CN111333235A - 一种垃圾渗滤液处理系统和工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液处理系统，所述系统包括依次连接的电絮凝池、铁碳微电解池、类电芬顿处理池和树脂吸附池；所述电絮凝池上设有废水入口，所述树脂吸附池上设有废水出口。本发明所述垃圾渗滤液处理系统是一种基于新兴电化学技术为基础的，联合电絮凝、铁碳微电解和类电芬顿，以及树脂吸附技术为一体的垃圾渗滤液深度处理系统，能够深度净化垃圾渗滤液，降解垃圾渗滤液中的有机物、硝酸盐，实现对垃圾渗滤液的同步深度脱氮和除碳，且本发明所述系统易操作、维护简单，出水水质好、无二次污染，具有工业化应用的可行性。本发明还公开了一种垃圾渗滤液处理工艺。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理的系统和工艺，具体涉及一种垃圾渗滤液处理系统和工艺。
背景技术
随着我国社会经济快速发展，城市化进程加快，居民生活垃圾产生量大幅增加。卫生填埋因其具有处理量大、处理简单、见效快、技术成熟等优点，近年来被我国广泛利用。但是，由于降水和垃圾内部本身的水分，填埋场在使用过程中不可避免会产生大量渗滤液，渗滤液具有严重的污染性，其最明显的特点是色度高且恶臭、水质水量浮动大、出水氨氮浓度高、有机物成分复杂量大、重金属离子种类较多、微生物营养的比例失调等。若不进行处理随意排放，将对周围环境造成严重影响。此外，更加严格的污染物排放标准对垃圾渗滤液处理技术提出了更高的要求，而传统的生化处理工艺难以达到排放要求，深度处理对于垃圾渗滤液的达标排放至关重要。
目前，常用垃圾渗滤液的深度处理方法主要包括“纳滤/反渗透膜”技术、机械式蒸汽再压缩技术(MVR)、生物处理等方法，但在实际过程运行过程中，膜技术虽然能达到处理效果稳定、出水水质满足排放标准的要求，但存在着膜污染严重、能耗大、浓缩液二次污染等难以解决的问题，同时系统设备投资及运行成本高的问题限制了其广泛应用；MVR蒸发技术往往存在着工程投资大、运行成本成本高、浓缩液的再次处理等问题；生物处理的方法对于处理一些早期渗滤液垃圾渗滤液较为有效，但对中期及老龄的垃圾渗滤液无法实现有效的处理。因此，开发一种垃圾渗滤液深度处理技术及工艺迫在眉睫。
近年来，随着电化学技术的不断发展，利用电氧化和电絮凝技术深度处理垃圾渗滤液已成为国内外的研究热点。电化学技术是利用外加电场的作用，通过一系列的物理过程、电化学反应，把废水中的有机污染物进行降解去除，或把有毒物质转化为无毒、低毒物质。电化学技术具有不产生二次污染、无需额外投加氧化剂、操作简单等特点，被认为是最有可能实现产业化的技术之一。但是，单独的电化学工艺虽然对特定的污染物有较好的去除效果，但不能满足生化处理后渗滤液中残存的有机污染物、氨氮和色度等多类污染物的去除需求，因此，我们需将不同工艺进行联合使用以去除多类污染物。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种垃圾渗滤液处理系统和工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种垃圾渗滤液处理系统，所述系统包括依次连接的电絮凝池、铁碳微电解池、类电芬顿处理池和树脂吸附池；所述电絮凝池上设有废水入口，所述树脂吸附池上设有废水出口。
铁碳微电解池是利用铁炭粒料在电解质溶液中形成原电池对废水中污染物进行降解的一种良好工艺，集氧化还原、催化氧化、电沉积、絮凝吸附、络合以及共沉淀等作用于一体的技术。微电解法能有效地氧化降解和吸附絮凝废水中的有机物，大大提高废水的可生化性。与其他方法相比，铁碳微电解法的优势是：(1)以废铁屑为原料，不消耗电能，节约成本的同时实现“以废治废”的目的；(2)适用范围广，铁碳微电解是多个反应机理的综合，适用于不同类型的废水；(3)处理效果好，根据目前的实际运行情况，此方法对各种毒物均有较好的去除效果；(4)处理设备装置简单，操作维护方便等。
