CN106145452A - 一种处理垃圾渗滤液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理垃圾渗滤液的方法，包括如下步骤：(1) 将垃圾渗滤液的pH调节至中性，加入混凝剂进行混凝沉淀反应，固液分离出上清液；(2) 将上清液的pH调节至5~7后加入过硫酸盐，加入纳米Fe3O4分散液作为催化剂，搅拌反应0.5~2h，即完成垃圾渗滤液的处理。该方法处理垃圾渗滤液操作简单，工艺步骤少，可以达到很好的处理效果。

Description

一种处理垃圾渗滤液的方法
技术领域
本发明涉及一种处理垃圾渗滤液的方法，属于环境保护技术领域。
背景技术
垃圾渗滤液是垃圾在卫生填埋过程中形成的一种难以直接降解的有机废水，具有色度大、有机物浓度高且种类复杂、氨氮和重金属的含量都较高等特性。目前对垃圾渗滤液原液最常用的处理方法为生物法。生物法是污水处理技术中一种较为成熟可靠的方法，但随着填埋年龄的增加，垃圾渗滤液中的BOD5/COD比值较低，单纯的生物工艺处理后的渗滤液尾水达不到排放标准，通常生物法多与其他方法组合工艺处理垃圾渗滤液。
混凝法较为成熟、操作简单、易管理，作为一种预处理技术可以有效降低后续处理工艺的负荷，能有效去除悬浮或胶体状的有机物，对分子量较大的有机物可以完全去除。混凝剂对溶液的pH要求较高，若处理不当则会造成混凝效果严重下降，且出水COD一般达不到生活垃圾渗滤液的排放标准。
高级氧化法，能够产生强氧化性自由基对有机污染物进行降解。Fenton试剂是一种较为常见的高级氧化技术，具有操作过程简单、无须复杂设备等优点。但Fenton试剂也有其不足之处，如H2O2利用率不高，H2O2是液体不利于运输且价格较高；体系反应的最佳pH值在2~4之间，以致反应前通常需调节pH值；反应后生成的铁离子的分离进一步使得处理费用较高等。为克服羟基自由基反应的不足，利用具有同等氧化能力的硫酸根自由基降解有机污染物成为当前的研究热点。
发明内容
本发明目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种用混凝剂协同硫酸根自由基处理垃圾渗滤液的方法，通过混凝工艺和基于硫酸根自由基的高级氧化工艺有机结合，从而形成一种高色度去除率和高COD去除率、氧化剂充分利用、工艺简单且能在较宽的pH范围内(pH 2.0~7.0)对垃圾渗滤液实现高效处理的方法。
本发明的技术方案是，提供一种处理垃圾渗滤液的方法，包括如下步骤：
(1) 将垃圾渗滤液的pH调节至中性，加入混凝剂进行混凝沉淀反应，固液分离出上清液；
(2) 将上清液的pH调节至5~7后加入过硫酸盐，再加入纳米Fe3O4分散液作为催化剂，搅拌，反应0.5~2h，即完成垃圾渗滤液的处理。
进一步地，所述混凝剂为聚丙烯酰胺、聚硅酸铝铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铝或聚合氯化铝中的一种或任意几种组合。
进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种。
进一步地，所述过硫酸盐的投加量与12COD0的质量比为1~2，其中12COD0表示12倍的初始COD值。
进一步地，步骤（2）中，所述纳米Fe3O4与过硫酸盐的摩尔比为1:1~5:1。
本发明中利用纳米Fe3O4催化过硫酸盐属于类Fenton方法，利用Fe3O4中FeO的二价铁与过硫酸根发生反应（反应式1）产生具有强氧化还原电位的硫酸根自由基，降解垃圾渗滤液中难降解有机污染物，同时可提高废水的可生化性。
Fe2+ + S2O8 2- → Fe3+ + SO4 2- + SO4 ·- (1)
本发明与现有技术相比较，具有如下优点：
1. 本发明处理垃圾渗滤液在中性及弱酸环境下（pH=5~7）即可达到较好效果，避免Fenton试剂所需pH在2~4的酸性环境对设备造成的损害，并降低了处理成本；
2. 本发明利用Fe3O4活化过硫酸盐产生硫酸根自由基，催化剂Fe3O4属于纳米级别，比表面积大，大幅度提高了氧化剂过硫酸盐的利用率；
3. 本发明的催化剂的制备条件也较为简单且耗能较低，催化氧化降解反应后剩余的催化剂容易从体系中去除，具有较大的应用前景。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
取某垃圾填埋的垃圾渗滤液，水质情况如下：COD = 1832~2370mg/L；色度 1000倍；pH6.9~7.8。取500mL该垃圾渗滤液进行处理；其中说明书中的COD均指CODcr。
以下实施例使用的催化剂纳米Fe3O4分散液的制备方法：配置浓度均为1.0mol/L的10mL硫酸亚铁溶液及10mL氯化铁溶液，两种铁溶液充分混合后加热至60℃；在140W功率超声条件下和60℃的水浴条件下，将加热后的铁盐混合溶液逐滴加入到45mL的浓度为3mol/L的氨水溶液中，反应30min得到均匀的悬浊液；冷却至室温，利用磁力分选将悬浊液中生成的Fe3O4分离出来，用去离子水将Fe3O4清洗至中性，最后将得到的Fe3O4分散在50mL去离子水中即形成纳米Fe3O4分散液。
实施例一：
