CN1792851A - 一种城市生活垃圾压滤液处理方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活垃圾压滤液处理方法及其设备，其方法为：(1)物化预处理：将城市生活垃圾压滤液经过物理过滤，然后进入混凝沉淀池并投加氢氧化钠和聚合硫酸铁进行混凝沉淀；(2)电化学法处理：将经物化预处理后的水样通入电化学处理反应器，通入稳流电源进行电化学处理；(3)电化学+Fenton系统处理：将经电化学法处理后的水样加入Fe2 (SO4) 3，通入高效电化学+Fenton系统反应器，接通稳流电源，循环反应，同时加入H2O2，使水样在电化学系统与Fenton试剂的联合作用下得到处理。本发明能够实时、快速、稳定去除城市生活垃圾压滤液中的高浓度有机物，去除其色度，并消毒，通过逐级削减污染负荷使城市生活垃圾压滤液排放达到国家环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种生活垃圾压滤液处理方法及其反应设备。
背景技术
随着城市化进程和规模的扩大、居民生活水平的提高和生活消费结构的改变，我国城市生活垃圾产生量迅速增加，中国城市环境卫生协会和国家建设部、环境保护总局、科技部推荐或推广垃圾压缩式收集和运输方式。然而，在垃圾压缩过程中，垃圾压缩及压缩站冲洗产生的废水，即生活垃圾压滤液；由于有机物浓度极高、产生臭味造成了严重的二次污染，成为生活垃圾压缩站周围居民投诉的焦点之一。由于生活垃圾压滤液产生量、成分的随机性和有机物浓度大幅变化的特征，达不到排入城市下水道标准要求，而生物处理法难以适应其水质，稀释法又浪费水资源。同时，随着市场对环卫设备快速、成套、一体化的要求越来越高，一些环卫设备生产企业根据相关环保法规要求，急需与其生产的大型垃圾压缩设备(特别是流动式垃圾压缩设备)配套的压滤液处理装置，以满足客户的需求。
目前针对高浓度有机废水采用的处理方法主要有：物理法，如采用光解的方法处理难生物降解或不能生物降解的有机化合物使其转化为可生物降解的有机化合物；物化法：如混凝沉淀(气浮)法、吸附法、膜分离法、气提及吹脱法、萃取法等；化学法，如氧化还原法、湿式氧化法、化学焚烧法等；生化法，如好氧活性污泥法、PAC-活性污泥法、不完全厌氧-好氧工艺以及膜生物反应器技术等。相关的有机废水处理方法还包括：铁碳微电解法，基于电化学中的电池反应原理，铁相当于金属阳极、碳相当于阴极、废水相当于电解质溶液，其电极反应如下：阳极(Fe)： (E0＝-0.44V)，阴极(C)酸性条件下： (E0(H+/H2)＝0V)，酸性充氧条件下： (EO(O2)＝1.23V)，中性条件下： (EO＝0.40V)；Fenton试剂氧化法，Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，Fe2+与H2O2间反应很快，生成OH自由基，OH的氧化能力很强，仅次于氟。OH与有机物RH反应，使其发生碳链裂变，最终氧化为CO2和H2O，从而使废水的CODcr大大降低。同时Fe2+作为催化剂，最终可被氧化为Fe3+，在一定pH值条件下，可有Fe(OH)3胶体出现，它有絮凝作用，可大量降低水中的悬浮物；厌氧水解酸化法，是利用微生物的水解和酸化作用来提高废水的可生化性的技术，所谓的水解指的是有机物(基质)进入细胞前，在细胞外进行的生物化学反应，这一阶段的典型特征是生物反应发生在细胞外，微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶进行生物催化氧化反应，使大分子物质断链或水溶，从而变得易于降解，酸化则是一类典型的发酵过程，这一阶段的基本特征是微生物的代谢产物主要为各种有机酸(如乙酸、丙酸、丁酸等)；TCBS工艺，是对传统SBR法进行了改进，在工艺流程和结构形式上综合了Bardenpho、A2/O、氧化沟、CAST等脱氮除磷工艺的优点而开发的连续流序批式生物处理新工艺，该系统将连续流和序批式运行方式有机统一，不仅为有机物的去除创造了良好的水力和生物条件，而且在系统内形成了前置反硝化(A/O)和SBR双重脱氮系统，同时使有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化、磷的释放和吸