CN110655269A

CN110655269A - 一种危险废物安全填埋渗滤液的处理方法

Info

Publication number: CN110655269A
Application number: CN201910209784.1A
Authority: CN
Inventors: 彭娟; 胡元娟; 吉飞; 陈刚; 冯凡让; 宫剑; 何如民; 赵陈冬; 王成波; 吴瑞富
Original assignee: Shenzhen Deep Cast Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Deep Cast Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2020-01-07

Abstract

本发明涉及污水处理领域。目前针对危险废物安全填埋渗滤液的达标处理方法尚属技术空白，为此，本发明提供一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，其中包括：第一步，芬顿反应，去除渗滤液中难降解有机物、破坏重金属络合物、提高可生化性；第二步，向处理后渗滤液加入铁盐和碱，沉淀并得到滤液；第三步，离子交换系统，再进入组合式多功能生物反应器，去除渗滤液中的COD和氨氮，反应后泵入电催化氧化器进行电催化氧化处理，最终得到出水。本发明能有效地处理危险废物安全填埋渗滤液，实现渗滤液中COD、氨氮、重金属、磷等污染物高标准达标排放，处理后渗滤液符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918‑2002）中一级A标准水质要求。

Description

一种危险废物安全填埋渗滤液的处理方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺

背景技术

安全填埋场是一种将危险废物放置或贮存在土壤中的处置设施，其目的是埋藏或改变危险废物的特性，主要用于填埋处置不能回收利用其有用组分、不能回收利用其能量的危险废物。安全填埋是危险废物集中处置必不可少的重要手段之一。在填埋过程中容易产生渗滤液，安全填埋场填埋的废物种类复杂多样，渗滤液中的有机污染物种类多、水质成分复杂，处理难度较大。

由于危险废物在安全填埋之前进行了固定化处理，固化剂或稳定剂能够与重金属反应生成稳定的、不溶于水的化合物，一定程度地抑制了重金属和有机毒物等污染物的析出，危险废物安全填埋场渗滤液的有机物和氨氮等污染物的浓度较低，主要含有一定量的重金属和难降解有毒有害污染物需要处理，若不加处理直接排放，将会对周边环境和地下水资源造成严重的危害。

目前国内外常见的渗滤液处理技术主要有吸附、氧化、混凝沉淀、生物处理技术等、膜分离技术等，由于渗滤液中含有难降解有机渗滤液，传统的单一的处理方法很难达到排放标准，如何合理、安全经济的处理渗滤液是解决问题的关键所在。

安全填埋场渗滤液具有污染因子种类多、含有毒有机物的特性，渗滤液主要污染指标如下表1所示：

污染因子	盐度	pH	COD	NH<sub>3</sub>-N	P	Cu	Ni
								浓度范围mg/L	5-25％	9-13	500-3000	10-350	5-100	0.1-5	1-3
污染因子	Cr	Cr<sup>6+</sup>	Cd	Pb	Ag	Hg
								浓度范围mg/L	0.1-3	0.1-3	0.005-3	0.1-3	0.2-3	0.001-0.3

表1危险废物安全填埋场渗滤液水质情况。

根据《危险废物填埋场污染控制标准》(GB18598-2001)填埋场污染控制应满足以下要求：(1)严禁将排水系统收集的渗滤液直接排放，必须对其进行处理并达到GB8978《污水综合排放标准》中第一类污染物最高允许排放浓度的要求及第二类污染物最高允许排放浓度标准要求后方可排放。

涉及到危险废物安全填埋场的渗滤液处理，相关研究主要集中在氨氮和有机物的去除，如CN104986906A提出采用加碱絮凝沉淀去除有机物和重金属，再利用氨吹脱去除渗滤液中的氨氮，联合采用蒸发浓缩对渗滤液进行减量，蒸发冷凝液处理后达标排放，蒸发浓缩液和絮凝污泥通过固化后再次填埋，使渗滤液得到安全处置。上述处理方法存在处理出水无法整体达标、氨氮处理效果有限，仍然存在蒸发浓缩液需要进一步处理等缺点。

