CN102826682A

CN102826682A - 一种来自垃圾渗滤液膜过滤的浓缩液的处理方法

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Publication number: CN102826682A
Application number: CN2012103225915A
Authority: CN
Inventors: 刘研萍; 王斌; 李秀金; 孙岩斌
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-09-04
Also published as: CN102826682B

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾渗滤液膜过滤浓缩液处理方法，包括高锰酸钾氧化、混凝沉淀、次氯酸钠氧化、二氧化氯氧化、过氧化氢氧化、活性炭吸附、膜***处理等阶梯式步骤。

Description

一种来自垃圾渗滤液膜过滤的浓缩液的处理方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体地说，本发明涉及一种生活垃圾渗滤液膜过滤浓缩液梯级氧化和膜处理方法。

背景技术

在我国生活垃圾的主要处理方式是填埋，由于降水、地表径流、填埋垃圾自身含水和垃圾本身有机组分分解生成水等因素产生渗滤液，渗滤液具有水质水量变化大、污染物浓度高、成分复杂、营养比例失调、重金属含量高等特点，渗滤液主要处理方法为生物处理、土地处理、膜处理等。根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）规定卫生填埋场水污染物排放浓度限值，只有使用膜处理甚至必须使用反渗透膜工艺才能达到排放标准。使用膜处理渗滤液不可避免会产生膜过滤浓缩液，浓缩液中污染物浓度更高，一般是渗滤液浓度的3-4倍，处理难度大，可生化性更差。

发明内容

为了克服现有处理高浓度浓缩液工艺中存在的问题，本发明的目的是提供一种为高浓度渗滤液膜过滤浓缩液的梯级氧化以降低其中污染物含量，之后再利用膜技术处理使得出水达标的一种方法。

本发明的原理如下：选用高锰酸钾预氧化水样，高锰酸钾加入后反应一段时间产生一定的催化剂二氧化锰，此时氧化反应速度加快，待充分反应后再加混凝剂，也发挥了二氧化锰的凝核作用，提高絮凝和沉淀效果。浓缩液在高锰酸钾和水合二氧化锰的作用下，有机物充分氧化，混凝剂的加入使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。加入的絮凝剂为加速固体和液体分离的水溶性高分子聚合物，在絮凝剂的作用下，絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到降低色度、悬浮物（SS）和胶体的效果。

选用次氯酸钠和二氧化氯氧化，两种氧化剂氧化性强，经过氧化反应的过程中生成氧和氯的自由基，能使得浓缩液中含有饱和、不饱和键的有机物分解。两种氧化剂价格低廉，在氧化过程中不产生三卤甲烷，毒副产物生成量少。消毒，杀菌作用强，经过次氯酸钠氧化后有利于混凝沉淀去除浓缩液色度、SS，使得出水中色度、SS达标。选用过氧化氢主要因为：（1）氧化性强，反应中生产的OH基团可以将有机物直接矿化，生成二氧化碳和水，或转化为较易降解的有机物，而且不产生毒副产物。

选用活性炭主要因为：活性炭是常用的吸附剂，比表面积500-2500m2/g表面含有大量酸性或碱性基团，酸性基团有羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基及环氧式过氧基等。碱性基团有相似于萘结构的苯并恶英鎓的衍生物或类吡喃酮结构基团。这些酸性或碱性基团的存在，特别是羟基，酚羟基的存在使活性炭不仅具有吸附能力，而且具有催化作用。

选用膜技术处理主要因为：随着垃圾渗滤液污染控制指标和排放限制要求越来越高，传统工艺处理渗滤液越来越难以满足排放标准，膜处理工艺运行稳定、出水水质好。膜技术包括NF（纳滤）、RO（反渗透）。

本发明的方法包括下列步骤：

（1）高锰酸钾氧化：将高锰酸钾加入到渗滤液浓缩液中进行氧化处理。

所述高锰酸钾反应时间约为30分钟，高锰酸钾作为氧化剂破坏了有机物对胶体的保护作用，生成的二氧化锰在后续混凝过程中作为密实絮体核心，更有利于混凝沉淀。

（2）将混凝剂和絮凝剂加入经步骤（1）处理后的浓缩液中，混凝沉淀后，过滤。

（3）调节经步骤（2）处理后的浓缩液pH为9.0，加入次氯酸钠进行氧化。所述次氯酸钠可以起到氧化、氯代、转化有机物的作用，次氯酸钠反应时间在60分钟左右，再进行混凝沉淀。

