O3/H2O2体系降解有机污染物的机理主要是O3分子自身和生成的羟基自由基的共同氧化作用。另外，臭氧不稳定，易分解，而多孔吸附材料比较面积大，多孔吸附材料因为具有较大的比表面积和良好的吸附性能，而且有研究表明，水溶液中活性炭可促进臭氧分解产生羟基自由基，具有一定的催化活性。故添加活性炭能连续的提高羟基自由基的产量，从而达到更好的处理效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的处理系统示意图；
图2为本发明实施例提供的改性后的生物活性炭放大三万倍的电镜图；
图3为本发明实施例提供的改性后的生物活性炭放大一万倍的电镜图；
图4为本发明实施例提供的生物活性炭放大三万倍的电镜图；
图5为本发明实施例提供的生物活性炭放大一万倍的电镜图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
以下对本身申请文件中出现的名词进行解释：
垃圾的处理主要有三种方式：填埋、堆肥、焚烧
垃圾填埋场：垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，垃圾卫生填埋场因为成本低、卫生程度好近年来在国内被广泛应用。
垃圾渗滤液：垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机尾水。
深度处理：生物处理垃圾渗滤液能去除大部分污染物，但对于生物无法处理的大分子有机物还需要后续深度处理。
垃圾填埋场渗滤液生物法处理后尾水较垃圾渗滤液水质指标的特征在于各项指标的值都比较低(见表1)，由于前期是好氧、厌氧的组合生物工艺，故氨氮与总氮较渗滤液都非常低，其中有机物主要为腐殖酸等大分子物质，其他小分子含量较低。
表1垃圾填埋场渗滤液生物法处理后尾水指标
所以使用常规方法已经无法很好的将所述尾水进行处理，而所述尾水直接排放又会不断的影响土壤，破坏环境。所以需要一种快速可行的方法进行处理。
本申请具体实施方式采用以下处理方法来处理，一种垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度处理方法，包括：
a)将垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水与酸碱度调节剂混合，调节酸碱度；所述酸碱度调节剂为含钙的碱性化合物。
b)将双氧水和多孔吸附材料与所述步骤a)调节酸碱度后的尾水混合，并向所述混合后的尾水中通入臭氧进行曝气处理；
c)将经过步骤b)曝气处理后的尾水通过反渗透膜进行过滤，得到处理后的尾水。
按照本发明提供的方法，首先将尾水进行碱化处理，即将尾水的酸碱度调节至碱性，优选的所述碱性对应的pH值为8-13。将尾水调成碱性的是因为碱性条件下更有益于臭氧，双氧水的反应。按照本发明，调节所述尾水优选使用的酸碱度调节剂为钙的碱性化合物，更优选为氧化钙或氢氧化钙，由于所述尾水中存在大量碳酸根，而碳酸根的存在对羟基自由基产生清除效应，pH在大于8以上可使得碳酸氢根转化为碳酸根，钙离子能将尾水中的碳酸根离子沉淀后生成碳酸钙，而生成的碳酸钙给羟基自由基反应提供结合位点，提高了羟基自由基的利用率，从而加快了反应速率。
酸碱度调整完成后，需要进行臭氧曝气，本发明所述的调整酸碱度处理优选在曝气池或其他形式的曝气装置中，例如图1所示的实验室的处理系统反应器中操作，包括：1氧气储藏装置，2转子流量计，3臭氧发生器，反应器4，磁力搅拌器5，出水口6，臭氧分析仪7,0.1M碘化钾吸收瓶8和9；将尾水注入反应器4中，按照所述尾水的体积和重量在所述反应器中加入双氧水、所述反应器中填充有多孔吸附材料，并且向反应器中通入臭氧，进行曝气处理。处理后的尾水通过出水口6排出，多余的臭氧由碘化钾吸收瓶吸收。
按照本发明，所述双氧水与所述尾水的重量比优选为(0.1-2.5):100，也可以表示为双氧水用量的重量百分比为0.1wt％-2.5wt％。本发明对使用的双氧水浓度没有具体限制，所述双氧水的用量比例或百分比均是由其中的H2O2化合物的重量与尾水重量的比值；所述多孔吸附材料的重量与尾水体积的比为(25-55)：1。所述臭氧的流量与所述尾水体积比为(0.5-20)：1。其中臭氧的流量单位优选是g/h，所述尾水的体积单位优选为L；多孔吸附材料和双氧水以及尾水的重量单位优选为g，所述尾水的体积单位优选为L。更进一步的，为了提高所述尾水的处理效果，优选的所述双氧水和所述尾水的重量比为(0.5-1.5):100；所述多孔吸附材料与尾水的重量体积比为(35-45)：1；所述臭氧的流量与所述尾水的体积比为(1-10)：1。按照本发明，所述多孔吸附材料优选为改性生物活性炭、泡沫金属和多孔陶器微球中的一种或多种，更优选为改性的生物活性炭。由于双氧水和臭氧都不稳定，而多孔吸附材料的比表面积均较大，在所述多孔吸附材料的表面可加速双氧水和臭氧的分解，从而更快的降解有机污染物。
按照本发明，所述改性生物活性炭的制备方法为：：将活性炭冲洗后，用稀氢氧化钠浸泡24小时，蒸馏水洗涤至中性后再用稀硝酸浸泡24小时，最后再用蒸馏水洗涤至中性，干燥后使用。所述稀氢氧化钠和所述稀硝酸的质量浓度为5％。
按照本发明所述臭氧的流量与所述尾水的体积比为(1-50)：1。所述尾水曝气处理时间为2-30min，优选为5-20min，更有选为10-15min，最优选为12-13min。按照本发明所述臭氧能与垃圾填埋场渗滤液生物处理尾液中有机物发生亲电反应、亲核反应等加成反应，且臭氧氧化处理后的尾水无任何污泥(沉淀)，在氧化的过程中，臭氧能迅速与尾水中的有机物发生反应，而尾水中的有机物转化为臭氧化中间产物、碳酸根和碳酸氢根，在臭氧曝气的步骤中加入双氧水能提高臭氧的利用率，H2O2协同臭氧能使体系产生更多的羟基自由基，且提高体系羟基自由基的活性，起到强化氧化的作用，加速氧化尾水中的有机污染物发生反应。