垃圾渗滤液过滤后进入混凝单元，利用硫酸将其pH值调节至7.5左右。在150rpm的搅拌速度下加入混凝剂聚合硫酸铁（PFS），投加量为660mg/L。反应15min后静置沉池，对上清液的COD及色度进行测定分析。
混凝沉淀处理后的垃圾渗滤液（上清液）进入氧化单元进行处理，将垃圾渗滤液pH调节至5.5左右。向渗滤液中加入过硫酸盐（PS），其投加量为PS:12COD0=1.25（质量比），待过硫酸盐溶解完全后加入Fe3O4催化剂分散液，投加量为Fe3O4:PS=2（摩尔比），转速为150rpm，温度为室温25℃。搅拌反应60min后静置5~10min，取上部澄清液并测定其COD值及色度。
处理后出水COD为377.01mg/L，去除率达到82.3%，色度去除率为98.2%。
实施例二：
垃圾渗滤液过滤后进入混凝单元，利用硫酸将其pH值调节至7.5左右。在150rpm的搅拌速度下加入混凝剂聚合硫酸铁（PFS），投加量为660mg/L。反应8min后加入浓度为5mg/L的阳离子型混凝剂聚丙烯酰胺（PAM）作为助凝剂，反应10min后静置沉淀，对上清液的COD及色度进行测定分析。
混凝沉淀处理后的垃圾渗滤液（上清液）进入氧化单元进行处理，将垃圾渗滤液pH调节至6.0左右。向渗滤液中加入过硫酸盐，其投加量为PS:12COD0=1.2（质量比），待过硫酸盐溶解完全后加入Fe3O4催化剂分散液，投加量为Fe3O4:PS=2（摩尔比），转速为150rpm，温度为室温25℃。搅拌反应60min后静置5~10min，取上部澄清液并测定其COD值及色度。
处理后出水COD为215.82mg/L，去除率高达89.1%，色度去除率为99.1%。
实施例三：
垃圾渗滤液过滤后进入混凝单元，利用硫酸将其pH值调节至7.5左右。在150rpm的搅拌速度下加入混凝剂聚合氯化铝（PAC），投加量为750mg/L。反应8min后加入浓度为15mg/L的阳离子型混凝剂聚丙烯酰胺（PAM）作为助凝剂，反应10min后静置沉淀，对上清液的COD及色度进行测定分析。
混凝沉淀处理后的垃圾渗滤液（上清液）进入氧化单元进行处理，将垃圾渗滤液pH调节至6.0左右。向渗滤液中加入过硫酸盐，其投加量为PS:12COD0=1.50（质量比），待过硫酸盐溶解完全后加入Fe3O4催化剂分散液，投加量为Fe3O4:PS=2（摩尔比），转速为150rpm，温度为室温25℃。搅拌反应60min后静置5~10min，取上部澄清液并测定其COD值及色度。
处理后出水COD为305.22mg/L，去除率高达86.55%，色度去除率为98.5%。
对比例一：芬顿法处理垃圾渗滤液
1、利用本发明方法处理垃圾渗滤液：按实施例1的步骤工艺进行；
2、利用混凝剂结合Fenton试剂处理垃圾渗滤液：将混凝剂聚合硫酸铁（PFS）按与实施例1的投加量为660mg/L加入渗滤液中，反应15min后静置沉池。将沉淀后上清液的pH调节至3左右，投加与实施例1中过硫酸盐相同摩尔数的FeSO4和H2O2，反应3h后投入碱，将混合液pH调节至7~8，加入PAM絮凝沉淀。
处理后出水COD为410.80mg/L，去除率达到80.71%，色度去除率为90.3%。处理效果与实施例1相差并不大，但该方法中Fenton试剂需要pH=3的酸性环境对反应设备有较大的损害，反应时间较长且H2O2的利用率不高。Fenton反应后又需调节pH值至中性，添加絮凝剂产生较多污泥，增加了垃圾渗滤液的处理成本。
对比例二：单独使用纳米Fe3O4处理垃圾渗滤液
1、利用本发明方法处理垃圾渗滤液：按实施例1的步骤工艺进行；
2、单独纳米Fe3O4催化过硫酸盐处理垃圾渗滤液：直接将垃圾渗滤液pH调节至5.5左右，加入与实施例1相同数量的过硫酸盐和纳米Fe3O4，转速为150rpm，温度为室温25℃。搅拌反应60min后静置5~10min，取上部澄清液并测定其COD值及色度。
处理后出水COD为960.82mg/L，去除率达到54.89%，色度去除率为80.2%。处理效果显著差于实施例1的处理效果。

Claims (5)

1.一种处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将垃圾渗滤液的pH调节至中性，加入混凝剂进行混凝沉淀反应，固液分离出上清液；
(2) 将上清液的pH调节至5~7后加入过硫酸盐，再加入纳米Fe3O4分散液作为催化剂，搅拌，反应0.5~2h，即完成垃圾渗滤液的处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混凝剂为聚丙烯酰胺、聚硅酸铝铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铝或聚合氯化铝中的一种或任意几种组合。
3.如权利要求1所述的方法，方法其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过硫酸盐的投加量与12COD0的质量比为1~2，其中12COD0表示12倍的初始COD值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述纳米Fe3O4与过硫酸盐的摩尔比为1:1~5:1。
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