CN109851118A

CN109851118A - 去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法

Info

Publication number: CN109851118A
Application number: CN201910171146.5A
Authority: CN
Inventors: 任旭; 宋凯; 肖玉; 吴子涵; 白雪; 刘丹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-06-07

Abstract

本发明公开了一种去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，包括以下步骤：调节渗滤液膜浓缩液的pH值后将其放入反应混凝槽中；控制搅拌速度为310r/min~500r/min，加入聚合硅酸铝铁，20s~40s后加入助凝剂，搅拌30s~40s后调节搅拌速度为60r/min~100r/min，继续搅拌25min~35min后送入气浮池或沉淀池进行泥水分离；将分离后的污泥脱水处理后转至焚烧炉焚烧；将分离后的污水流入调节池调节pH值后再流入电化学氧化+光催化的反应器中进行高级氧化，电解完成后，除去沉淀物。其采用混凝和高级氧化相结合的方式，其可明显提高浓缩液的可生化性，提高浓缩液中难降解有机物去除率，技术操作难度小、设备简单易维护、处理成本低，具有较大的实用价值。

Description

去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法

技术领域

本发明涉及有机物降解技术领域，具体涉及一种去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法。

背景技术

焚烧技术因减量化、无害化、资源化效果相对填埋处理较好，正逐渐成为城市生活垃圾处理的主要方式。我国垃圾含水率高，焚烧厂渗滤液产量大，目前，膜处理技术是焚烧发电厂渗滤液处理的核心技术，膜处理技术会产生一种副产物浓缩液，其污染物浓度高，难以处理，潜伏的环境危害大。

垃圾焚烧法具有占地面积较小、处理量大、周期短、减容减重效果显著且可回收利用余热等优点，正逐步成为城市生活垃圾处理的主要方式。垃圾焚烧发电厂产生的垃圾渗滤液可以占到进场垃圾量的10%~28%，成分复杂，水质水量变化大，污染物浓度高，达标处理困难。2010年环境保护部颁布《生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范》(HJ564-2010)中，推荐渗滤液处理采用“预处理+生物处理+深度处理”三段式处理工艺，因此，焚烧发电厂普遍采用“厌氧生化反应器+MBR+NF/RO”作为渗滤液处理工艺，这种以膜技术为核心的工艺会产生大量的浓缩液，约占渗滤液的20~40%。渗滤液膜浓缩液有机物含量高，生化性极低，大量重金属和Cl^-、SO₄ ^2-等离子在浓缩液中富集，且浓缩液中含有大量腐殖化程度较高的溶解有机物DOM和难降解的物质。

目前，国内外垃圾焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液处置方法主要包括回喷、回灌/回流、蒸发、混凝处理和高级氧化。

（1）回喷法是将垃圾渗滤液浓缩液收集并回喷到焚烧炉内，与高温烟气充分混合，进行高温氧化处理，进而使污染物得到高效去除。王志强工程实例表明，渗沥液回喷焚烧蒸发能有效地降低焚烧炉出NO_x排放，对控制四烟道进口温度有着正面效应。

（2）回灌法是在铺设防渗层的垃圾填埋场中，将产生的渗滤液浓缩液回灌至填埋场进行循环，最终达到浓缩渗滤液去除的目的。只有距填埋场较近的焚烧厂，才具备膜浓缩液回灌条件。而大部分采用膜分离技术的垃圾焚烧厂，并未单独建设膜浓缩液处理单元，因此，将产生的垃圾渗滤液膜浓缩液回流至渗滤液处理系统的前端，或将其喷洒于垃圾储坑中是较常见的处理方法。

（3）蒸发工艺被广泛应用于渗滤液和渗滤液浓缩液的处理当中，蒸发处理工艺可把渗滤液浓缩到原体积的2%-8%，甚至完全结晶固化。潘松青等人的研究表明，用蒸发法处理经过MBR-NF-RO工艺产生的膜浓缩液，其浓缩液残留率为5%~10%时，蒸发液水质都满足《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）。

（4）混凝沉淀法在一定程度上可降低废水的浊度和色度，去除多种有机高分子化合物和部分重金属，同时能有效降低废水的化学需氧量COD值，因而在浓缩液的组合处理中，通常作为有效预处理手段。张跃春等研究表明，使用FeSO₄、Al₂(SO4)₃、PAC为絮凝剂对渗滤液膜浓缩液的COD和UV₂₅₄都有一定的去除效果，在pH值为7.7，FeSO₄和助凝剂PAM得投加量分别为400mg/L、6mg/L时，废水COD_Cr去除率达84%，UV₂₅₄去除率达52%。