收等生化过程一直处于高效反应状态，提高了降解效率，整个系统采用组合式联体结构，减少了占地面积，降低了运行费用；高效复合微生物技术，利用现代生物技术选育优势菌种，构建基因工程菌，用于废水处理，提高生物处理系统对难降解有机物的去除能力，并增强系统的稳定性和耐冲击能力，高效复合微生物采用进口菌种并经进一步人工培养驯化而成，其中复合微生物主要是由芽孢杆菌属(Bacillus)、产碱假单胞菌属(Pseudomonas)、硫杆菌属(Thiobacillus)、无色杆菌属(Achrommnabcter)、亚硝化单胞菌属(Nitrobacter)、肠杆菌属(Enterobacter)及微球菌属(Micococcus)等组成。对于有机废水浓度较低的情况，上述处理工艺均可适应，但高浓度有机废水，特别是生活垃圾压滤液的处理存在特殊的困难：1.因有机废水浓度过高，当投加混凝剂时，不能有效地破坏其分散系，因而沉淀效应不好；2.有机废水浓度过高时，好氧菌不能生存，厌氧菌取而代之，因而氧化反应难以进行；3.生活垃圾压滤液中有机物成份复杂多变、浓度变化范围大，细菌难以适应；4.对于某一个城市生活垃圾压缩站，其生活垃圾压滤液一般产生量较小，且城市生活垃圾压缩站一般位于居民区内或附近，用地比较紧张，不宜用占地较大生物法处理，且生物处理法易滋生细菌、发出臭味，引起二次污染；5.生活垃圾压滤液中氨氮、氰化物、氟化物、金属离子含量一般比较低，不必要进行专门处理。在技术上高浓度有机废水与低浓度有机废水的处理工艺是完全不同的，针对生活垃圾压滤液，单独采用上述一种或两种处理方法已经不能或难以去除废水中含有的大量有机物和悬浮物等。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有生活垃圾压滤液处理上存在的困难问题，提供一种能高效处理生活垃圾压滤液的方法。
本发明的另一个目的是提供上述处理方法所用到的设备。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明通过物化预处理部分去除油类物质及大分子有机物，然后经过电化学法及电化学+Fenton系统法组合的工艺，使有机污染物同时受Fenton试剂与电化学法作用，提高了有机物的去除速率，同时电化学系统可使Fe3+不断还原为Fe2+，使Fenton试剂持续起作用，而且减少Fe2+的投加量，降低了处理成本。
本发明的生活垃圾压滤液处理方法，具体步骤如下：
(1)物化预处理：将生活垃圾压滤液经过物理过滤，然后进入混凝沉淀池并加入适量的氢氧化钠(NaOH)或硫酸(H2SO4)调节pH值至8，然后加入聚合硫酸铁(PFS)，使其在水样中的浓度为5g/L，进行混凝沉淀(上述试剂加入量由聚合硫酸铁(PFS)的最佳絮凝条件确定)。运用聚合硫酸铁(PFS)对生活垃圾压滤液进行絮凝，可以将生活垃圾压滤液中长链有机物混凝沉淀，减轻后续电化学系统和Fenton法处理的负荷，同时聚合硫酸铁(PFS)溶解在生活垃圾压滤液中的Fe2+或Fe3+可以作为Fenton法的“原料”，减少Fenton法需投加FeSO4的量。
(2)电化学法处理：将经物化预处理后的水样通入电化学处理反应器，通入稳流电源进行电化学处理。500～1000mL水样，电流取15A，循环反应2小时，处理效果最好。通过电化学反应(内电解作用)在水样中形成电场效应，使部分难降解环状和难以絮凝的多支链长链状有机物分解成易氧化分解的小分子有机物。电化学法处理所用的反应器为圆管状，阳极为涂钽电极，阴极为铁质管。
(3)电化学+Fenton系统处理：将经电化学法处理后的水样加入一定量Fe2(SO4)3，通入高效电化学+Fenton系统反应器，接通稳流电源，循环反应，同时缓慢加入一定量H2O2(质量百分比30％)，使水样在电化学系统与Fenton试剂的联合作用下进行处理。500～1000mL水样，加入Fe2(SO4)3使得Fe3+浓度为1g/L，在反应前120分钟内加入质量百分比30％的H2O2，H2O2的添加量为比理论投加量(完全去除水样中COD需要的H2O2理论量)过量40％，电流取2A，循环反应150分钟，处理效果最好。高浓度有机物经Fenton试剂和电化学法联合高效作用下的氧化和“燃烧”得以快速处理。反应器与电化学处理反应器相同，但附有可开启或关闭的H2O2投加器。
