CN107902745B - 一种垃圾渗滤液浓水的处理方法 - Google Patents

一种垃圾渗滤液浓水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种垃圾渗滤液浓水的处理方法。该方法包括如下步骤：(1)预氧化步骤：在垃圾渗滤液浓水中投入一定量的次氯酸钠，进行曝气处理；(2)催化氧化步骤：将步骤(1)曝气处理后的垃圾渗滤液浓水再次与次氯酸钠溶液混合，将混合溶液通入填充有非均相催化剂的氧化塔，同时将臭氧从氧化塔底部通过微孔曝气以微气泡的形式通入氧化塔，进行催化氧化处理。本发明有效降低垃圾渗滤液浓水中的氨氮以及难降解有机物的含量，大大提高了COD去除率以及B/C值，减轻了生化负担，增加了臭氧利用率，节约了成本。

Description

一种垃圾渗滤液浓水的处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别是涉及一种垃圾渗滤液浓水的处理方法。
背景技术
随着工农业的不断发展，人们的生活水平日益提高，所产生的垃圾也越来越多，其中危害较大的是垃圾渗滤液。它是垃圾填埋过程产生的二次污染，可以污染水体、土壤、大气等，使地面水体缺氧、水质恶化，威胁饮用水和工农业用水水源，使地下水丧失利用价值，其中的有机污染物进入食物链将直接威胁人类健康。垃圾渗滤液处理难度大，实现其经济有效处理是垃圾填埋处理技术中的一个研究热点。
垃圾渗滤液处理常见的方法有：膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)、纳滤(Nanofiltration，NF)、反渗透(Reverse Osmosis，RO)、高级氧化、碟管式反渗透(DiscTube Reverse Osmosis，DTRO)、蒸汽机械再压缩(mechanical bapor recompression，MVR)等，上述处理方法繁琐，工艺线较长，且由于垃圾渗滤液成分复杂，重金属含量较高，生化性较差，因此处理效果不佳，浓水多为打回填埋场进行渗滤继续二次生化，生化系统运行难度加大，浓水难处理。
臭氧氧化是水处理技术中去除有机污染物的一个重要方法，能将很多有机物降解并改善其生物降解性能。水中有机物与臭氧的直接氧化作用分为加成反应和亲电取代反应两种方式。污染物的特定取代基和反应活性决定了臭氧与污染物之间的选择性。然而单独使用臭氧氧化时还存在着利用率不高，臭氧对有机物的反应有选择性，在氧化一些芳香族化合物时很慢，并且反应过程中会产生一些中间产物，这就使得水体中的污染物很难彻底去除，需要衔接后续处理剩余污染物。
近年来，为了提高臭氧的利用率、氧化速度和氧化能力，国内外广泛地探索了均相催化和非均相催化臭氧氧化技术，利用催化剂进一步提高臭氧的利用率和污染物的去除率。专利申请“CN201710103265.8”公开了双氧水协同臭氧进行非均相催化氧化，能够对废水进行强催化氧化处理，对于废水中的高稳定性、难降解的抗生素类物质有良好的去除效果。然而该方法对含有氨氮类难降解有机物的去除率不高，COD去除率为60-70％左右，COD去除效果仍然有待提高。
针对现有技术中存在的问题，本发明在非均相催化剂存在下，利用次氯酸钠和臭氧协同反应处理垃圾渗滤液浓水取得了较好的技术效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液浓水的处理方法。本发明有效降低垃圾渗滤液浓水中的氨氮以及难降解有机物的含量，大大提高了COD去除率以及B/C值，减轻了生化负担，增加了臭氧利用率，节约了成本。
为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：
一种垃圾渗滤液浓水的处理方法，该方法包括如下步骤：
(1)预氧化步骤：在垃圾渗滤液浓水中投入一定量的次氯酸钠，进行曝气处理；
(2)催化氧化步骤：将步骤(1)曝气处理后的垃圾渗滤液浓水再次与次氯酸钠溶液混合，将混合溶液通入填充有非均相催化剂的氧化塔，同时将臭氧从氧化塔底部通过微孔曝气以微气泡的形式通入氧化塔，进行催化氧化处理。
进一步地，该方法还包括絮凝步骤，所述絮凝步骤在预氧化步骤之后，具体为：向步骤(1)曝气处理后的垃圾渗滤液浓水中投加絮凝剂进行絮凝沉淀。
本发明步骤(1)在垃圾渗滤液浓水中投入次氯酸钠进行曝气预氧化，对有机物可进行初步的开环，且次氯酸钠的投入会使垃圾渗滤液浓水呈碱性，为絮凝提供良好条件，投加絮凝剂进行混凝沉淀，废水中的腐殖质，纤维素等与水形成的胶体状的微粒可沉降出部分重金属及有机物，降低重金属对后期生化细菌的毒性。
进一步地，所述步骤(1)次氯酸钠投入量为垃圾渗滤液浓水重量的0.05-0.5％，更优选为0.2％。
进一步地，所述步骤(1)的曝气时间优选为20min-60min，更优选为30min。
进一步地，所述步骤(2)中的次氯酸钠溶液浓度优选为8-15wt％，更优选为11wt％；所述步骤(2)中的次氯酸钠的加入量为总重量的0.05％-1.0％，更优选为0.5％。
进一步地，所述步骤(2)中所述非均相催化剂的载体为活性氧化铝，活性组分选自铜、锰、铁、钴、镍和铈的金属氧化物中的一种或多种；所述载体优选为拉西环型，直径为4*6mm，比表面积大，空隙率为0.5-0.6，增大固液接触面积，有利于反应进行；所述催化剂活性组分占催化剂优选比5wt％；所述活性组分优选为铜、锰、镍、铁和铈的金属氧化物，铜、锰、镍、铁和铈的金属氧化物的质量比为1:(0.5-2):(1-2.5):(0.1-1.5):(0.1-0.5)。
进一步地，所述非均相催化剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将活性氧化铝粉、二氧化硅粉、造孔剂、粘连剂、水进行搅拌，通过模具成型，在800-1200℃条件下进行煅烧，煅烧后形成催化剂载体。优选的，所述载体中活性氧化铝占80-95wt％，二氧化硅5-20wt％。