目前针对危险废物安全填埋渗滤液的达标处理方法尚属技术空白。本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以氧化-生物法-电催化组合工艺为核心的技术方法用于危险废物填埋渗滤液处理，实现有机物和氨氮的同步彻底氧化，以及磷、重金属元素的完全沉淀去除。本发明具有流程简单高效、反应条件温可控、经济可行性高等优势，有利于促进危险废物填埋技术的发展。

发明内容

为解决现有技术处理危险废物安全填埋渗滤液不能达到城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准水质要求，本发明提供一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，包括以下步骤：

第一步，将渗滤液的pH值调至2～4后，泵入芬顿设备，并向芬顿设备中加入氧化剂和催化剂，芬顿反应时间为10–60min；

第二步，芬顿处理后向渗滤液加入铁盐和碱，搅拌后过滤，得到滤液；

第三步，调节滤液pH值至4～6后，流经装载有吸附树脂的离子交换系统，得到离子交换出水，继续调节离子交换出水的pH值至6～9，再进入组合式多功能生物反应器，反应过后泵入电催化氧化器进行电催化氧化处理，最终得到出水。

其中，所述的芬顿设备为芬顿塔、管道芬顿反应器或芬顿反应槽；

所述的氧化剂为质量浓度为10％～50％的双氧水，所述氧化剂与所述渗滤液的质量比为 (0.2～1):100。

所述催化剂是硫酸亚铁，所述催化剂与所述渗滤液的质量比为(0.3～1)：100；

所述铁盐为正三价态铁盐，所述铁盐与所述渗滤液的质量比(0.2～1)：100；所述碱为液碱、碳酸钠或石灰，所述碱与所述渗滤液的质量比(0.2～1)：100。

其中，第三步中，所述渗透液泵入所述离子交换系统的流速为2～5m³/h。

其中，所述吸附树脂为大孔苯乙烯螯合型离子交换树脂或弱酸型螯合树脂。

其中，所述组合式多功能生物反应器包括：

内部设有MBR膜分离反应池的厌氧反应池，所述厌氧反应池的COD容积负荷为 0.7～1.0(kg·COD)/(m³·d)、水力停留时间为15～24h；

与MBR膜分离反应池连通的好氧反应池，所述好氧反应池的COD容积负荷为 0.3～0.6(kg·COD)/(m³·d)，水力停留时间为10～18h。

其中，所述电催化氧化器内设有阳极和阴极，所述阳极和所述阴极的间距为 1～3cm；

所述电催化氧化器电流密度为200～600A/m²，电解时间20～40min，采用外部循环间歇式处理，每小时循环流量为电催化氧化反应器体积的5～10倍。

本发明的有益效果为：

(1)采用的组合工艺可实现废液中多种污染物的同步高效去除和达标排放，相较氨氮吹脱法、氨氮脱气膜法、芬顿氧化法、膜法等传统单一氨氮和有机物处理方法，具有处理效果好、条件温和和可控的优点；

(2)利用电催化氧化对渗滤液中氨氮和有机物进行深度处理，相较传统的膜分离技术，无膜浓水产生需要二次处理；相比氧化技术等方法，处理效果更优良，排水水质满足更高标准的优点；

(3)离子交换树脂可实现重复利用，吸附饱和后的树脂可利用酸进行再生，所述的酸为硫酸或盐酸，环保并节约成本；

(4)现有已见文献报道所发明方法或工艺均难以保证将危险废物填埋渗滤液中多种污染物处理能达到《污水综合排放标准》一级标准，经本发明处理后出水水质主要指标可达到《污水综合排放标准》一级A标准，填补了该领域技术空白；

