CN114212921A

CN114212921A - 一种垃圾渗滤液的处理方法

Info

Publication number: CN114212921A
Application number: CN202111551647.XA
Authority: CN
Inventors: 吴文明; 丁保强; 马林; 张治杰; 李淑艳; 王娣; 张宇
Original assignee: China Singapore United Technology Anhui Co ltd
Current assignee: China Singapore United Technology Anhui Co ltd
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-03-22
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: CN114212921B

Abstract

本发明涉及一种垃圾渗滤液的处理方法，属于废水处理技术领域，包括步骤一、调节垃圾渗滤液的pH，得pH调节后废水；步骤二、向pH调节后废水中加入铁碳填料，然后再投入七水合硫酸亚铁和双氧水，得氧化处理的废水；步骤三、将氧化处理的废水进行曝气，得曝气处理的废水；步骤四、向曝气处理的废水中投加絮凝剂和助凝剂进行絮凝沉降，过滤，得滤液；步骤五、调节滤液pH，然后在紫外光辐照活化和臭氧曝气条件下，向废水中加入过硫酸盐，进行氧化反应，排出，即可。本发明通过铁碳微电解‑芬顿和臭氧‑紫外‑过硫酸盐两轮复合氧化工艺，提高有机物的去除率；引入了改性阴离子型聚丙烯酰胺助凝剂，提高了絮凝的作用效果。

Description

一种垃圾渗滤液的处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液的处理方法。

背景技术

垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。

垃圾渗滤液成分复杂，有机污染物、无机污染物、重金属离子等污染物成分浓度高，其中有机污染物包括脂肪烃类、苯系物类、有机胺类、酮类、醚类等难降解有毒有害物质，是一类典型的难降解废水，具有污染范围广、危害程度高、处理难度大、处理成本高的特点，必须经过有效处理才能接入排水管排出。

目前针对垃圾渗滤液中难降解有机污染物常采用生化、高级氧化、膜处理等工艺进行处理，但因垃圾渗滤液的成分复杂，采用单一的工艺对苯系物类、有机胺类、酮类、醚类等难降解有机物进行处理时，常常面临去除效果差，难降解污染物残留量多，生化降解效果较差和处理成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垃圾渗滤液的处理方法，通过铁碳微电解-芬顿复合工艺和臭氧-紫外-过硫酸盐协同工艺两种复合氧化工艺，对垃圾渗滤液生化出水进行深度处理，经该工艺处理后，出水达到排放标准。该处理方法对难降解有机物去除率高，具有良好的工程应用价值和推广前景。

本发明要解决的技术问题：如何提高垃圾渗滤液难降解有机物的去除率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种垃圾渗滤液的处理方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将垃圾渗滤液泵入pH调节池，调节废水pH至2.0-4.0，得pH调节后废水；

步骤二、将pH调节后废水由pH调节池泵入微电解-芬顿反应池，控制微电解-芬顿反应池中铁碳填料与处理废水体积比为0.6-2.0:1，向反应池中投加七水合硫酸亚铁和双氧水，控制七水合硫酸亚铁的投加量为0.3-0.7kg/m³，双氧水的投加量为0.3-0.8L/m³，在曝气条件下，进行氧化反应，控制反应时间为30-120min，控制曝气量为0.1-0.5m³/(m³·min)，得氧化处理的废水；

步骤三、将氧化处理的废水泵入曝气池，进行曝气处理，控制曝气时间为15-30min，控制曝气量为0.1-0.5m³/(m³·min)，得曝气处理的废水；

步骤四、将曝气处理的废水泵入絮凝沉淀池，在搅拌条件下，投加絮凝剂和助凝剂，控制搅拌转速为150r/min，控制絮凝剂加入量为100-300mg/L，控制助凝剂的加入量为0.2-2mg/L，絮凝沉降10-30min后，进行过滤处理，得滤液；

步骤五、加碱调节滤液pH至8.0-9.0，然后在紫外光辐照活化和臭氧曝气条件下，向废水中加入过硫酸盐，进行氧化反应，时间为15-60min，排出即可，其中，控制紫外灯功率为3-10kw/m³，过硫酸盐加入量为1.0-3.0kg/m³，控制曝气量为0.1-0.5m³/(m³·min)。

进一步地，步骤一中废水pH优选为2.5-3.5。

进一步地，步骤二中铁碳填料与处理废水体积比优选为0.8-1.5:1。

进一步地，步骤二中双氧水的质量浓度为30％。

进一步地，步骤四中絮凝剂为聚合氯化铝，助凝剂为改性阴离子型聚丙烯酰胺，所述絮凝剂的加入量优选为100-200mg/L，所述助凝剂加入量优选为0.25-1mg/L。

