CN105293662B - 渗滤液MBR+NF浓缩液中高浓度Ca2+、Mg2+去除及再利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中高浓度Ca²⁺、Mg²⁺的去除及再利用方法，本发明利用磷酸根与MBR+NF浓缩液中的Ca²⁺、Mg²⁺发生反应，生成沉淀混合物，再进行固液分离，从而达到有效去除Ca²⁺、Mg²⁺，且沉淀后上清液中残留磷酸根含量很低的目的。沉淀物通过加硝酸溶解，可用作含腐植酸水溶性肥料的原料，实现资源利用。该方法先进、实用、经济，流程及设备简单，占地少，无二次污染。

Description

渗滤液MBR+NF浓缩液中高浓度Ca2+、Mg2+去除及再利用方法

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中高浓度Ca²⁺、Mg²⁺去除及再利用方法。

背景技术

垃圾渗滤液是一类含有机物、氨氮、重金属、无机盐等复杂污染物的高浓度有机废水，是垃圾卫生填埋、焚烧、堆肥过程中的主要二次污染之一。目前渗滤液处理典型工艺为MBR+NF，该组合工艺在使处理出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中排放标准限值的同时，不可避免地产生占原液体积1/8-1/4的MBR+NF浓缩液，目前处理这种浓缩液的方法有回灌填埋场、高级氧化、回喷焚烧炉与飞灰固化和蒸发等，但这些方法都存在成本昂贵或影响处理系统稳定性等缺陷或不足，实际上难于长期稳定运行。

早期垃圾填埋场或焚烧发电厂的渗滤液含有较高浓度的二价无机盐离子如Ca²⁺、Mg²⁺等。目前已公开或授权的关于从垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中分离回收腐植酸的专利尚未注意到其的不利影响。在对渗滤液MBR+NF浓缩液膜分离回收腐植酸过程中，随着浓缩倍数的增加，浓缩液中二价盐离子浓度在原有基础上进一步升高，渗透压升高，有效推动力下降，导致膜通量下降而无法进行高倍数的浓缩，或大大提高能耗。此外，二价离子被膜截留富集在膜表面，由于过饱和而极易生成CaSO₄沉淀析出在膜表面而造成不可逆污染，进而破坏膜系统。在MBR+NF浓缩液分离回收腐植酸工艺中，膜污染关系到工艺运行的稳定性、经济性。因此，在处理料液之前，对料液进行有效的预处理，可以有效降低料液中高浓度的Ca²⁺、Mg²⁺离子，提高膜通量，减轻膜污染，以保障后续膜分离系统的分离浓缩效果、运行稳定性和经济性。本发明采用磷酸盐沉淀法去除Ca²⁺、Mg²⁺，所产生的沉淀物经溶解形成含腐植酸水溶肥料的原料，而上清液中由于Ca²⁺、Mg²⁺及磷酸盐浓度很低，非常有利于后续采用膜技术提取含腐植酸水溶肥料。

发明内容

本发明的目的在于针对含高浓度Ca²⁺、Mg²⁺的渗滤液MBR+NF浓缩液在膜技术提取含腐植酸水溶肥料过程中难于高倍数浓缩、能耗较高或硫酸钙等析出造成膜系统难于稳定运行等缺陷，提供一种利用磷酸根来沉淀去除渗滤液MBR+NF浓缩液中高浓度的Ca²⁺、Mg²⁺，并对固液分离后沉淀物进行再利用的方法。该工艺先进、实用、经济，流程及设备简单，占地少，无二次污染。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

（1）将渗滤液MBR+NF浓缩液泵入反应池，根据化学计量比n（Ca²⁺+Mg²⁺）/n（PO₄ ^3-）=1.6-1.7投加磷酸三钠，调节反应料液pH=10-11，机械搅拌反应10~15 min；

（2）将步骤（1）得到的反应混合液，通过固液分离得到吸附有腐植酸的磷酸钙、镁混合沉淀物以及上清液；渗滤液MBR+NF浓缩液经去除Ca²⁺、Mg²⁺处理后得到的上清液中Ca²⁺<250 mg/L、Mg²⁺<200 mg/L、PO₄ ^3-<20 mg/L；

（3）将步骤（2）中的沉淀物通过加入浓硝酸溶解，形成含腐植酸水溶性肥料的原料，其有机物COD浓度（主要是腐植酸）在10g/L以上；

步骤（2）中的上清液中Ca²⁺、Mg²⁺及磷酸盐含量很低，有利于其进一步膜提取腐植酸为水溶性肥料。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明中选择磷酸三钠做为沉淀剂来去除MBR+NF浓缩液中高浓度Ca²⁺、Mg²⁺，不仅降低了料液中Ca²⁺、Mg²⁺的浓度，而且形成的磷酸钙镁混合沉淀物还吸附一定量的腐植酸，沉淀物加浓硝酸调节pH溶解后，形成含有腐植酸及N、P等营养元素的溶液，可作为含腐植酸水溶肥料的原料；