电芬顿(电-Fenton技术)是一种基于芬顿反应的电化学高级氧化技术，通过电极间的电化学反应生成Fe2+和H2O2，原位产生无毒的强氧化剂·OH，电芬顿由于操作简单，避免了试剂运输、储存或者处理方面的风险等优点而受到人们的广泛关注，但在理论上O2与三价铁离子均在阴极发生还原反应，存在竞争关系，会限制反应过程·OH的生成，降低反应的去除效率。由于电芬顿过程中存在的不足，研究人员基于此开展了类电芬顿反应的研究与改善。其中，Candeias等人研究了Fe2+和次氯酸(HOCl)的类电芬顿反应，在含有氯的高盐废水中可以发生类电芬顿反应，即氯离子在阳极反应生成氯气，并在水中反应生成次氯酸，并与在阴极还原产生的二价铁离子反应，产生羟基自由基，羟基自由基有较强的氧化能力，能够有效的去除污染物。
树脂吸附技术是国际公认的去除污水中总氮和溶解性小分子有机物的最好方法之一。
为深度处理垃圾渗滤液，从实际应用出发，基于电化学原理，本发明采用电絮凝-铁碳微电解-电芬顿-树脂吸附技术深度处理垃圾渗滤液，可以实现垃圾渗滤液综合处理能力高、占地面积小、结构简单、处理效率高的目的。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述电絮凝池的后端设有溢流口，所述电絮凝池通过第一溢流口与铁碳微电解池相连；所述电絮凝池内设有第一阳极和第一阴极，第一阳极和第一阴极之间设有折流隔板。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述第一阳极为低碳钢板，所述第一阴极为石墨碳纤维。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述铁碳微电解池包括相互连通的pH调节区和电解反应区；所述铁碳微电解池设有溢流口，所述铁碳微电解池通过溢流口与所述类电芬顿处理池相连；所述pH调节区内设有酸碱投加装置和搅拌装置，所述电解反应区内设有铁碳微电解填料层。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述铁碳微电解填料层内包括铁粉和生物碳，铁粉和生物碳的重量比为：铁粉：生物碳＝0.8～2:1。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述pH调节区内设有折流隔板，所述电解反应区设有用于承托铁碳微电解填料层的导水孔板。所述电解反应区的废液通过导水孔板进入所述电解反应区。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述类电芬顿处理池后端设有溢流口，所述类电芬顿处理池通过溢流口与树脂吸附池相连；所述类电芬顿处理池内设有加药装置、三维电极材料、第二阳极和第二阴极，第二阳极和第二阴极之间设有折流隔板。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述第二阳极为Ti/RuO2电极板，所述第二阴极为碳毡，所述三维电极材料为三维多孔石墨烯海绵。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述加药装置内为HClO溶液。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述树脂吸附池内设有树脂填料层，所述树脂填料层为磁性阴离子交换树脂填料层。磁性树脂具有正电性的特殊结构，通过静电吸附和离子交换作用将负电性的污染物吸附去除，可深度去除废水中的COD和硝酸盐。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述树脂吸附池内设有折流隔板，所述树脂吸附池内设有用于承托树脂填料层的导水孔板。
作为本发明所述垃圾渗滤液处理系统的优选实施方式，所述电絮凝池和类电芬顿处理池中使用的均为直流电源。