进一步地，所述改性阴离子型聚丙烯酰胺通过以下步骤制成：

将丙烯酰胺、二硫代羧基单体、苯磺酸基单体加入烧瓶中，再加入去离子水使得单体总质量分数为40％，然后用磁力搅拌器搅拌至溶解完全，调节溶液pH值至9.0，通入氮气驱氧10min后，加入过硫酸铵，再加入亚硫酸氢钠，搅拌10min后停止通氮气，迅速封口，并置于紫外光聚合反应装置中，高压汞灯照射60min后，静置24h，将产物浸泡于无水乙醇提纯，并放入鼓风干燥箱烘干，研磨，得改性阴离子聚丙烯酰胺，其中，丙烯酰胺、二硫代羧基单体、苯磺酸基单体的质量比为60-70：12-30：10-18，过硫酸铵和亚硫酸氢钠的加入质量均为单体总质量的4-6％。

在上述反应中，利用丙烯酰胺、二硫代羧基单体、苯磺酸基单体中双键在过硫酸铵和亚硫酸氢钠的引发剂的作用下，光引发聚合反应，得改性阴离子聚丙烯酰胺，且其分子结构式如下所示。

进一步地，所述二硫代羧基单体通过以下步骤制成：

将3-丁烯-1-醇和乙醇混合后，搅拌均匀，再加入氢氧化钠，再在搅拌的状态下，升温至30℃，滴加二硫化碳，滴加速度为3-5滴/秒，滴加完全后，继续恒温反应4h，停止反应，用己烷洗涤数次，干燥，得二硫代羧基单体，其中，3-丁烯-1-醇、乙醇、氢氧化钠、二硫化碳的用量比为0.011-0.014mol:50-90mL：0.01mol:0.01mol。

在上述反应中，利用二硫化碳在氢氧化钠的作用下，生成黄原酸，然后黄原酸和3-丁烯-1-醇反应得二硫代羧基单体，且其分子结构式如下所示。

进一步地，所述苯磺酸基单体通过以下步骤制成：

将甲基丙烯酸、N,N-二异丙基碳二亚胺、三乙胺、四氢呋喃依次加入三口烧瓶中，搅拌40min后，在氮气氛围下，加热至40℃，滴加4-氨基苯磺酸钠的四氢呋喃溶液，滴加速度为2滴/秒，搅拌反应12h，然后将反应液进行过滤，取滤饼，洗涤，真空干燥，得苯磺酸基单体，其中，4-氨基苯磺酸钠、N,N-二异丙基碳二亚胺、三乙胺、四氢呋喃、甲基丙烯酸的用量比为0.01mol:0.01-0.015mol:0.01-0.015mol:100-200mL:0.01-0.015mol。

在上述反应中，利用4-氨基苯磺酸钠中的氨基和甲基丙烯酸中的羧基反应，得苯磺酸基单体，且其分子结构式如下所示。

进一步地，步骤五中碱为氢氧化钠或氢氧化钾，滤液pH优选为8.5-9.0。

进一步地，步骤五中过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾。

进一步地，步骤五中过硫酸盐的投加量优选为1.2-2.5kg/m³。

进一步地，步骤五中紫外光辐照功率优选为4-8kW/m³。

进一步地，步骤五中氧化反应时间优选为20-50min。

进一步地，步骤五中紫外光灯优选为浸没式紫外线杀菌灯。

进一步地，步骤五中紫外光灯发出的紫外光波长优选为254nm，在该紫外光波长下，酚类有机物吸收能量由稳定态转变为激发态，在氧化反应池中发生化学反应生成易降解物质，或变成引发热反应的中间产物。

本发明的有益效果：

为提高垃圾渗滤液难降解有机物的去除率，本发明从以下几方面入手：

一是通过铁碳微电解-芬顿和臭氧-紫外-过硫酸盐两轮复合氧化工艺，提高有机物的去除率：首先利用铁碳微电解-芬顿工艺使得废水中激发生成硫酸根自由基和羟基自由基，且它们具有很高的氧化还原电位，可以和有机污染物有效的发生电子转移、加成、氢取代等反应，将脂肪烃类、苯系物类、有机胺类、酮类、醚类等难降解有机物开环分解成易降解物质，从而提高难降解有机物的去除率，达到无害化处理目的；其次，在臭氧-紫外-过硫酸盐工艺中，部分难降解有机污染物(如苯酚)在特定波长紫外光辐照下，能够吸收能量由稳定态转变为激发态，在氧化反应池中发生化学反应生成易降解物质，或变成引发热反应的中间产物；紫外光对部分难降解有机污染物产生直接或间接的降解效应，可有效提高氧化能力，并能够与过硫酸盐形成复合型氧化体系，发挥出协同氧化效果，大大提高氧化反应速率，增强对垃圾渗滤液的处理能力；最后，通过调节铁碳微电解-芬顿工艺反应时间、以及紫外光强度，可以达到有效控制污染物降解速率、反应时间长短的目的；