(5)本发明可实现将盐度为5～25％的危险废物安全填埋渗滤液主要污染物COD浓度从500～3000mg/L去除至50mg/L以下，氨氮浓度从10～350mg/L降低至1.5mg/L以下，总磷从5～100mg/L降低至0.5mg/L，Cu从0.1～5mg/L降低至0.5mg/L以下，Ni从1～3mg/L 降低至0.05mg/L以下，Cr从0.1～3mg/L去除至0.1mg/L，Cr⁶⁺从0.1～13mg/L去除至 0.05mg/L，Cd从0.005～3mg/L去除至0.01mg/L以下，Pb从0.1～3mg/L去除至0.1 mg/L以下，Ag从0.2～3mg/L去除至0.1mg/L以下，Hg从0.001～0.3mg/L去除至0.001 mg/L以下，最终出水主要水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准水质要求中要求的：COD≤50mg/L，氨氮≤5mg/L，总磷≤0.5mg/L，Cu≤ 0.5mg/L，Ni≤0.05mg/L，Cr≤0.1mg/L，Cr⁶⁺≤0.05mg/L，Cd≤0.01mg/L，Ag≤0.1 mg/L，Hg≤0.001mg/L。

附图说明

图1一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺的流程图。

具体实施方式

用一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺处理上述渗滤液，包括以下步骤：

第一步，将渗滤液的pH值调至2～4，优选2，泵入芬顿设备，并向芬顿设备中加入氧化剂和催化剂，芬顿反应时间为10–60min；通过芬顿反应将有机物完全氧化成二氧化碳和水，或将难降解有毒有害有机物大分子氧化分解成小分子有机物，降低渗滤液毒性，提高渗滤液可生化性，协同提高后端第三步进入组合式多功能生物反应器去除COD效果；同时芬顿反应产生强氧化性羟基自由基可将稳定的重金属络合物氧化破坏掉，生成游离态重金属离子，更加容易被第二步加碱沉淀去除、第三步进入离子交换系统去除重金属离子；芬顿过程将水中亚磷酸根、次磷酸根氧化为可与铁离子结合生成沉淀的正磷酸根，提高第二步去除总磷去除率。

第二步，芬顿处理后向渗滤液加入铁盐和碱，优选加入0.2％三氯化铁和0.3％液碱，搅拌后过滤，得到滤液；铁盐的絮凝作用将有机物絮凝成团，过滤截留去除COD，同时废水中总磷以正磷酸根形式存在于铁盐结合沉淀，过滤后除总磷，并且一些重金属离子会与碱结合生成重金属沉淀物，过滤后初步去除一定量的重金属污染物，降低重金属浓度，减轻后端第三步离子交换系统去除重金属离子压力，提高离子交换去除重金属离子效果。

第三步，调节滤液pH值至4～6，优选6，按照2.5m³/h流速将渗滤液泵入串联式2 组装载了大孔苯乙烯螯合型离子交换树脂的离子交换柱，得到离子交换出水，经去除COD和总磷的渗滤液进入离子交换系统交换，对低浓度重金属离子去除效果更佳，深度去除各种重金属污染；继续调节离子交换出水的pH值至6～9，优选8，再进入组合式多功能生物反应器，通过厌氧和好氧作用以及MBR膜分离除去废水中的COD和氨氮，因前端第一步芬顿反应氧化分解了难降解有毒有害有机物、提高了可生化性，从而组合式多功能生物反应器对COD去除效果更佳，并且增强缓冲能力；随后进入泵入电催化氧化器进行电催化氧化处理，通过电解催化氧化机理将前端处理工艺残余的极其少量的有机物和氨氮进一步去除掉，同时，前端处理工艺残余的极其少量的磷和重金属离子通过絮凝沉淀作用进一步去除。最终得到出水。

其中，所述的芬顿设备为芬顿塔、管道芬顿反应器或芬顿反应槽，优选管道芬顿反应器；

所述的氧化剂为质量浓度为10％～50％的双氧水，所述氧化剂与所述渗滤液的质量比为 (0.2～1):100；

其中，所述组合式多功能生物反应器包括：

内部设有MBR膜分离反应池的厌氧反应池，所述厌氧反应池的COD容积负荷为 0.7～1.0(kg·COD)/(m³·d)、水力停留时间为15～24h，优选置好氧反应池COD容积负荷为 0.5(kgCOD)/(m³.d)，水力停留时间为18小时；