（4）将混凝剂和絮凝剂加入经步骤（3）处理后的浓缩液中进行混凝沉淀后，过滤。

（5）将二氧化氯加入经步骤（4）处理后的浓缩液中。

所述二氧化氯进一步氧化其中的有机物，二氧化氯反应时间要保证在60-80分钟左右。

（6）将过氧化氢加入经步骤（5）处理后的浓缩液中。

所述的过氧化氢将有机物氧化成无机物例如二氧化碳和水等。过氧化氢反应时间要保证在40-60分钟左右。

（7）将步骤（6）处理后的浓缩液流过活性炭层进行吸附。

（8）将步骤（7）处理后的浓缩液引入膜***进行处理。

所述步骤（1）中的高锰酸钾加入量2-5.5克/升浓缩液，优选4-5克/升浓缩液。

在步骤（2）和（4）中所述的混凝剂选自铝盐、铁盐混凝剂中的至少一种，优选聚合氯化铝或聚合硫酸铁。

所述絮凝剂选自下列至少一种：ST絮凝剂、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸盐等，优选聚丙烯酰胺。

所述步骤（3）中的次氯酸钠的加入量为200-300毫升/升浓缩液，优选为230-270毫升/升浓缩液，最典型250毫升/升浓缩液。

所述步骤（5）中的二氧化氯加入量为5-15克/升浓缩液，优选为8-12克/升浓缩液，最典型10克/升浓缩液。

所述步骤（6）中的过氧化氢加入量为20-40毫升/升浓缩液，优选为25-35毫升/升浓缩液，最典型30毫升/升浓缩液。

所述步骤（8）中的膜***优选RO膜或者NF膜。

具体实施方式

本发明所述渗滤液浓缩过程优选通过反渗透法进行。

实施例1

高锰酸钾最佳反应条件，投入量和反应时间的确定。

表1使用的样品是渗滤液膜透过浓缩液COD（Chemical Oxygen Demand，化学需氧量）为15960mg/L，pH为7.4。高锰酸钾加入量对浓缩液COD去除率的影响和氧化反应后浓缩液的颜色。高锰酸钾氧化时间30分钟

表1

高锰酸钾投加量（g/L）	COD去除率（%）	反应后浓缩液颜色
			3	22.51	无粉红色
4	22.92	无粉红色
			5	23.48	无粉红色
6	23.91	粉红色
			7	24.12	粉红色加深

表2是在加入稀硫酸调酸后的浓缩液中加入5g/L高锰酸钾，氧化30分钟，对COD去除率的影响和反应后浓缩液的颜色。

表2

浓缩液pH	COD去除率（%）	反应后浓缩液颜色
			7.4	23.50	无粉红色
6.5	23.33	无粉红色
			6.0	23.51	无粉红色
5.5	23.70	无粉红色
			5.0	23.69	无粉红色

由上两表可以看出，高锰酸钾投入量增大，浓缩液COD去除率也相应提高，但投入量超过5g/L后，反应后浓缩液有粉红色，说明高锰酸钾投入过量。而调酸性对COD的去除率提高不明显，而加入硫酸也增加了成本，故在高锰酸钾氧化阶段高锰酸钾投如量应选5g/L是合适的。

实施例2

混凝沉淀对经高锰酸钾氧化后的浓缩液处理效果。

经高锰酸钾氧化后的浓缩液呈褐色，COD为12210mg/L在每100mL水样中加入1mL质量浓度为5~10%的聚合氯化铝，快速搅拌（300r/min）30秒，慢速搅拌（80r/min）15分钟，在慢速搅拌过程中每100mL水样中加入0.1mL质量浓度为0.2%的聚丙烯酰胺助凝，慢搅完成后静置10-20分钟后过滤，测量上清液的COD为7639mg/L，COD去除率为37.44%。

实施例3

次氯酸钠最佳反应条件，投入量和反应时间的确定

经过高锰酸钾氧化并混凝后的浓缩液呈淡黄色，加入次氯酸钠进一步氧化其中有机物以降低COD含量，表3为加入次氯酸钠氧化30分钟后对浓缩液COD去除率的影响。所用次氯酸钠为有效氯含量>10%的分析纯试剂，所用浓缩液为经高锰酸钾氧化并混凝后的水样，其pH为7.2。

