CN114956430A - 一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，包括：（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，加入调节剂和有机絮凝剂进行絮凝沉淀；（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂，进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；（3）对所述二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；（4）对所述三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液；（5）对所述四级处理上清液依次进行第二次超滤和蒸发处理，即为最终出水，该水水质质量优。本发明的工艺能降低浓缩液中的有机物浓度和硬度以及其他盐分等污染物质，使垃圾渗滤液膜浓缩液经过处理后能够达标排放。
Description
技术领域
本发明属于渗滤液处理技术领域，具体涉及一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺。
背景技术
垃圾在填埋、焚烧过程中产生的渗滤液是一种水质水量变化大、氨氮含量高，成分复杂的高浓度难处理有机废水。随着国家环保要求的提高，渗滤液处理出水要求达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的要求。传统的深度处理采用纳滤和反渗透组合技术，但是，垃圾渗滤液经过纳滤、反渗透系统深度处理后会产生大量的膜浓缩液。
垃圾渗滤液膜浓缩液的主要成份为腐殖质类物质、二级处理出水中残留的未降解有机物和溶解性微生物产物(SMP)等物质，浓缩液，COD通常在5000mg/L以上，氨氮浓度约为50～200mg/L，电导率约为20000～50000μs/cm；反渗透工艺产生的浓缩液，COD通常在1000mg/L以上，总硬度在1500mg/L以上，电导率约为30000～50000μs/cm。
目前国内外处理膜浓缩液的主要方法有以下几种：回喷或者回灌、蒸发、高级氧化法、焚烧法。蒸发工艺解决了膜浓缩液不断回流带来的弊端，但蒸发工艺存在的主要问题是费用高和蒸发器发生严重的腐蚀结垢问题；而直接将膜浓缩液焚烧处理，其总运行成本将非常高。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺。本发明的工艺能降低浓缩液中的有机物浓度和硬度以及其他盐分等污染物质，使垃圾渗滤液膜浓缩液经过处理后能够达标排放。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。
本发明提供了一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，加入调节剂和有机絮凝剂进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；所述调节剂为碳酸铵和/或碳酸氢铵；所述有机絮凝剂为β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物；所述浓缩液、所述调节剂与所述有机絮凝剂的配比为0.1L：1-3g：1-5g；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂，进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；所述催化剂为二价铜盐和二价铁盐的混合物；所述过氧化氢与所述催化剂的摩尔比为1：10~20；
（3）对所述二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）对所述三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液；所述吸附材料为三维有序大孔金属-有机框架材料；
（5）对所述四级处理上清液依次进行第二次超滤和蒸发处理，即为最终出水。
在一个优选的实施方式中，步骤（1）中所述β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物。
在一个优选的实施方式中，步骤（1）中采用碱将所述浓缩液的pH值调节至8～11；所述碱为氢氧化钠、石灰或熟石灰。
在一个优选的实施方式中，步骤（2）中所述二价铜盐为CuSO4·5H2O；所述二价铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁；所述二价铜盐与所述二价铁盐按照质量比1：（1~3）混合。
在一个优选的实施方式中，步骤（2）中采用酸将所述一级处理上清液的pH值调节至6～8；所述酸为醋酸或柠檬酸。
在一个优选的实施方式中，步骤（4）中所述三维有序大孔金属-有机框架材料是按照以下方法制备得到的：
a. 取适量PS（聚苯乙烯）乳液，然后以3000~5000r/h离心6~8h后去除上层清液，得底部沉淀，将沉淀于80~100℃下干燥一夜后得到有序排列的PS模板；
b. 将上述得到的PS模板浸入0.02~0.08g/mL金属盐/甲醇溶液中浸泡1~3h后捞出，干燥一夜，然后再次浸入0.05~0.15g/mL的配体/甲醇溶液中，静置40~56h，制得PS/有机框架复合材料；
c. 将PS/有机框架复合材料浸入DMF中，搅拌20~36h后除去PS，得到三维有序大孔-有机框架材料。
在一个优选的实施方式中，所述步骤b中所述金属盐选自硝酸钴、硝酸铜、硝酸锌、硝酸锆中的一种。
在一个优选的实施方式中，所述步骤b中所述配体选自2-甲基咪唑、H4adip、对苯二甲酸中的一种。
在一个优选的实施方式中，步骤（4）中吸附材料采用柱或者罐装填，柱或者罐的装填率为50~100％，采用一用一备方式。
在一个优选的实施方式中，步骤（3）中采用超滤膜进行所述第一次超滤处理；步骤（5）中采用超滤膜进行所述第二次超滤处理，所述蒸发处理的温度为80~100℃。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：本发明依次通过絮凝沉淀、电解、催化氧化以及吸附等流程进行集成，将垃圾渗滤液中的有害物质依次去除，各工艺段分工不同。通过絮凝沉淀降低废水中的硬度，通过电解和催化氧化降低废水中有机物含量，通过吸附降低废水中重金属含量，通过两次超滤降低废水中悬浮物、胶体和微粒等大分子物质，有效提高了出水水质。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白理解，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。
实施例1
一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，按照浓缩液、碳酸铵与β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物的配比为0.1L：2g：3g的量加入碳酸铵和β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物（由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物）进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂（CuSO4·5H2O与硫酸亚铁的摩尔比为1:15），进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；