（2）经过固液分离后的MBR+NF浓缩液上清液中的Ca²⁺、Mg²⁺浓度较低，且该方法引进的磷酸根浓度也很低，非常有利于后续对其采取膜技术提取腐植酸为水溶性肥料；

（3）本方法先进、实用、经济，流程及设备简单，占地少，无二次污染。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本发明用下述实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下述实施例。下面结合附图1，对本发明的工艺流程作进一步描述。

整个工艺包括磷酸盐反应系统、沉淀固液分离系统和沉淀物加浓硝酸溶解系统。具体流程为：（1）将含高浓度Ca²⁺、Mg²⁺的渗滤液MBR+NF浓缩液泵入反应系统中，按化学计量比n（Ca²⁺+Mg²⁺）/n（PO₄ ^3-）=1.64投加Na₃PO₄·12H₂O，与Ca²⁺、Mg²⁺离子反应15min，反应过程中调节反应料液的pH=10.5，产生磷酸钙、磷酸镁沉淀；（2）将反应后的混合液流入沉淀固液分离系统进行泥水分离，得到含低浓度Ca²⁺、Mg²⁺和磷酸根浓度也很低的MBR+NF浓缩液上清液和吸附有腐植酸的磷酸钙、磷酸镁沉淀物；（3）将吸附有腐植酸的磷酸钙、磷酸镁混合沉淀物加入浓硝酸（65~68%），加入体积为沉淀物体积的6-8%，调节pH=3使沉淀物溶解，溶解后溶液中有机物COD浓度大于10g/L，可作为含腐植酸水溶肥料的原料;（4）经固液分离后的MBR+NF浓缩液上清液中的Ca²⁺<250 mg/L、Mg²⁺<200 mg/L、PO₄ ^3-<20 mg/L，可进一步采用膜技术提取腐植酸为水溶性肥料。

实施例1

下面以对某生活垃圾填埋场渗滤液与垃圾焚烧厂渗滤液混合液的MBR+NF浓缩液中的Ca²⁺、Mg²⁺去除及再利用为例，进一步说明本发明。

该生活垃圾渗滤液处理厂渗滤液为垃圾填埋场与焚烧厂混合渗滤液，日产生渗滤液1500吨，采用以水质均衡作为预处理工艺，以MBR为生化主体处理工艺，以NF为深度处理工艺的处理流程。该处理厂日产生MBR+NF浓缩液约300吨，其水质如下：Ca²⁺及Mg²⁺的浓度分别为2646 mg/L和1224 mg/L，PO₄ ^3-=5 mg/L。MBR+NF浓缩液经收集池由原料泵提升至反应系统，按化学计量比n（Ca²⁺+Mg²⁺）/n（PO₄ ^3-）=1.6加入Na₃PO₄·12H₂O，反应搅拌10 min，反应时调节pH=10.9；反应后混合液流入沉淀系统进行固液分离；泥水分离后吸附有腐植酸的磷酸钙、磷酸镁混合沉淀物可通过加入约占其体积6%的浓硝酸（65~68%）溶解，有机物COD浓度（主要是腐植酸）为11.2g/L，N、P等大量营养元素的浓度均为16g/L，可作为含腐植酸的水溶肥料的原料；固液分离后的上清液中Ca²⁺和Mg²⁺的浓度分别为52 mg/L和88 mg/L，而PO₄ ^3-<10 mg/L，这样极大的降低了MBR+NF浓缩液中Ca²⁺、Mg²⁺的浓度，且残留的磷酸根的浓度极低，有利于对上清液进一步膜提取为含腐植酸水溶性肥料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中高浓度Ca²⁺、Mg²⁺去除及再利用方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）将垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液，泵入反应系统，调节料液pH，根据料液中钙、镁离子的浓度，加入磷酸三钠，机械搅拌反应；机械搅拌反应的时间为10~15 min，n（Ca²⁺+Mg²⁺）/n（PO₄ ^3-）=1.6-1.7，料液pH=10-11；反应后的泥水混合液经固液分离，得到沉淀物和上清液；采用膜提取上清液中的腐植酸作为水溶性肥料；所述的垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液中，Ca²⁺>1000 mg/L，Mg²⁺>800 mg/L；固液分离后的上清液中Ca²⁺< 250mg/L，Mg²⁺<200 mg/L，PO₄ ^3-<20mg/L；

2）在步骤1）所得的沉淀物中加入浓硝酸将沉淀物溶解，作为含腐植酸水溶性肥料的原料，该原料中有机物COD浓度为10g/L以上。