(2)将催化剂载体浸渍到含有铜、锰、铁、钴、镍和铈的一种或多种的金属盐混合溶液中，溶液体积为载体体积的0.6-1倍，在摇床中以5-15r/min的转速进行浸渍12-48h，浸渍后旋蒸蒸干，温度35-70℃，将负载活性组分的载体进行高温煅烧，升温速度为2-10℃/min，煅烧温度为450-600℃，煅烧2-6h。
进一步地，所述步骤(3)中催化氧化的停留时间优选为30min-90min，更优选为60min。
本发明中臭氧和次氯酸钠能够协同作用提高垃圾渗滤液浓水的处理效果。主要具有以下技术特点：
1)在垃圾渗滤液浓水中投入次氯酸钠进行曝气预氧化，对有机物可进行初步的开环，且次氯酸钠的投入会使垃圾渗滤液浓水呈碱性，为絮凝提供良好条件，投加絮凝剂进行混凝沉淀，废水中的腐殖质，纤维素等与水形成的胶体状的微粒可沉降出部分重金属及有机物，降低重金属对后期生化细菌的毒性，同时也有利于氧化塔中的催化氧化反应。
2)次氯酸钠的加入提高了臭氧的氧化能力，通过加入次氯酸钠为催化氧化体系提供了碱性环境，在碱性条件下，臭氧具有约2.07V的氧化电位，其氧化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾，可氧化水体中的大部分有机物，对水体进行除味脱色，提高了臭氧的利用率。
3)臭氧和次氯酸钠在非均相催化剂的作用下，产生氧自由基和氯自由基，可大大降低垃圾渗滤液浓水中的氨氮和难降解有机物，降低浓水的COD值，提高COD去除率，提高生化性，可使B/C值达到0.4以上，减轻生化负担。
4)本发明的非均相催化剂金属流失性小，可回收重复利用，且容易分离，操作简单。催化剂载体采用拉西环型，其具有空隙大，通量大的优点。在氧化塔内液体与气体受到的阻力小，可以相对自由通过，气液分布情况较好，液体分散度增大，氧化塔内的传质分离效率提高。
5)本发明中的氧化塔底部微孔曝气，气泡均匀，可增加臭氧在废水中的停留时间，增大臭氧利用率，减少臭氧进入尾气流失消耗。
附图说明
图1是本申请垃圾渗滤液浓水处理的工艺流程图。
具体实施方式
以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明，但不应理解成对本发明的限制。
制备非均相催化剂，包括如下步骤：
(1)将活性氧化铝粉、二氧化硅粉、造孔剂、粘连剂和水进行搅拌，通过模具成型φ4*6mm，在800-1200℃条件下进行煅烧，煅烧后形成催化剂载体。所述载体为含有活性氧化铝拉西环式陶瓷，载体中活性氧化铝占80-95wt％，二氧化硅占5-20wt％。
(2)将催化剂载体浸渍到含有Mn、Cu、Fe、Ni、Ce的金属盐混合溶液中，溶液体积为载体体积的0.6-1倍，在摇床中以5-15r/min的转速进行浸渍12-48h，浸渍后旋蒸蒸干，温度35-70℃，最后将负载活性组分的拉西环氧化铝载体进行高温煅烧，升温速度为2-10℃/min，煅烧温度为450-600℃，煅烧2-6h，得到的催化剂中含有铜、锰、镍、铁和铈的金属氧化物的质量比为1:(0.5-2):(1-2.5):(0.1-1.5):(0.1-0.5)。
以下各实施例采用上述非均相催化剂进行催化氧化处理。
实施例1：
一种垃圾渗滤液浓水的处理方法，具体步骤如下：
将垃圾渗滤液浓水存储于浓水收集池1中，次氯酸钠溶液存储于次氯酸钠槽2中，次氯酸钠溶液的浓度为11wt％。将垃圾渗滤液和次氯酸钠溶液泵入反应罐3中，次氯酸钠的加入量为总重量的0.05wt％，进行曝气处理，曝气时间为30min；在曝气处理后的垃圾渗滤液浓水中添加PAC、PAM絮凝剂进行絮凝沉淀；然后经过压滤机4过滤，将过滤后的垃圾渗滤液浓水转入中转槽5中；然后将过滤后的垃圾渗滤液浓水泵入管道混合器6，与来自次氯酸钠槽2的次氯酸钠溶液混合，次氯酸钠的加入量为总重量的0.05wt％；然后将混合溶液通入氧化塔7中，非均相催化剂填充于氧化塔7中长径比8:1的反应器内，同时将臭氧装置8中的臭氧从氧化塔底部通过微孔曝气以微气泡的形式通入氧化塔，进行催化氧化处理，催化氧化停留时间为30min，之后将处理后的垃圾渗滤液存储于处理后收集罐9中。经检测，处理后的垃圾渗滤液的B/C值为0.65，COD去除率为89％。
对比例1：具体工艺步骤参见实施例1，氧化塔7中不含有非均相催化剂。处理后的垃圾渗滤液的B/C值为0.24，COD去除率为69％。
实施例2：
一种垃圾渗滤液浓水的处理方法，具体步骤如下：
将垃圾渗滤液浓水存储于浓水收集池1中，次氯酸钠溶液存储于次氯酸钠槽2中，次氯酸钠溶液的浓度为11wt％。将垃圾渗滤液和次氯酸钠溶液泵入反应罐3中，次氯酸钠的加入量为总重量的0.2wt％，进行曝气处理，曝气时间为30min；在曝气处理后的垃圾渗滤液浓水中添加PAC、PAM絮凝剂进行絮凝沉淀；然后经过压滤机4过滤，将过滤后的垃圾渗滤液浓水转入中转槽5中；然后将过滤后的垃圾渗滤液浓水泵入管道混合器6，与来自次氯酸钠槽2的次氯酸钠溶液混合，次氯酸钠的加入量为总重量的0.15wt％；然后将混合溶液通入氧化塔7中，非均相催化剂填充于氧化塔7中长径比8:1的反应器内，同时将臭氧装置8中的臭氧从氧化塔底部通过微孔曝气以微气泡的形式通入氧化塔，进行催化氧化处理，催化氧化停留时间为30min，之后将处理后的垃圾渗滤液存储于处理后收集罐9中。经检测，处理后的垃圾渗滤液的B/C值为0.47，COD去除率为84％。
对比例2：具体工艺步骤参见实施例2，氧化塔7中不含有非均相催化剂。处理后的垃圾渗滤液的B/C值为0.22，COD去除率为71％。
下面将实施例1-2，对比例1-2各步骤的详细结果利于表1中。
表1浙江某垃圾场不同批次的垃圾渗滤液浓水处理实验
Figure BDA0001490072770000061
从表1中的数据可以看出，臭氧和次氯酸钠在非均相催化剂的作用下，能够明显降低浓水的COD值，提高COD去除率，提高了B/C值。