（3）对二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）取适量PS（聚苯乙烯）乳液，然后以5000r/h离心7h后去除上层清液，得底部沉淀，将沉淀于90℃下干燥一夜后得到有序排列的PS模板；将上述得到的PS模板浸入0.05g/mL硝酸锌/甲醇溶液中浸泡2h后捞出，干燥一夜，然后再次浸入0.08g/mL的2-甲基咪唑/甲醇溶液中，静置48h，制得PS/有机框架复合材料；将PS/有机框架复合材料浸入DMF中，搅拌28h后除去PS，得到三维有序大孔-有机框架材料。将得到的三维有序大孔-有机框架材料采用柱或者罐装填，柱或者罐的装填率为50~100％，采用一用一备方式对三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液。
（5）对四级处理上清液依次进行第二次超滤和90℃蒸发处理，即为最终出水。
实施例2
一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，按照浓缩液、碳酸氢铵与β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物的配比为0.1L：1g：5g的量加入碳酸铵和β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物（由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物）进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂（CuSO4·5H2O与氯化亚铁的摩尔比为1:10），进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；
（3）对二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）取适量PS（聚苯乙烯）乳液，然后以4000r/h离心7h后去除上层清液，得底部沉淀，将沉淀于90℃下干燥一夜后得到有序排列的PS模板；将上述得到的PS模板浸入0.05g/mL硝酸锆/甲醇溶液中浸泡2h后捞出，干燥一夜，然后再次浸入0.08g/mL的2-甲基咪唑/甲醇溶液中，静置48h，制得PS/有机框架复合材料；将PS/有机框架复合材料浸入DMF中，搅拌28h后除去PS，得到三维有序大孔-有机框架材料。将得到的三维有序大孔-有机框架材料采用柱或者罐装填，柱或者罐的装填率为50~100％，采用一用一备方式对三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液。
（5）对四级处理上清液依次进行第二次超滤和100℃蒸发处理，即为最终出水。
实施例3
一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，按照浓缩液、碳酸氢铵与β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物的配比为0.1L：3g：1g的量加入碳酸铵和β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物（由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物）进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂（CuSO4·5H2O与氯化亚铁的摩尔比为1:20），进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；
（3）对二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）取适量PS（聚苯乙烯）乳液，然后以4000r/h离心7h后去除上层清液，得底部沉淀，将沉淀于90℃下干燥一夜后得到有序排列的PS模板；将上述得到的PS模板浸入0.05g/mL硝酸铜/甲醇溶液中浸泡2h后捞出，干燥一夜，然后再次浸入0.08g/mL的2-甲基咪唑/甲醇溶液中，静置48h，制得PS/有机框架复合材料；将PS/有机框架复合材料浸入DMF中，搅拌28h后除去PS，得到三维有序大孔-有机框架材料。将得到的三维有序大孔-有机框架材料采用柱或者罐装填，柱或者罐的装填率为50~100％，采用一用一备方式对三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液。
（5）对四级处理上清液依次进行第二次超滤和80℃蒸发处理，即为最终出水。
实施例4
一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，按照浓缩液、碳酸氢铵与β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物的配比为0.1L：2g：3g的量加入碳酸铵和β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物（由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物）进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂（CuSO4·5H2O与氯化亚铁的摩尔比为1:20），进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；
（3）对二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）取适量PS（聚苯乙烯）乳液，然后以5000r/h离心6h后去除上层清液，得底部沉淀，将沉淀于100℃下干燥一夜后得到有序排列的PS模板；将上述得到的PS模板浸入0.08g/mL硝酸锌/甲醇溶液中浸泡3h后捞出，干燥一夜，然后再次浸入0.15g/mL的H4adip /甲醇溶液中，静置56h，制得PS/有机框架复合材料；将PS/有机框架复合材料浸入DMF中，搅拌36h后除去PS，得到三维有序大孔-有机框架材料。将得到的三维有序大孔-有机框架材料采用柱或者罐装填，柱或者罐的装填率为50~100％，采用一用一备方式对三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液。
（5）对四级处理上清液依次进行第二次超滤和80℃蒸发处理，即为最终出水。
实施例5
一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，按照浓缩液、碳酸铵与β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物的配比为0.1L：2g：5g的量加入碳酸铵和β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物（由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物）进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂（CuSO4·5H2O与氯化亚铁的摩尔比为1:10），进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；