（5）高级氧化技术是一种以分解难降解有机物为无害无机物为目的，以羟基自由基的强氧化能力为途径的方法，因其能完全彻底地降解浓缩液中的有机污染物，能够提高浓缩液的生化性，降低对浓缩液的处理难度，已越来越被人们所采用，主要包括化学氧化法、电化学氧化法、光解光催化氧化法。甄丽敏采用Fenton试剂处理垃圾渗滤液的纳滤浓缩液，得出当初始pH值为4.5，FeSO₄﹒7H₂O投加量为7.0g/L，H₂O₂的投加量为99g/L，反应时间为4h时，COD的去除率最高可达60.5%。田军朝以IrO₂-RuO₂/Ti电极作为阳极，电化学处理浓缩液的最佳运行工况条件为电流密度为15A/dm，极板间距10mm，不调节pH，5小时后，色度、氨氮和COD_Cr的去除率分别可达到89.47%、100%和82.09%，氨氮、总氮及腐殖酸能被完全去除，BOD₅/COD可由0.0015提高到0.35。唐国卿通过“混凝沉淀+多级臭氧高级氧化+多级生物活性炭”处理工艺，可处理进水总氮浓度不高于150mg/L的垃圾渗滤液NF浓缩液总氮问题。

但是，以往研究的重点集中于对填埋场渗滤液膜浓缩液的处理研究，而缺乏针对焚烧发电厂不同类型的渗滤液膜浓缩液处理的系统研究。由于渗滤液膜浓缩液有机物含量高、生化性极低、大量重金属和Cl^-、SO₄ ^2-等离子在浓缩液中富集、浓缩液中含有大量腐殖化程度较高的溶解有机物DOM和难降解的物质等原因，采用现有的方法，对难降解有机物的去除率不佳且要实现难降解有机物的高去除率，对设备和技术的要求高。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，包括以下步骤：

A、调节渗滤液膜浓缩液的pH值后将其放入反应混凝槽中；

B、控制搅拌速度为310r/min~500r/min，向反应混凝槽中加入聚合硅酸铝铁，20s~40s后加入助凝剂，搅拌30s~40s后调节搅拌速度为60r/min~100r/min，继续搅拌25min~35min后进行泥水分离；

C、将分离后的污泥脱水处理后转至焚烧炉焚烧；将分离后的污水流入调节池调节pH值后再流入电化学氧化+光催化的反应器中进行高级氧化，电解完成后，除去沉淀物。

本方案以混凝反应作为预处理，之后以电化学氧化+光催化进行高级处理采用聚合硅酸铝铁为适合渗滤液膜浓缩液处理的混凝剂，采用该方法，其可有效的去除部分COD_Cr、UV₂₅₄、色度、浊度等，明显提高浓缩液的可生化性，浓缩液中难降解有机物去除率能达85%以上，COD_Cr、BOD₅、氨氮等甚至能够满足污水综合排放标准中一级标准的限值，电化学氧化是高级氧化中操作最便利、维护最简单的一种方法，适合实际工程应用。虽然现今使用高级氧化法处理渗滤液膜浓缩液的研究很多，但完全针对焚烧发电厂产生的渗滤液膜浓缩液的研究成果却很少，且这些研究成果的弊端也很明显，譬如技术操作难度大、运行维护难、处理成本高等。本方案高级氧化中以曝气方式均匀水质，利用光进行催化，反应产生的尾气进入洗气装置进行碱洗后再处理沉淀物，其技术操作难度小、设备简单易维护、处理成本低，具有较大的实用价值。本方案中加入助凝剂后维持一段时间的高速搅拌以保证加入助凝剂后污染物与混凝剂的充分反应，随后再降为低速搅拌，以低速搅拌促进絮凝体体积的生长，利于后续沉淀分离。

作为优选，反应器包括密封的电解槽、用于对电解槽内水进行均质的曝气装置、对电解气体进行碱洗的洗气装置、对洗气装置进行采集的气体采样器、置于电解槽内的电极，所述电解槽上设置有取样口，所述电解槽槽壁为由石英制作的透明结构；电解槽外的紫外光源发射的紫外线可透过槽壁，催化电解槽内的化学反应。

进一步的，电解槽内设置有横向导尺、设置在横向导尺上可沿横向导尺滑动的滑块、固定片、连接在固定片与滑块之间的连接杆，所述电极设置在固定片上的卡槽内。电极采用卡槽结构固定，其便于拆卸更换。采用横向导尺可对两电极之间的距离进行控制，采用该结构，两电极之间可以左右移动，但不会因曝气量浮动。膜浓缩液的水量及其中有机污染物的含量会随着膜处理系统的工况改变产生一定范围的波动，两电极之间的距离可调，可根据膜浓缩液的水量及其中有机污染物的含量进行调整，确保电解处理的效率和效果。

