CN107117776B - 一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法 - Google Patents

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Abstract

一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，它涉及到垃圾渗滤液的处理方法。本发明的处理方法：将一种破碎过筛的次生铁矿物和过一硫酸盐加入到垃圾渗滤液中，搅拌，反应后沉淀，出水再进行生物处理。在本发明中有机物和过一硫酸盐可以吸附在次生铁矿物表面，而过一硫酸盐会和矿物表面的Fe3+发生类芬顿反应产生SO4 ·－，降解吸附在矿物表面的有机物。本发明的特点：处理效率高，不产生有毒有害副产物，次生铁矿物和过一硫酸盐成本低，易于操作，反应受水体条件影响小。是一种集重金属去除与有机物降解于一体的垃圾渗滤液处理方法。

Description

一种活化过一硫酸盐产生自由基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，具体涉及一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术
垃圾渗滤液成分复杂、毒性大、色泽深、污染物含量极高、含有较多难降解难处理的有机成分和重金属，并且水质水量波动性较大，所以垃圾渗滤液的处理十分困难，如若处理不当，会严重污染地下水和土壤，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的优点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,腐殖酸等生物难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已成为国内外环境工程领域的热点与难点。
高级氧化法是一种广泛应用于污水处理的技术，具有工艺简便，污染物去除率高，出水水质稳定等优点。高级氧化法可以使难降解的大分子化合物转化成易降解的小分子化合物，提高废水的可生化性，经常作为废水的预处理或深度处理。
硫酸根自由基(SO4 ·－)的氧化性很强，理论上可以氧化降解大多数有机物，且相对于羟基自由基对有机物的矿化程度更高，硫酸根自由基可以通过活化过硫酸盐获得，如超声、加热、光照以及过渡金属等，所以基于硫酸根自由基的高级氧化技术在垃圾渗滤液治理上有很好的应用前景。专利CN106242014A公开了一种利用超声波加零价铁活化过硫酸盐产生硫酸根自由基处理废水的方法。
嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)是一种可以在极端酸性的环境下生存的微生物，广泛存在于酸性矿山废水中，利用它可以生物合成施氏矿物、黄铁矾等次生铁矿物，而这类次生铁矿物可以与过一硫酸盐构成非均相类芬顿体系，产生SO4 ·－进而破坏难降解有机物的稳定结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法，解决生物处理方法对可生化性差的渗滤液处理效率不高，出水很难达到国家排放标准等的问题。
本发明的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法是通过以下步骤实现的：将破碎过100目筛的次生铁矿物和过一硫酸盐按质量比为1：(1～10)的比例加入到待处理的垃圾渗滤液中，控制过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为500～10000mg/L，反应时间为60～360min，处理过程中保持搅拌状态，沉淀后出水，将处理后的水进行生物处理，即完成所述的利用次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液。
本发明的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液方法中所述过一硫酸盐是过一硫酸钾(KHSO5)、过一硫酸钠(NaHSO5)、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。
本发明的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液方法中所述次生铁矿物根据渗滤液的pH不同而有所变化，当渗滤液pH<3时，所述次生铁矿物为介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物，当渗滤液pH>3时，所述次生铁矿物为施氏矿物。
本发明的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法中使用的施氏矿物由嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)在菌密度约为2.4×107cells/mL，体系初始pH为2.50，Na2SO4为16mmol/L，FeSO4为160mmol/L，培养转速160r/min的条件下培养8天获得。
本发明的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法中使用的介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物由嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.ferrooxidans)在菌密度约为2.4×107cells/mL，体系初始pH为2.50，(NH4)2SO4为16mmol/L，FeSO4为160mmol/L，培养转速160r/min的条件下培养8天获得。
本发明的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液方法的原理：次生铁矿物特别是施氏矿物对于重金属有着很好的吸附能力，可以减少垃圾渗滤液中重金属的含量；并且次生铁矿物可以将有机物和过一硫酸盐吸附在矿物表面，而过一硫酸盐会和次生铁矿物表面的Fe3+发生非均相类芬顿反应，产生硫酸根自由基(SO4 ·－)，硫酸根自由基有着很强的氧化能力，可以快速地和矿物表面吸附的难降解有机物发生反应，使其转化为易生物处理的小分子有机物，提高了废水的可生化性。机理如图一所示。
本发明的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液方法，具有如下优点：
(1)硫酸根自由基(SO4 ·－)是一种选择性很强的氧化剂，容易降解垃圾渗滤液中的难降解有机物，矿化程度高，提高废水的可生化性，处理后不产生有毒有害副产物。
(2)绿色氧化剂过一硫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。
(3)反应体系为非均相类芬顿体系，拓宽了反应的pH范围，在中性条件下仍有较高的去除率；由于催化剂的吸附特性，减少了垃圾渗滤液中阴离子对硫酸根自由基的猝灭；并且反应相对于均相体系极大地减少了水体中铁离子的含量，减少了铁泥的产生，可以避免二次污染。
(4)施氏矿物对一些重金属有着很好的吸附效果，可以减少垃圾渗滤液中重金属的含量。
(5)作为催化剂的次生铁矿物由嗜酸性氧化亚铁硫杆菌合成，生产成本低，简单易得。
本发明的方法对垃圾渗滤液经过240min处理后，COD浓度从初始的12000mg/L降到2000mg/L以下。
附图说明
图1为本发明的反应机理图；其中≡Fe代表次生铁矿物表面的铁；
图2为实施例1中垃圾渗滤液COD去除曲线图，其中，■表示COD的浓度变化曲线；□表示COD去除率变化曲线。
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：本实施方式的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，它是按照以下步骤先进行：
将破碎后过100目筛的次生铁矿物和过一硫酸盐按质量比为1：(1～10)的比例加入到待处理的垃圾渗滤液中，控制过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为500～10000mg/L，反应时间为60～360min，处理过程中保持搅拌状态，沉淀后出水，将处理后的水进行生物处理，即完成所述的利用次生铁矿物活化过一硫酸盐处理垃圾渗滤液。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠、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例混合的混合物。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：当待处理的垃圾渗滤液的pH>3时，次生铁矿物为施氏矿物，当待处理的垃圾渗滤液的pH<3时，次生铁矿物为介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物。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：施氏矿物是由嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在菌密度为2.4×107cells/mL，体系初始pH为2.50，在含有浓度为16mmol/L的Na2SO4溶液和浓度为160mmol/L FeSO4溶液中，以及转速160r/min的条件下培养8天获得。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：介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物是由嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在菌密度为2.4×107cells/mL，体系初始pH为2.50，在含有浓度为16mmol/L(NH4)2SO4溶液和浓度为160mmol/L FeSO4溶液中，以及转速160r/min的条件下培养8天获得。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：次生铁矿物和过一硫酸盐按质量比为1：(3～6)。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：次生铁矿物和过一硫酸盐按质量比为1：(4～5)。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：过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为800～9000mg/L。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：过一硫酸盐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：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过一硫酸盐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。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为2000～6000mg/L。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：过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为3000～5000mg/L。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：反应时间为80～300min。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：反应时间为80～200min。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：反应时间为80～100min。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
本实施例的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将破碎过100目筛的施氏矿物与过一硫酸钾按照质量比为1:2的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD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，水力停留时间为240min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成用一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液。
本实施例的待处理的垃圾渗滤液的pH>3，次生铁矿物为施氏矿物。本实施例的COD去除效果见图2，由图2可知：经过240min后，COD浓度从初始的12000mg/L降到2000mg/L以下。
实施例2
本实施例的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将破碎过100目筛的施氏矿物与过一硫酸钠按照质量比为1:4的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD浓度为12000mg/L，控制过一硫酸钠在待处理垃圾渗滤液中的浓度为1200mg/L，水力停留时间为260min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成用一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液。
本实施例的待处理的垃圾渗滤液的pH<3，次生铁矿物为介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物。
本实施例经过260min后，COD浓度从初始的12000mg/L降到2000mg/L左右。
实施例3
本实施例的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将破碎过100目筛的施氏矿物与过一硫酸铵按照质量比为1:4的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD浓度为12000mg/L，控制过一硫酸铵在待处理垃圾渗滤液中的浓度为2000mg/L，水力停留时间为200min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成用一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液。
本实施例的待处理的垃圾渗滤液的pH>3，次生铁矿物为施氏矿物。
本实施例经过200min后，COD浓度从初始的12000mg/L降到2000mg/L左右。
实施例4
本实施例的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将破碎过100目筛的施氏矿物与过一硫酸钙按照质量比为1:4的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD浓度为12000mg/L，控制过一硫酸钙在待处理垃圾渗滤液中的浓度为3000mg/L，水力停留时间为180min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成用一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液。
本实施例的待处理的垃圾渗滤液的pH<3，次生铁矿物为介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物。
本实施例经过180min后，COD浓度从初始的12000mg/L降到2000mg/L左右。
实施例5
本实施例的一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液的方法，其是通过以下步骤实现的：将破碎过100目筛的施氏矿物与过一硫酸镁按照质量比为1:4的比例加入到垃圾渗滤液中，其中COD浓度为12000mg/L，控制过一硫酸镁在待处理垃圾渗滤液中的浓度为5000mg/L，水力停留时间为150min，垃圾渗滤液在处理过程中保持搅拌状态，即完成用一种次生铁矿物活化过一硫酸盐(PMS)处理垃圾渗滤液。
本实施例的待处理的垃圾渗滤液的pH<3，次生铁矿物为介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物。
本实施例经过150min后，COD浓度从初始的12000mg/L降到2000mg/L左右。