本发明的目的还在于提供一种所述垃圾渗滤液处理系统的垃圾渗滤液处理工艺，所述工艺包括以下步骤：将垃圾渗滤液依次进行电絮凝处理、铁碳微电解处理、类电芬顿处理和树脂吸附处理，得处理后的废液。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种垃圾渗滤液处理系统和工艺，本发明所述垃圾渗滤液处理系统是一种基于新兴电化学技术为基础的，联合电絮凝、铁碳微电解和类电芬顿，以及树脂吸附技术为一体的垃圾渗滤液深度处理系统，能够深度净化垃圾渗滤液，降解垃圾渗滤液中的有机物、硝酸盐，实现对垃圾渗滤液的同步深度脱氮和除碳，且本发明所述系统易操作、维护简单，出水水质好、无二次污染，具有工业化应用的可行性。
附图说明
图1为实施例所述垃圾渗滤液处理系统的一种结构示意图；
图2为实施例所述垃圾渗滤液处理系统的另一结构示意图；
其中，1、电絮凝池；2、铁碳微电解池；3、类电芬顿处理池4、树脂吸附池；
11、废水入口；12、第一阳极；13、第一稳压直流电源；14、第一阴极；15、第一折流隔板；16、第一溢流口；
21、酸碱投加装置；22、搅拌装置；23、第二折流隔板；24、第二溢流口；25、第一导水孔板；26、碳微电解填料层；27、第三溢流口；
31、加药装置；32、第三折流隔板；33、第二阳极、35、第二阴极；36、三维电极材料；37、第四溢流口；
41、第四折流隔板；42、第二导水孔板；43、树脂填料层；44、出水口。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例
本发明所述垃圾渗滤液处理系统的一种实施例，结构示意图如图1～2所示，本实施例所述垃圾渗滤液处理系统包括依次连接的电絮凝池1、铁碳微电解池2、类电芬顿处理池3和树脂吸附池4。
所述电絮凝池1前后两端分别设有废水入口11和第一溢流口16，所述电絮凝池1通过第一溢流口16与铁碳微电解池2相连，所述电絮凝池1内设有第一阳极12和第一阴极14，所述第一阳极12和第一阴极14的电源为第一稳压直流电源13，第一阳极12和第一阴极14之间设有第一折流隔板15。所述第一阳极12为低碳钢板，所述第一阴极14为石墨碳纤维。所述铁碳微电解池2包括相互连通的pH调节区和电解反应区；所述pH调节区内设有酸碱投加装置21、搅拌装置22和多块第二折流隔板23，废水从pH调节区通过第二溢流口24进入电解反应区，所述电解反应区内设有铁碳微电解填料层26和用于承托铁碳微电解填料层26的第一导水孔板25，所述铁碳微电解池2设有第三溢流口27，所述铁碳微电解池通过第三溢流口27与所述类电芬顿处理池3相连。
所述铁碳微电解填料层26内包括铁粉和生物碳，较佳地，铁粉和生物碳的重量比为：铁粉：生物碳＝0.8～2:1。
所述类电芬顿处理池3后端设有第四溢流口37，所述类电芬顿处理池3通过溢流口37与树脂吸附池4相连；所述类电芬顿处理池4内设有加药装置31、三维电极材料36、第二阳极33和第二阴极35，第二阳极33和第二阴极35的电源为第二稳压直流电源34，第二阳极33和第二阴极35之间设有第三折流隔板32。较佳地，所述加药装置31内为HClO溶液，所述第二阳极33为Ti/RuO2电极板，所述第二阴极35为碳毡，所述三维电极材料36为三维多孔石墨烯海绵。
所述树脂吸附池4内设有第四折流隔板41和树脂填料层43，所述树脂吸附池4内设有用于承托树脂填料层43的第二导水孔板42，较佳地，所述树脂填料层43为磁性阴离子交换树脂填料层，所述树脂吸附池4后端设有出水口44，
本实施例所述垃圾渗滤液处理系统运行时，待处理的垃圾渗滤液进入电絮凝池1，接通第一稳压直流电源13，在利用外加电场直流电的作用，使金属铁制成的第一阳极12溶解，产生大量Fe离子，与水反应生成氢氧化铁，但在这个过程中会因为pH等因素的影响而生成大量的复杂水解产物如FeOH2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)2 4+、Fe(OH)4-、Fe(H2O)2+、Fe(H2O)5OH2+等。这些水解产物能将废水中的颗粒物和胶体聚集起来，形成体积越来越大的絮凝体，随着反应时间增加，在重力和气浮作用下，被沉淀或上浮去除。