臭氧处理垃圾填埋场渗滤液生物处理尾液是将尾水中有毒有害的有机物分解为烷烃等饱和的加成产物，这一过程的实质为将有毒有害的物质变为无毒或者低毒的物质，臭氧能作为高浓度有机尾水的预处理工艺，臭氧分解有机物后，有机物转化为碳酸根、碳酸氢根和臭氧加成中间产物等小分子化合物，这些物质的存在不利于化学反应的继续进行。
利用二次反渗透发进行最后的处理，过滤剩余的物质，可作为深度处理，按照本发明，所述反渗透使用反渗透膜为常规反渗透膜，工艺为常规工艺，本发明并不做详细赘述。
至此，垃圾填埋场渗滤液生物处理尾液完全转化为符合排放标准的水进行排放。
以下为本发明具体实施例，详细阐述本发明具体方案。
(1)调节尾水pH值，使pH达到10；
(2)调节pH值后的尾水加入双氧水，搅拌均匀后，移入曝气槽进行臭氧曝气处理，使曝气槽内填充活性炭。所述双氧水添加量为尾水质量的0.1％～2.5％，臭氧总投量为20g/h/L，水力停留反应时间为30min，活性炭投量为40g/L。
(3)经步骤(2)处理后的尾水进行反渗透过滤操作。
实施例一：双氧水加入量
采用上述处理方式，其他条件一样，仅设置双氧水的加入量不同，分别进行尾水的处理，检测标准执行中华人民共和国国家标准GB16889-2008的排放标准，所得检测结果见下表：
表一双氧水条件控制后尾水处理前后的检测结果(1)
表二双氧水条件控制后尾水处理前后的检测结果(2)
实施例二：臭氧总投量
采用上述处理方式，其他条件一样，双氧水用量为1.5wt％，仅设置臭氧总投量不同，分别进行尾水的处理，检测标准执行中华人民共和国国家标准GB16889-2008的排放标准，所得检测结果见下表：
表三臭氧条件控制后尾水处理前后的检测结果(1)
表四臭氧条件控制后尾水处理前后的检测结果(2)
实施例三活性炭投入量
采用上述处理方式，其他条件一样，双氧水用量为1.0wt％，臭氧投量为5g/h/L仅设置改性的生物活性炭投入量不同，分别进行尾水的处理，检测标准执行中华人民共和国国家标准GB16889-2008的排放标准，所得检测结果见下表：
表五活性炭条件控制后尾水处理前后的检测结果(1)
表六活性炭条件控制后尾水处理前后的检测结果(2)
由于实施例3中使用的都是生物改性的活性炭，通过图2～图5所示的电镜图中可以看出，改性后活性炭孔洞结构更加丰富，比表面积更大，故改性后活性炭更加利于催化反应的进行，所以效果更好。
通过实施例结果比较，由于本发明使用了臭氧作为主要的氧化介质，通过双氧水以及多孔吸附材料的促进作用，这样的方式比现有比较例的效果近似或优于比较例，说明本发明提供的方法具有很好的发展潜力，能够在垃圾填埋场渗滤液生物处理尾液处理中发挥重大作用，具有显著的技术进步。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度处理方法，其特征在于，包括：
a)将垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水与酸碱度调节剂混合，调节酸碱度；所述酸碱度调节剂为含钙的碱性化合物；
b)将双氧水和多孔吸附材料与所述步骤a)调节酸碱度后的尾水混合，并向所述混合后的尾水中通入臭氧进行曝气处理；
c)将经过步骤b)曝气处理后的尾水通过反渗透膜进行过滤，得到处理后的尾水。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述酸碱度调节剂为氧化钙或氢氧化钙。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述多孔吸附材料为生物活性炭、多孔陶器和泡沫金属中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述多孔吸附材料为改性生物活性炭。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述改性生物活性炭的制备方法为：
将活性炭冲洗后，用稀氢氧化钠溶液浸泡24小时，再用蒸馏水洗涤至中性后用稀硝酸浸泡24小时，最后再用蒸馏水洗涤至中性，干燥后使用。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述双氧水与所述尾水的重量比为(0.1-2.5):100。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤b)中所述多孔吸附材料的重量与尾水体积的比为(25-55)：1。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤b)中所述臭氧的流量与所述尾水体积比为(0.5-20)：1。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤b)中曝气处理时间为2-30min。
10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤b)中所述双氧水和所述尾水的重量比为(0.5-1.5):100；所述多孔吸附材料与尾水的重量体积比为(35-45)：1；所述臭氧的流量与所述尾水的体积比为(1-10)：1。
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