作为优选，所述聚合硅酸铝铁PSAF的投加量为30g/L ~ 50 g/L，PAM的投加量为50mg/L~ 85 mg/L。发明人分别对聚合硅酸铝铁PSAF、PAM的投加量做了研究对比，在采用上述范围内的投加量后，膜浓缩液中的COD_Cr去除率≥60%，UV₂₅₄去除率≥65%，并将污泥量控制在合理的范围内即15-45mL。

作为优选，所述聚合硅酸铝铁的投加量为35g/L ~ 45g/L，PAM的投加量为60mg/L~80mg/L。进一步的，在投加量的研究中，采用上述范围内的投加量，可实现污染物最大程度的去除，实现COD_Cr去除率≥70%，UV₂₅₄去除率≥75%，污泥量控制在27~40mL。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明采用混凝和高级氧化相结合的方式，其可明显提高浓缩液的可生化性，提高浓缩液中难降解有机物去除率，技术操作难度小、设备简单易维护、处理成本低，具有较大的实用价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明反应器的结构示意图。

图2为本发明电解槽的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，包括以下步骤：

A、调节渗滤液膜浓缩液的pH值后将其放入反应混凝槽中；

B、控制搅拌速度为310r/min~500r/min，向反应混凝槽中加入聚合硅酸铝铁，20s~40s后加入助凝剂，搅拌30s~40s后调节搅拌速度为60r/min~100r/min，继续搅拌25min~35min后送入气浮池或沉淀池进行泥水分离；

C、将分离后的污泥脱水处理后转至焚烧炉焚烧；将分离后的污水流入调节池调节pH值后再流入电化学氧化+光催化的反应器中进行高级氧化，电解完成后，除去沉淀物；具体的，除去沉淀物可采用多种方法，譬如电解完成后，出水调解pH为碱性后过滤沉淀物，又或者直接采用活性炭进行吸附处理。

具体的，如图1、2所示，反应器包括密封的电解槽1、用于对电解槽1内水进行均质的曝气装置2、对电解气体进行碱洗的洗气装置3、对洗气装置进行采集的气体采样器4、置于电解槽内的电极，电解槽上设置有取样口，电解槽1的槽壁为透明结构以便于采用紫外光进行光催化。电解槽1的槽壁采用石英材质。电解槽内设置有横向导尺11、设置在横向导尺11上可沿横向导尺滑动的滑块12、固定片13、连接在固定片与滑块之间的连接杆14，所述电极设置在固定片13上的卡槽内。电解槽1优选为圆筒状。电极为铁片、不锈钢片、铝片或钛片，其厚度≤2mm。电极尺寸可采用6*5cm，距电解槽1底部0.5cm。电极的电源线通过鳄鱼夹与电极片连接，便于电极片的更换，为减缓鳄鱼夹的腐蚀，其材质优选为不锈钢或钛。

渗滤液膜浓缩液的pH值在3~9之间后放入反应混凝槽中，优选的在5~7。聚合硅酸铝铁的投加量为30g/L ~ 50 g/L；助凝剂可采用聚丙烯酰胺PAM，其投加量为50 mg/L~ 85mg/L，助凝剂加入前可将其溶解于不高于60℃的温水中。

实施例2

根据上述实施例的原理，本实施例公开一组具体实施方式。

以某城市生活垃圾焚烧发电厂产生的纳滤膜浓缩液100mL为例进行说明，该纳滤膜浓缩COD_Cr为5000±700mg/L，BOD5为25.33 mg/L，UV₂₅₄为48.10，色度1800度，pH为6.88。

A、将纳滤膜浓缩液送入调节池，在调节池中调节pH值为3后放入反应混凝槽中；

B、控制搅拌速度为310r/min；开始搅拌后，按照35g/L的浓度，立即向反应混凝槽中加入聚合硅酸铝铁PSAF；30s后加入7mg助凝剂聚丙烯酰胺PAM；搅拌30s后调节搅拌速度为60r/min；继续搅拌30min；搅拌完成后静置30min，污泥量为33~40mL；BOD/COD明显提高；去除污泥后清液中污染物的去除率如表1所示。

C、静置后进行泥水分离，将分离后的污泥脱水处理后转至焚烧炉焚烧；将分离后的污水流入调节池调节pH值后再流入电化学氧化+光催化的反应器中进行高级氧化，反应器密封，以曝气方式均匀水质，反应产生的尾气进入洗气装置进行碱洗；电解完成后，出水调解pH为碱性后过滤沉淀物，或直接采用活性炭进行吸附处理。