经电絮凝池1处理后的废水经第一溢流口16流入铁碳微电解池2，通过酸碱投加装置21和搅拌装置22加入酸碱药剂，使废水调整为设定pH后经第二溢流口24进入电解反应区，利用铁炭粒料在电解质溶液中形成原电池对渗滤液中污染物进行降解，集氧化还原、催化氧化、电沉积、絮凝吸附、络合以及共沉淀等作用于一体；然后经第三溢流口27进入类电芬顿池3，在类电芬顿池3中，通过加药装置在废水中加入HClO溶液，氯离子在第二阳极33反应生成氯气，并在水中反应生成次氯酸，并与在第二阴极35还原产生的二价铁离子反应，产生羟基自由基，羟基自由基有较强的氧化能力，能够有效的去除污染物；处理后的废水经第四溢流口37进入树脂吸附池4利用其中的磁性阴离子交换树脂吸附剂去除水体中的污染物，磁性阴离子交换树脂具有较小的尺寸，带有磁性，再生过程简单，可有效去除生化尾水中电负性COD和硝酸盐，进而实现同步深度脱氮和除碳，处理后的废水从出水口44排出。本实施例所述垃圾渗滤液处理系统能够深度净化垃圾渗滤液，降解垃圾渗滤液中的有机物、硝酸盐，实现对垃圾渗滤液的同步深度脱氮和除碳，出水水质好。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的电絮凝池、铁碳微电解池、类电芬顿处理池和树脂吸附池；所述电絮凝池上设有废水入口，所述树脂吸附池上设有废水出口。
2.如权利要求1所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述电絮凝池的后端设有溢流口，所述电絮凝池通过溢流口与铁碳微电解池相连；所述电絮凝池内设有第一阳极和第一阴极，第一阳极和第一阴极之间设有折流隔板。
3.如权利要求2所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述第一阳极为低碳钢板电极，所述第一阴极为石墨碳纤维。
4.如权利要求1所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述铁碳微电解池包括相互连通的pH调节区和电解反应区；所述铁碳微电解池设有溢流口，所述铁碳微电解池通过溢流口与所述类电芬顿处理池相连；所述pH调节区内设有酸碱投加装置和搅拌装置，所述电解反应区内设有铁碳微电解填料层。
5.如权利要求4所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述铁碳微电解填料层内包括铁粉和生物碳，铁粉和生物碳的重量比为：铁粉：生物碳＝0.8～2:1。
6.如权利要求1所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述类电芬顿处理池后端设有溢流口，所述类电芬顿处理池通过溢流口与树脂吸附池相连；所述类电芬顿处理池内设有加药装置、三维电极材料、第二阳极和第二阴极，第二阳极和第二阴极之间设有折流隔板。
7.如权利要求6所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述第二阳极为Ti/RuO2电极板，所述第二阴极为碳毡，所述三维电极材料为三维多孔石墨烯海绵。
8.如权利要求1所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述树脂吸附池内设有树脂填料层，所述树脂填料层为磁性阴离子交换树脂填料层。
9.如权利要求7所述垃圾渗滤液处理系统，其特征在于，所述树脂吸附池内设有折流隔板，所述树脂吸附池内设有用于承托树脂填料层的导水孔板。
10.一种采用如权利要求1～9中任一项所述垃圾渗滤液处理系统的垃圾渗滤液处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：将垃圾渗滤液依次进行电絮凝处理、铁碳微电解处理、类电芬顿处理和树脂吸附处理，得处理后的废液。
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