将电化学系统与Fenton法相结合，构成高效电化学氧化系统，具有以下特征：(a)利用电化学反应(内电解作用)在生活垃圾压滤液中形成电场效应，进一步使部分难降解环状和难以絮凝的多支链长链状有机物分解成易氧化分解的小分子有机物，同时降解一部分小分子有机物；(b)利用步骤(1)中新生态的Fe2+和后来投加的FeSO4水解生成Fe2+的催化活性，通过缓慢加入H2O2构成Fenton试剂，对水样中难降解有机物和小分子有机物进行氧化和“燃烧”，使其最终生成CO2和H2O，减少因生物处理产生的污泥量，降低后续污泥处理费用；(c)电化学系统可以使Fe3+还原成Fe2+，从而保证水样中Fe2+的量，保证其催化作用的持续，并减少FeSO4的投加量，降低处理成本；(d)系统中的Fe3+和Fe2+是良好的絮凝剂，特别是Fe2+具有较高的吸附-絮凝活性，调节水样的pH后，铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附水样中的悬浮或胶体的微小颗粒，同时去除部分有机污染物，强化了系统功能，使废水得到净化；(e)该系统反应速率快、时间短，大大减少了水力停留时间，从而减少了基建投资；(f)可以根据生活垃圾压滤液中有机物的浓度随时调整絮凝剂、Fenton试剂的投加量，以及电化学系统的电流，易于操作和控制。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、生活垃圾压滤液通过上述三级工艺的处理，提高了有机物的氧化效率、增加了电化学处理功能、增强了生活垃圾压滤液处理的适用性，通过逐级削减污染负荷、强化处理效率；实时、快速、稳定去除城市生活垃圾压滤液中的高浓度有机物，去除其色度，并消毒，使生活垃圾压滤液的处理达到国家规定的环保要求；2、该生活垃圾压滤液处理设备体积小，处理生活垃圾压滤液所用时间短、效率高，可以安装在流动式垃圾压缩设备上，与其一体化，使这类垃圾压缩设备处理功能更全面；也可以安装在生活垃圾压缩站内，对生活垃圾压缩液进行实时处理。
附图说明
图1是生活垃圾压滤液处理流程图；
图2是电化学+Fenton系统反应器结构示意图；
图3是电化学+Fenton系统处理效果图。
具体实施方式
实施例1
以广州市某垃圾压缩站产生生活垃圾压滤液为处理对象，压滤液含COD约22000mg/L。生活垃圾压滤液处理流程图如图1所示。
(1)首先进行物化预处理：将生活垃圾压滤液经过滤布过滤，用以部分去除生活垃圾压滤液中油类物质及大颗粒有机物质，取过滤后的水样600mL，用硫酸或氢氧化钠调节pH值至8，在水样中加入聚合硫酸铁(PFS)，使其在水样中的浓度为5g/L，启动搅拌器，先快速、后中速搅拌6分钟，静置10分钟后用过滤布过滤。
(2)第(1)步骤滤后水样通入电化学+Fenton系统反应器(如图2)，接通稳流电源(15A)，循环反应2小时。
电化学反应电流与COD去除率表
| 试验序号 | 电流(A) | COD去除率 |
| 1 | 9 | 19.82 |
| 2 | 12 | 26.48 |
| 3 | 15 | 30.50 |
| 4 | 18 | 30.32 |
(3)在反应后的水样中加入Fe2(SO4)3，使水样中Fe3+的浓度为1g/L，用硫酸或氢氧化钠调节pH值至2，然后将水样通入电化学+Fenton系统反应器，接通稳流电源(2A)，循环反应150分钟，同时在第50分钟匀速加入比理论投加量(完全去除水样中COD需要的H2O2(30％)理论量)过量40％的H2O2(质量百分比30％)，即48.5mL，反应后的水样经过滤布过滤后排放。
电化学+Fenton系统处理COD效果如图3所示。
电化学+Fenton系统处理COD效果表
| 试验序号 | H2O2投加量 | 反应时间(min) | COD去除率(％) |
| 1 | 理论投加量 | 120 | 15.00 |
| 150 | 16.67 | ||
| 180 | 21.00 | ||
| 210 | 22.15 | ||
| 2 | 比理论投加量过量20％ | 120 | 16.67 |
| 150 | 25.00 | ||
| 180 | 27.08 | ||
| 210 | 29.17 | ||
| 3 | 比理论投加量过量40％ | 120 | 31.39 |