（3）对二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）取适量PS（聚苯乙烯）乳液，然后以3000r/h离心8h后去除上层清液，得底部沉淀，将沉淀于80℃下干燥一夜后得到有序排列的PS模板；将上述得到的PS模板浸入0.02g/mL硝酸钴/甲醇溶液中浸泡1h后捞出，干燥一夜，然后再次浸入0.05g/mL的对苯二甲酸/甲醇溶液中，静置40h，制得PS/有机框架复合材料；将PS/有机框架复合材料浸入DMF中，搅拌20h后除去PS，得到三维有序大孔-有机框架材料。将得到的三维有序大孔-有机框架材料采用柱或者罐装填，柱或者罐的装填率为50~100％，采用一用一备方式对三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液。
（5）对四级处理上清液依次进行第二次超滤和80℃蒸发处理，即为最终出水。
对比实施例1
一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，按照浓缩液、碳酸铵与β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物的配比为0.1L：2g：3g的量加入碳酸铵和β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物（由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物）进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂（CuSO4·5H2O与硫酸亚铁的摩尔比为1:15），进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；
（3）对二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）对三级处理上清液依次进行第二次超滤和90℃蒸发处理，即为最终出水。
试验例1
按照实施例1-5和对比实施例1的工艺分别处理某垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液膜浓缩液，处理前测得该垃圾渗滤液膜浓缩液的COD浓度为7899mg/L，TOC浓度为1285 mg/L，溶解性总固体为64 g/L，硬度为2500 mg/L，经实施例1-5和对比实施例1的工艺处理后测其出水COD，TOC，溶解性总固体以及硬度，结果见表1。
表1 去除效果
| COD<sub>cr(</sub>mg/L) | TOC(mg/L) | 溶解性总固体（g/L） | 硬度（mg/L） | |
| 实施例1 | 8 | 6 | 0.12 | 0 |
| 实施例2 | 15 | 10 | 0.24 | 0 |
| 实施例3 | 12 | 11 | 0.16 | 0 |
| 实施例4 | 10 | 18 | 0.17 | 0 |
| 实施例5 | 14 | 12 | 0.21 | 0 |
| 对比实施例1 | 1568 | 631 | 38 | 69 |
由表1的结果可以看出，根据本发明实施例1-5的工艺处理的垃圾渗滤液膜浓缩液其出水水质明显优于对比实施例1的出水水质，且符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中的三级排放标准（CODcr＜100mg/L）。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范畴。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将垃圾渗滤液膜浓缩液的pH调至8~11，加入调节剂和有机絮凝剂进行絮凝沉淀，沉淀后分离得一级处理上清液；所述调节剂为碳酸铵和/或碳酸氢铵；所述有机絮凝剂为β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物；所述浓缩液、所述调节剂与所述有机絮凝剂的配比为0.1L：1-3g：1-5g；
（2）调节所述一级处理上清液的pH为6~8，匀速投加过氧化氢水溶液和催化剂，进行电解和催化氧化，沉淀后分离得二级处理上清液；所述催化剂为二价铜盐和二价铁盐的混合物；所述过氧化氢与所述催化剂的摩尔比为1：10~20；
（3）对所述二级处理上清液进行第一次超滤，得三级处理上清液；
（4）对所述三级处理上清液中加入吸附材料进行吸附，得四级处理上清液；所述吸附材料为三维有序大孔金属-有机框架材料；
（5）对所述四级处理上清液依次进行第二次超滤和蒸发处理，即为最终出水。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，步骤（1）中所述β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物由β-环糊精与甲苯磺酰氯反应得到β-环糊精磺酸酯，β-环糊精磺酸酯再与聚丙烯酰胺反应得到β-环糊精-聚丙烯酰胺聚合物。
3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，步骤（1）中采用碱将所述浓缩液的pH值调节至8～11；所述碱为氢氧化钠、石灰或熟石灰。
4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，步骤（2）中所述二价铜盐为CuSO4·5H2O；所述二价铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁；所述二价铜盐与所述二价铁盐按照质量比1：（1~3）混合。
5.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，步骤（2）中采用酸将所述一级处理上清液的pH值调节至6～8；所述酸为醋酸或柠檬酸。
6.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，步骤（4）中所述三维有序大孔金属-有机框架材料是按照以下方法制备得到的：
a. 取适量PS（聚苯乙烯）乳液，然后以3000~5000r/h离心6~8h后去除上层清液，得底部沉淀，将沉淀于80~100℃下干燥一夜后得到有序排列的PS模板；
b. 将上述得到的PS模板浸入0.02~0.08g/mL金属盐/甲醇溶液中浸泡1~3h后捞出，干燥一夜，然后再次浸入0.05~0.15g/mL的配体/甲醇溶液中，静置40~56h，制得PS/有机框架复合材料；
c. 将PS/有机框架复合材料浸入DMF中，搅拌20~36h后除去PS，得到三维有序大孔-有机框架材料。
7.根据权利要求6所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其中，所述步骤b中所述金属盐选自硝酸钴、硝酸铜、硝酸锌、硝酸锆中的一种。
8.根据权利要求6所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其中，所述步骤b中所述配体选自2-甲基咪唑、H4adip、对苯二甲酸中的一种。
9.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，步骤（4）中吸附材料采用柱或者罐装填，柱或者罐的装填率为50~100％，采用一用一备方式。
10.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜浓缩液处理工艺，其特征在于，步骤（3）中采用超滤膜进行所述第一次超滤处理；步骤（5）中采用超滤膜进行所述第二次超滤处理，所述蒸发处理的温度为80~100℃。
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