二是在絮凝过程中，聚合氯化铝是废水广泛应用的絮凝剂，但是成本较高，本发明采用聚合氯化铝和改性阴离子型聚丙烯酰胺作为复合絮凝剂，在最大限度降低的成本的同时，使得杂质和水分离，产生沉淀，提高絮凝效果；且所述改性阴离子型聚丙烯酰胺为阴离子絮凝剂，与聚合氯化铝具有良好的复合作用，在复合絮凝剂中起到电中和吸附架桥作用，发挥长链大分子强烈地拖拉、网捕作用，与聚合氯化铝协同发挥优异的絮凝作用，此外，本发明针对阴离子型聚丙烯酰胺进行了改性，引入了二硫代羧基单体，则在改性阴离子型聚丙烯酰胺的分子链中引入了二硫代羧酸盐，利用了二硫代羧酸盐与金属离子形成配位作用，且其配位作用高于氨基、羧基基团，其对重金属具有优异的捕捉能力，其的引入增加了强的絮凝单元，提高了絮凝剂对重金属的去除能力，进一步提高了絮凝作用的作用效果；

综上所述，本发明具备工艺简单、反应快速高效、难降解污染物去除彻底、电力损耗低、反应条件易于控制、重金属去除效率高等显著特点，具有良好的工程应用价值和推广前景。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种垃圾渗滤液的处理方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，一种垃圾渗滤液的处理方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将垃圾渗滤液泵入pH调节池，调节废水pH，得pH调节后废水；

步骤二、将pH调节后废水由pH调节池泵入微电解-芬顿反应池，向反应池中投加七水合硫酸亚铁和双氧水，在曝气条件下，进行氧化反应，得氧化处理的废水；

步骤三、将氧化处理的废水泵入曝气池，进行曝气处理，得曝气处理的废水；

步骤四、将曝气处理的废水泵入絮凝沉淀池，在搅拌条件下，投加絮凝剂和助凝剂，进行过滤处理，得滤液；

步骤五、加碱调节滤液pH，然后在紫外光辐照活化和臭氧曝气条件下，向废水中加入过硫酸盐，同时启动臭氧发生器和紫外灯设备，排出即可。

实施例1

改性阴离子型聚丙烯酰胺的制备：

(1)、将0.01mol甲基丙烯酸、0.01mol N,N-二异丙基碳二亚胺、0.01mol三乙胺、60mL四氢呋喃依次加入三口烧瓶中，搅拌40min后，在氮气氛围下，加热至40℃，滴加40mL含有0.01mol 4-氨基苯磺酸钠的四氢呋喃溶液，滴加速度为2滴/秒，搅拌反应12h，然后将反应液进行过滤，取滤饼，洗涤，真空干燥，得苯磺酸基单体；

(2)、将0.011mol 3-丁烯-1-醇和50mL乙醇混合后，搅拌均匀，再加入0.01mol氢氧化钠，再在搅拌的状态下，升温至30℃，滴加0.01mol二硫化碳，滴加速度为3滴/秒，滴加完全后，继续恒温反应4h，停止反应，用己烷洗涤数次，干燥，得二硫代羧基单体；

(3)、将60g丙烯酰胺、12g二硫代羧基单体、10g苯磺酸基单体加入烧瓶中，再加入123mL去离子水使得单体总质量分数为40％，然后用磁力搅拌器搅拌至溶解完全，调节溶液pH值至9.0，通入氮气驱氧10min后，加入3.28g过硫酸铵，再加入3.28g亚硫酸氢钠，搅拌10min后停止通氮气，迅速封口，并置于紫外光聚合反应装置中，高压汞灯照射60min后，静置24h，将产物浸泡于无水乙醇提纯，并放入鼓风干燥箱烘干，研磨，得改性阴离子聚丙烯酰胺。

实施例2

改性阴离子型聚丙烯酰胺的制备：

(1)、将0.015mol甲基丙烯酸、0.015mol N,N-二异丙基碳二亚胺、0.015mol三乙胺、120mL四氢呋喃依次加入三口烧瓶中，搅拌40min后，在氮气氛围下，加热至40℃，滴加80mL含有0.01mol 4-氨基苯磺酸钠的四氢呋喃溶液，滴加速度为2滴/秒，搅拌反应12h，然后将反应液进行过滤，取滤饼，洗涤，真空干燥，得苯磺酸基单体；