实施例3

基于实施例1的原理，本实施例以100mL某城市生活垃圾焚烧发电厂产生的反渗透膜浓缩液为例进行说明，该反渗透膜浓缩液COD_Cr为2000±500mg/L，BOD₅为120.90mg/L，UV₂₅₄为39.95，色度1200度，pH为8.53。

A、将纳滤膜浓缩液送入调节池，在调节池中调节pH值为6后放入反应混凝槽中；

B、控制搅拌速度为400r/min；开始搅拌后立即向反应混凝槽中加入5g聚合硅酸铝铁PSAF；60s后加入6mg助凝剂聚丙烯酰胺PAM；搅拌30s后调节搅拌速度为60r/min；继续搅拌30min；搅拌完成后静置30min，污泥量为27~35mL；BOD/COD明显提高；去除污泥后清液中污染物的去除率如表1所示。

实施例4

基于实施例1的原理，本实施例以某城市生活垃圾焚烧发电厂产生的物料膜浓缩液为例进行说明，该物料膜浓缩液COD_Cr为12000±2000mg/L，BOD₅为18.25mg/L，UV₂₅₄为118.70，色度2500度，pH为6.90。

A、将100ml物料膜浓缩液送入调节池，在调节池中调节pH值为7后放入反应混凝槽中；

B、控制搅拌速度为500r/min；90秒后向反应混凝槽中加入5g聚合硅酸铝铁PSAF；40s后加入8mg助凝剂聚丙烯酰胺PAM；搅拌20s后调节搅拌速度为90r/min；继续搅拌30min；搅拌完成后静置30min，污泥量为38~44mL；BOD/COD明显提高；去除污泥后清液中污染物的去除率如表1所示。

实施例5

本实施例的物料膜浓缩液样本与与实施例4相同，该物料膜浓缩液COD_Cr为12000±2000mg/L，BOD₅为18.25mg/L，UV₂₅₄为118.70，色度2500度，pH为6.90。

方法和步骤大致相同，所不同的仅在于：加入聚合硅酸铝铁PSAF 的搅拌速度为310r/min、40s后加入8mg聚丙烯酰胺PAM，继续搅拌20s后调节搅拌速度为80r/min，继续搅拌30min；搅拌完成后静置30min。

步骤B完成后，其污泥量为33~39mL；BOD/COD明显提高；去除污泥后清液中污染物的去除率如表1所示。

实施例6

方法和步骤大致相同，所不同的仅在于：加入聚合硅酸铝铁的搅拌速度为400r/min、40s后加入8mg聚丙烯酰胺PAM，继续搅拌20s后调节搅拌速度为100r/min，继续搅拌30min；搅拌完成后静置30min。

步骤B完成后，其污泥量为38~44mL；BOD/COD明显提高；去除污泥后清液中污染物的去除率如表1所示。

表1污染物去除率（%）及可生化性的改变

本发明提出了一种“混凝联合电化学氧化和光催化技术”的方法，能够以较低的成本，高效去除膜浓缩液中的难降解有机物，大幅度提高渗滤液膜浓缩液的可生化性，具有重大的现实意义。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、调节渗滤液膜浓缩液的pH值后将其放入反应混凝槽中；

2.根据权利要求1所述的去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，其特征在于，所述反应器包括密封的电解槽、用于对电解槽内水进行均质的曝气装置、对电解气体进行碱洗的洗气装置、对洗气装置进行采集的气体采样器、置于电解槽内的电极，所述电解槽上设置有取样口，所述电解槽的槽壁为透明结构。

3.根据权利要求2所述的去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，其特征在于，所述电解槽内设置有横向导尺、设置在横向导尺上可沿横向导尺滑动的滑块、固定片、连接在固定片与滑块之间的连接杆，所述电极设置在固定片上的卡槽内。

4.根据权利要求3所述的去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，其特征在于，所述电极为铁片、不锈钢片、铝片或钛片，其厚度≤2mm。

5.根据权利要求1所述的去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，其特征在于，所述聚合硅酸铝铁的投加量为30g/L ~ 50 g/L，PAM的投加量为50 mg/L~ 85mg/L。

6.根据权利要求1所述的去除焚烧发电厂渗滤液膜浓缩液中难降解有机物的方法，其特征在于，所述聚合硅酸铝铁的投加量为35g/L ~ 45g/L，PAM的投加量为60mg/L~ 80mg/L。