CN105347457B - 一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法 - Google Patents

一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，它涉及垃圾渗滤液的处理方法。本发明的处理方法：将催化剂丙酮酸和氧化剂过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)加入到垃圾渗滤液中，搅拌，反应，再进行生物处理，即完成垃圾渗滤液处理。本发明中丙酮酸催化过氧化物产生双环氧中间体，双环氧中间体进一步与过氧化物反应产生单线态氧和丙酮酸，生成的丙酮酸继续催化过氧化物，在反应中起循环催化的作用，生成的高活性单线态氧，快速作用于垃圾渗滤液中的难降解有机污染物，将其转化成小分子可被生物降解的化合物，提高可生化性。本发明的特点：处理效率高，不产生有毒有害副产物，催化剂丙酮酸和氧化剂过氧化物绿色、安全、无毒副作用，反应受水体条件影响小。

Description

一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾渗滤液的处理方法，具体涉及一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术
垃圾渗滤液是一种成分复杂、毒性大、色泽深、有恶臭、水质水量变化大的高浓度有机废水，其中含有许多的重金属、“三致”物质和内分泌干扰物质等，如果不进行有效处理会严重污染地下水和土壤，甚至破坏生态系统，危害人类身体健康。
生物处理法因其具有运行成本低和处理效果好而被广泛应用于垃圾渗滤液的处理，但随着垃圾填埋时间的增加，垃圾渗滤液中氨氮浓度越来越高，腐殖酸等难生物降解的大分子物质增多，废水的可生化性越来越差，采用生物技术进行处理效果不理想，出水很难达到国家排放标准。因此，对垃圾渗滤液的处理研究已成为国内外环境工程领域的热点与难点。
化学氧化法由于工艺简便，污染物去除效率高，受水质水量变化影响小，出水水质稳定，受到越来越多的关注。尤其是能够破坏腐殖酸等大分子难降解化合物的稳定结构，使其转化成小分子易被生物降解的化合物，提高废水的可生化性，还能起到脱色除臭的效果，且不受重金属、盐和水质变化的影响，在处理高浓度垃圾渗滤液方面有很好的应用前景。
单线态氧(1O2)是一种处于激发态的分子氧，与超氧自由基(O2 -·)、羟基自由基(·OH)、硫酸根自由基(SO4 ·-)等活性氧物种类似，化学性质活泼、不稳定，在自然界中广泛存在，是化学、环境、医学等领域最长涉及的活性氧之一，具有氧化能力强、反应活性高、存活时间短、氧化后不产生有毒有害副产物等特点，属于绿色、环境友好型氧化剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法。解决生物处理方法中可生化性低，处理效率不高，出水很难达到国家排放标准等的问题。
本发明的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法是通过以下步骤实现的：将催化剂与氧化剂按摩尔比为1:(1～10)的比例加入到待处理的垃圾渗滤液中，控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为500～10000mg/L，反应时间为60～240min，水在处理过程中保持搅拌状态，将处理后的水进行生物处理，即完成所述的利用单线态氧处理垃圾渗滤液；其中，所述的催化剂为丙酮酸；所述的氧化剂为过氧化物。
本发明的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法的原理如下：首先，丙酮酸催化过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)产生双环氧中间体；然后，双环氧中间体进一步与过氧化物反应产生单线态氧(1O2)和丙酮酸，同时双环氧中间体也会发生自分解产生单线态氧(1O2)和丙酮酸，生成的丙酮酸继续催化过氧化物，在反应中起循环催化的作用；生成的单线态氧具有很强的氧化能力，可以快速作用于垃圾渗滤液中的难降解有机污染物，将其转化成小分子可被生物降解的化合物，提高废水的可生化性。具体反应机理见图1。
本发明的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，具有如下优点：
(1)环境友好型氧化剂单线态氧(1O2)反应活性高，对垃圾渗滤液中的难降解有机污染物的氧化降解效率高，能够将其转化成小分子可被生物降解的化合物，提高废水的可生化性，处理后不产生有毒有害副产物。
(2)丙酮酸作为生物体基本代谢的中间产物之一，是葡萄糖糖酵解的最终产物，被广泛用于食品加工等过程，因此，丙酮酸作为催化剂，安全可靠，无毒副作用。
(3)丙酮酸能够与垃圾渗滤液中大量存在的钙镁离子(Ca2+、Mg2+)形成络合物丙酮酸盐(丙酮酸钙、丙酮酸镁)，由于丙酮酸络合钙镁离子后增强了羧酸官能团的吸电子能力，因此丙酮酸盐催化过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)的能力比丙酮酸更强。
(4)绿色氧化剂过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)作为粉末状固体，化学性质稳定，运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行，反应后不产生有毒有害副产物。
(5)反应pH适用范围宽，受水质水量影响小。
附图说明
图1为本发明的反应机理图；
图2为实施例1中垃圾渗滤液COD的去除曲线图；其中，■表示COD的浓度变化。□表示COD的去除率。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法是通过以下步骤实现的：将催化剂与氧化剂按摩尔比为1:(1～10)的比例加入到待处理的垃圾渗滤液中，控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为500～10000mg/L，反应时间为60～240min，水在处理过程中保持搅拌状态，将处理后的水进行生物处理，即完成所述的利用单线态氧处理垃圾渗滤液；其中，所述的催化剂为丙酮酸；所述的氧化剂为过氧化物。
本实施方式的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法的原理如下：首先，丙酮酸催化过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)产生双环氧中间体；然后，双环氧中间体进一步与过氧化物反应产生单线态氧(1O2)和丙酮酸，同时双环氧中间体也会发生自分解产生单线态氧(1O2)和丙酮酸，生成的丙酮酸继续催化过氧化物，在反应中起循环催化的作用；生成的单线态氧具有很强的氧化能力，可以快速作用于垃圾渗滤液中的难降解有机污染物，将其转化成小分子可被生物降解的化合物，提高废水的可生化性。具体反应机理见图1。
本实施方式的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法优点：(1)环境友好型氧化剂单线态氧(1O2)反应活性高，对垃圾渗滤液中的难降解有机污染物的氧化降解效率高，能够将其转化成小分子可被生物降解的化合物，提高废水的可生化性，处理后不产生有毒有害副产物。(2)丙酮酸作为生物体基本代谢的中间产物之一，是葡萄糖糖酵解的最终产物，被广泛用于食品加工等过程，因此，丙酮酸作为催化剂，安全可靠，无毒副作用。(3)丙酮酸能够与垃圾渗滤液中大量存在的钙镁离子(Ca2+、Mg2+)形成络合物丙酮酸盐(丙酮酸钙、丙酮酸镁)，由于丙酮酸络合钙镁离子后增强了羧酸官能团的吸电子能力，因此丙酮酸盐催化过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)的能力比丙酮酸更强。(4)绿色氧化剂过氧化物(过一硫酸盐、过碳酸盐)作为粉末状固体，化学性质稳定，运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行，反应后不产生有毒有害副产物。(5)反应pH适用范围宽，受水质水量影响小。