与MBR膜分离反应池连通的好氧反应池，所述好氧反应池的COD容积负荷为 0.3～0.6(kg·COD)/(m³·d)，水力停留时间为10～18h，设置好氧反应池COD容积负荷为0.5(kgCOD)/(m³.d)，水力停留时间为18小时。

其中，所述电催化氧化器内设有阳极和阴极，所述阳极和所述阴极的间距为 1cm～3cm，优选1cm；

所述电催化氧化器电流密度为200A/m²～600A/m²，优选300A/m²，电解时间20min～40min，优选20min，采用外部循环间歇式处理，每小时循环流量为电催化氧化反应器体积的 5～10倍。最终得到出水。

实施例1

芬顿反应时间30min；厌氧反应池水力停留时间18h；好氧反应池水力停留时间 18h；电催化氧化器电流密度300A/m²，电解时间20min。

处理效果如表2所示：

表二

实施例2

芬顿反应时间60min；厌氧反应池水力停留时间24h；好氧反应池水力停留时间16h；电催化氧化器电流密度400A/m²，电解时间30min。

处理效果如表3所示：

表3

实施例3

芬顿反应时间10min；厌氧反应池水力停留时间15h；好氧反应池水力停留时间10h；阳极和阴极间距为3cm；电催化氧化器电流密度200A/m²，电解时间30min。

处理效果如表4所示：

表4

上述实施例均表明，经本发明处理后出水水质指标可达到《污水综合排放标准》一级A标准。具有处理效果好、条件温和和可控的优点。

Claims

1.一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将渗滤液的pH值调至2~4后，泵入芬顿设备，并向芬顿设备中加入氧化剂和催化剂，芬顿反应时间为10~60 min；

第三步，调节滤液pH值至4~6后，流经装载有吸附树脂的离子交换系统，得到离子交换出水，继续调节离子交换出水的pH值至6~9，再进入组合式多功能生物反应器，反应过后泵入电催化氧化器进行电催化氧化处理，最终得到出水；

所述的氧化剂为质量浓度为10%~50%的双氧水，所述氧化剂与所述渗滤液的质量比为（0.2~1）:100；

所述催化剂是硫酸亚铁，所述催化剂与所述渗滤液的质量比为（0.3~1）：100；

所述铁盐为正三价态铁盐，所述铁盐与所述渗滤液的质量比（0.2~1）：100；所述碱为液碱、碳酸钠或石灰，所述碱与所述渗滤液的质量比（0.2~1）：100。

2. 如权利要求1所述的一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，其中，第三步中，所述渗透液泵入所述离子交换系统的流速为2~5 m³/h。

3.如权利要求1所述的一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，其中，所述吸附树脂为大孔苯乙烯螯合型离子交换树脂或弱酸型螯合树脂。

4.如权利要求1所述的一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，其中，所述组合式多功能生物反应器包括：

内部设有MBR膜分离反应池的厌氧反应池，所述厌氧反应池的COD容积负荷为0.7~1.0(kg·COD)/(m³·d)、水力停留时间为15~24h；

与MBR膜分离反应池连通的好氧反应池，所述好氧反应池的COD容积负荷为0.3~0.6(kg·COD)/(m³·d)，水力停留时间为10~18h。

5.如权利要求1所述的一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，其中，所述电催化氧化器内设有阳极和阴极，所述阳极和所述阴极的间距为1~3cm。

6.如权利要求1或5所述的一种危险废物安全填埋渗滤液的处理工艺，所述电催化氧化器电流密度为200~600 A/m²，电解时间20~40 min，采用外部循环间歇式处理，每小时循环流量为电催化氧化反应器体积的5~10倍。