| 150 | 35.90 | ||
| 180 | 36.62 | ||
| 210 | 36.90 | ||
| 4 | 比理论投加量过量60％ | 120 | 16.36 |
| 150 | 20.00 | ||
| 180 | 25.45 | ||
| 210 | 28.32 |
上述各步骤处理效果如下：
第(1)步过滤及絮凝后，COD去除率为32％；
第(2)步电化学方法处理后，COD去除率为62.5％；
第(3)步电化学+Fenton系统处理后，COD去除率为98.4％。
由结果得知，生活垃圾压滤液经物化预处理、电化学法及电化学+Fenton系统逐步处理后，所用时间约5小时，COD的去除率达98.4％，处理后水样的COD值为352mg/L，符合国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)及广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)排入城市二级污水处理厂标准要求，即第二时段三级排放标准(500mg/L)的要求。
Claims (5)
1、一种生活垃圾压滤液处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)物化预处理：将生活垃圾压滤液过滤，进入混凝沉淀池，调节pH至8，然后加入聚合硫酸铁进行混凝沉淀；
(2)电化学法处理：将经过物化预处理后的水样通入电化学处理反应器，通入稳流电源进行电化学处理；
(3)电化学+Fenton系统处理：将经电化学法处理后的水样加入Fe3+，通入高效电化学+Fenton系统反应器，接通稳流电源，循环反应，同时加入H2O2，使水样在电化学系统与Fenton试剂的联合作用下进行处理。
2、根据权利要求1所述的生活垃圾压滤液处理方法，其特征在于步骤(1)所述加入聚合硫酸铁的量为：在水样中的浓度为5g/L。
3、根据权利要求1所述的生活垃圾压滤液处理方法，其特征在于步骤(2)所述电化学法处理是按500～1000mL水样，电流15A，循环反应2小时。
4、根据权利要求1所述的生活垃圾压滤液处理方法，其特征在于步骤(3)所述加入Fe3+和H2O2的量按：500～1000mL水样，加入Fe2(SO4)3使得Fe3+浓度为1g/L，在反应前120分钟内加入质量百分比30％的H2O2，H2O2的添加量为比理论投加量(完全去除水样中COD需要的H2O2理论量)过量40％，电流取2A，循环反应150分钟。
5、一种权利要求1所述的高效电化学+Fenton系统反应器，其特征为圆管状，阳极为涂钽电极，阴极为铁质管，附有可开启或关闭的H2O2投加器。
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| CN 200510101267 CN1792851A (zh) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | 一种城市生活垃圾压滤液处理方法及其设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101805099A (zh) * | 2010-04-22 | 2010-08-18 | 长沙华时捷环保科技发展有限公司 | 垃圾渗滤液的处理方法及其处理系统 |
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| CN102040301B (zh) * | 2009-10-19 | 2013-04-17 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种处理城市垃圾渗滤液膜浓缩液的方法 |
| CN106145473A (zh) * | 2015-04-24 | 2016-11-23 | 北京中力信达环保工程有限公司 | 移动式电化学氧化方法处理垃圾渗滤液设备 |
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-
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