Claims (9)

1.一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于它是按照以下步骤先进行：
将破碎后过100目筛的次生铁矿物和过一硫酸盐按质量比为1：(1～10)的比例加入到待处理的垃圾渗滤液中，控制过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为500～10000mg/L，反应时间为60～360min，处理过程中保持搅拌状态，沉淀后出水，将处理后的水进行生物处理，即完成所述的利用次生铁矿物活化过一硫酸盐处理垃圾渗滤液；当待处理的垃圾渗滤液的pH>3时，次生铁矿物为施氏矿物，当待处理的垃圾渗滤液的pH<3时，次生铁矿物为介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物。
2.根据权利要求1所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述的过一硫酸盐为过一硫酸钾、过一硫酸钠、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例混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于施氏矿物是由嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在菌密度为2.4×107cells/mL，体系初始pH为2.50，在含有浓度为16mmol/L的Na2SO4溶液和浓度为160mmol/L FeSO4溶液中，以及转速160r/min的条件下培养8天获得。
4.根据权利要求1所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于介于施氏矿物和黄铁矾之间的矿物是由嗜酸性氧化亚铁硫杆菌在菌密度为2.4×107cells/mL，体系初始pH为2.50，在含有浓度为16mmol/L(NH4)2SO4溶液和浓度为160mmol/L FeSO4溶液中，以及转速160r/min的条件下培养8天获得。
5.根据权利要求1所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于次生铁矿物和过一硫酸盐按质量比为1：(2～6)。
6.根据权利要求1所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为800～8000mg/L。
7.根据权利要求6所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为800～6000mg/L。
8.根据权利要求7所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于过一硫酸盐在垃圾渗滤液中的浓度为800～4000mg/L。
9.根据权利要求1所述的一种活化过一硫酸盐产生自由基处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于反应时间为80～200min。
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