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述过氧化物为过一硫酸盐、过碳酸盐中一种或几种按任意比混合的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过一硫酸盐为过一硫酸钠(NaHSO5)、过一硫酸钾(KHSO5)、过一硫酸铵(NH4HSO5)、过一硫酸钙(Ca(HSO5)2)、过一硫酸镁(Mg(HSO5)2)中的一种或几种按任意比混合的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过碳酸盐为过碳酸钠(Na2CO4)、过碳酸钾(K2CO4)中的一种或两种按任意比混合的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～9)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～8)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～7)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～6)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～5)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～4)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～3)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：催化剂与氧化剂摩尔比为1:2。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～10000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～9000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～8000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～7000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～6000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～5000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～4000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～3000mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应时间为60～200min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应时间为60～180min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应时间为60～160min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应时间为60～150min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应时间为60～130min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应时间为60～100min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：反应时间为60～80min。其它与具体实施方式一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将催化剂丙酮酸和氧化剂过一硫酸钾按照摩尔比为2:5的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD的浓度为12000mg/L，控制过一硫酸钾在待处理垃圾渗滤液中的浓度为1000mg/L，水力反应停留时间为180min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成利用单线态氧处理垃圾渗滤液。
本实施例的COD去除效果见图2，由图2可知，反应180min，COD的剩余浓度约为1200mg/L(■)，去除率达到90％(□)，由此可见，本实施例在处理垃圾渗滤液方面具有比较突出的优势。
实施例2
本实施例的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将催化剂丙酮酸和氧化剂过一硫酸钾按照摩尔比为2:4的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD的浓度为12000mg/L，控制过一硫酸钾在待处理垃圾渗滤液中的浓度为2000mg/L，水力反应停留时间为180min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成利用单线态氧处理垃圾渗滤液。
实施例3
本实施例的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将催化剂丙酮酸和氧化剂过一硫酸钾按照摩尔比为2:6的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD的浓度为12000mg/L，控制过一硫酸钾在待处理垃圾渗滤液中的浓度为3000mg/L，水力反应停留时间为180min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成利用单线态氧处理垃圾渗滤液。
实施例4
本实施例的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将催化剂丙酮酸和氧化剂过一硫酸钾按照摩尔比为2:3的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD的浓度为12000mg/L，控制过一硫酸钾在待处理垃圾渗滤液中的浓度为1000mg/L，水力反应停留时间为180min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成利用单线态氧处理垃圾渗滤液。
实施例5
本实施例的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将催化剂丙酮酸和氧化剂过一硫酸钾按照摩尔比为2:7的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD的浓度为12000mg/L，控制过一硫酸钾在待处理垃圾渗滤液中的浓度为2000mg/L，水力反应停留时间为180min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成利用单线态氧处理垃圾渗滤液。

Claims (9)

1.一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于它是按照以下方式进行的：
将催化剂与氧化剂按摩尔比为1:(1～10)的比例加入到待处理的垃圾渗滤液中，控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为500～10000mg/L，反应时间为60～240min，水在处理过程中保持搅拌状态，将处理后的水进行生物处理，即完成所述的利用单线态氧处理垃圾渗滤液；其中，所述的催化剂为丙酮酸；所述的氧化剂为过氧化物；过氧化物为过一硫酸盐、过碳酸盐中一种或几种按任意比混合的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于过一硫酸盐为过一硫酸钠、过一硫酸钾、过一硫酸铵、过一硫酸钙、过一硫酸镁中的一种或几种按任意比混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于过碳酸盐为过碳酸钠、过碳酸钾中的一种或两种按任意比混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～8)。
5.根据权利要求4所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～6)。
6.根据权利要求5所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于催化剂与氧化剂摩尔比为1:(1～3)。
7.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为1000～10000mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于控制过氧化物在垃圾渗滤液中的浓度为2000～10000mg/L。
9.根据权利要求1所述的一种利用单线态氧处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于反应时间为60～200min。
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