(2)、将0.014mol 3-丁烯-1-醇和90mL乙醇混合后，搅拌均匀，再加入0.01mol氢氧化钠，再在搅拌的状态下，升温至30℃，滴加0.01mol二硫化碳，滴加速度为5滴/秒，滴加完全后，继续恒温反应4h，停止反应，用己烷洗涤数次，干燥，得二硫代羧基单体；

(3)、将70g丙烯酰胺、30g二硫代羧基单体、18g苯磺酸基单体加入烧瓶中，再加入117mL去离子水使得单体总质量分数为40％，然后用磁力搅拌器搅拌至溶解完全，调节溶液pH值至9.0，通入氮气驱氧10min后，加入7g过硫酸铵，再加入7g亚硫酸氢钠，搅拌10min后停止通氮气，迅速封口，并置于紫外光聚合反应装置中，高压汞灯照射60min后，静置24h，将产物浸泡于无水乙醇提纯，并放入鼓风干燥箱烘干，研磨，得改性阴离子聚丙烯酰胺。

实施例3

选取某垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液生化出水作为处理对象，该垃圾渗滤液生化出水的各项指标如表1所示：

表1

处理步骤参阅图1所示，处理工艺参数如表2所示：

表2

排出水的各项指标如表3所示。

表3

实施例4

选取某垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液生化出水作为处理对象，其各项指标如表1所示。

处理步骤参阅图1所示，处理工艺参数如表4所示：

表4

排出水的各项指标如表5所示。

表5

实施例5

选取某垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液生化出水作为处理对象，该垃圾渗滤液生化出水的各项指标如表6所示：

表6

处理步骤参阅图1所示，处理工艺参数如表7所示：

表7

排出水的各项指标如表8所示：

表8

对比例1

处理步骤删除图1中的步骤二，其余与图1中相同，且工艺参数如表9所示。

表9

排出水的各项指标如表10所示：

表10

对比例2

选取某垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液生化出水作为处理对象，其各项指标如表6所示。

处理步骤删除图1中的步骤五，其余与图1中相同，且工艺参数如表11所示。

表11

排出水的各项指标如表12所示：

表12

对比例3

处理步骤参阅图1，将步骤四中的改性阴离子型聚丙烯酰胺替换成阴离子型聚丙烯酰胺，工艺参数如表13所示。

表13

排出水的各项指标如表14所示：

表14

从表3、表5、表8、表10、表12、表14数据可以看出，实施例3-5的处理方法获得的排出水各项指标优于对比例1-3处理方法获得的排出水。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、调节垃圾渗滤液pH至2.0-4.0，得pH调节后废水；

步骤二、向pH调节后废水中加入铁碳填料，然后再投入七水合硫酸亚铁和双氧水，在曝气量为0.1-0.5m³/(m³·min)下，进行氧化反应30-120min，得氧化处理的废水；

步骤三、将氧化处理的废水泵入曝气池，在曝气量为0.1-0.5m³/(m³·min)下，进行曝气15-30min，得曝气处理的废水；

步骤四、将丙烯酰胺、二硫代羧基单体、苯磺酸基单体和去离子水混合均匀，调节溶液pH值至9.0，氮气保护下，加入过硫酸铵，再加入亚硫酸氢钠，氮气保护下高压汞灯照射60min后，静置24h，经提纯，干燥箱烘干，得改性阴离子聚丙烯酰胺助凝剂；

步骤五、在150r/min搅拌下，向曝气处理的废水加入絮凝剂聚合氯化铝和改性阴离子聚丙烯酰胺助凝剂，絮凝沉降10-30min后，过滤，得滤液；

步骤六、加碱调节滤液pH至8.0-9.0，然后在紫外灯功率为3-10kw/m³和臭氧曝气条件下，再向滤液中加入过硫酸盐，进行氧化反应15-60min，排出即可。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，步骤二中铁碳填料与处理废水体积比为0.6-2.0:1。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，步骤二中七水合硫酸亚铁的投加量为0.3-0.7kg/m³，双氧水的投加量为0.3-0.8L/m³。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，步骤四中丙烯酰胺、二硫代羧基单体、苯磺酸基单体的质量比为60-70：12-30：10-18。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，步骤五中絮凝剂加入量为100-300mg/L，助凝剂的加入量为0.2-2mg/L。

6.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，步骤六中过硫酸盐加入量为1.0-3.0kg/m³。

7.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述二硫代羧基单体包括以下步骤制成：

将3-丁烯-1-醇和乙醇混合后，再加入氢氧化钠，在搅拌的状态下，升温至30℃，滴加二硫化碳，滴加完全后，继续反应4h，停止反应，用己烷洗涤数次，干燥，得二硫代羧基单体。

8.根据权利要求7所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，所述3-丁烯-1-醇、乙醇、氢氧化钠、二硫化碳的用量比为0.011-0.014mol:50-90mL：0.01mol:0.01mol。