Claims (7)

1.一种垃圾渗滤液浓水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）预氧化步骤：在垃圾渗滤液浓水中投入一定量的次氯酸钠，进行曝气处理；
（2）催化氧化步骤：将步骤（1）曝气处理后的垃圾渗滤液浓水再次与次氯酸钠溶液混合，将混合溶液通入填充有非均相催化剂的氧化塔，同时将臭氧从氧化塔底部通过微孔曝气以微气泡的形式通入氧化塔，进行催化氧化处理；
其中，所述步骤（2）中的次氯酸钠溶液浓度为8-15wt%，次氯酸钠的加入量为总重量的0.05%-1.0%；
所述非均相催化剂的制备方法包括如下步骤：
（1）将活性氧化铝粉、二氧化硅粉、造孔剂、粘连剂、水进行搅拌，通过模具成型，在800-1200℃条件下进行煅烧，煅烧后形成催化剂载体，所述活性氧化铝占载体重量的80-95wt%，二氧化硅占载体重量的5-20wt%；
（2）将催化剂载体浸渍到含有铜、锰、铁、钴、镍和铈的一种或多种的金属盐混合溶液中，溶液体积为载体体积的0.6-1倍，在摇床中以5-15r/min的转速进行浸渍12-48h，浸渍后旋蒸蒸干，温度35-70℃，将负载活性组分的载体进行高温煅烧，升温速度为2-10℃/min，煅烧温度为450-600℃，煅烧2-6h。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，该处理方法还包括絮凝步骤，所述絮凝步骤在预氧化步骤之后，具体为：向步骤（1）曝气处理后的垃圾渗滤液浓水中投加絮凝剂进行絮凝沉淀。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）次氯酸钠投入量为总质量的0.05-0.5%。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）的曝气时间为20min-60min。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中的催化氧化处理停留时间为30min-90min。
6.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述载体为拉西环型，直径为4*6mm，空隙率为0.5-0.6。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述活性组分为铜、锰、镍、铁和铈的金属氧化物，催化剂活性组分占催化剂重量的5wt%，铜、锰、镍、铁和铈的金属氧化物的质量为1:(0.5-2):(1-2.5):(0.1-1.5):(0.1-0.5）。
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