表3

次氯酸钠投入量（mL/L）	COD去除率（%）
		100	32.51
150	35.92
		200	43.48
250	50.45
		300	50.49

表4是在调节pH的水样中加入250mL/L次氯酸钠，氧化30分钟对COD去除率的影响。调酸优选加入稀硫酸，调碱优选加入氢氧化钠溶液。

表4

pH	COD去除率（%）
		7	49.51
9	52.92
		10	50.48
11	49.46
		12	47.41

表5为调节水样pH为9，加入250mL/L次氯酸钠在不同反应时间下对COD去除率的影响。

表5

反应时间（分钟）	COD去除率（%）
		30	52.67
60	61.82
		80	62.03
100	61.83

由表3-5所示，随着次氯酸钠投入量的增大，COD去除率也相应增大，但投入量超过250mL/L后，COD去除率基本持平，但处理后水样颜色呈淡黄色，故次氯酸钠投入量优选250mL/L。而pH和反应时间优选pH为9，反应时间为60分钟。

实施例4

混凝沉淀对经高锰酸钾氧化后的浓缩液处理效果。

经次氯酸钠氧化后的浓缩液呈淡黄色，COD为2903mg/L在每100mL水样中加入1mL质量浓度为5~10%的聚合氯化铝，快速搅拌（300r/min）30秒，慢速搅拌（80r/min）15分钟，在慢速搅拌过程中每100mL水样中加入0.1mL质量浓度为0.2%的聚丙烯酰胺助凝，慢搅完成后静置10-20分钟后过滤，测量上清液的COD为2487mg/L，COD去除率为14.33%。

实施例5

二氧化氯最佳投入量和反应时间

表6为在经次氯酸钠氧化并混凝沉淀后的水样中加入二氧化氯，反应60分钟后COD去除率的变化，二氧化氯选用市售的含量10%固体二氧化氯。

表6

二氧化氯投入量（g/L）	COD去除率（%）
		3	13.11
5	19.65
		10	32.80
15	33.70
		20	33.89

表7为加入10 g/L二氧化氯在不同反应时间下对COD去除率的影响。

表7

反应时间（分钟）	COD去除率（%）
		20	13.52%
40	29.97%
		60	32.86%
80	33.18%
		100	33.25%
120	33.10%

由表6和表7所示，随着水样中二氧化氯投入量的增加，COD去除率提高幅度较大，但当所加二氧化氯超过10g/L后，COD去除率的增加幅度极小，故二氧化氯投入量优选10g/L。而反应时间优选60-80分钟。

实施例6

双氧水最佳投入量和反应时间

经过二氧化硫氧化后的水样COD为1667mgL，表8为加入双氧水氧化60分钟后对水样COD去除率的影响，双氧水选用质量分数30%分析纯试剂。

表8

双氧水投加量（mL/L）	COD去除率（%）
		10	15.80
20	21.07
		30	40.59
40	34.73
		50	20.24

表9为加入30 mL/L双氧水在不同反应时间下对COD去除率的影响。

表9

反应时间（分钟）	COD去除率（%）
		20	29.11
40	38.64
		60	40.83
80	40.30
		100	41.24
120	41.07

由表8和表9所示，随着水样中双氧水投入量的增加，COD去除率提高幅度较大，但当所加双氧水超过30mL/L后，COD去除率反而下降，故双氧水投入量优选30mL/L。在双氧水加入量30mL/L时，COD去除率随反应时间的延长而提高，但考虑经济因素，反应时间优选40-60分钟。

实施例7

活性炭吸附过滤

经过双氧水氧化后水样呈无色透明，COD为1000mg/L，COD的去除率已达93.7%。活性炭疏松多孔结构有利于吸附污染物，是水处理中常用的处理剂。活性炭选用市售颗粒状，用纯净水洗净并晒干，将经过双氧水氧化后的水样循环流过装满活性炭的滤器，保持接触时间为40-60分钟，处理后COD为865 mg/L ，活性炭吸附过滤的COD去除率为13.5%。生活垃圾渗滤液膜过滤浓缩液经过梯级氧化协同混凝沉淀和活性炭吸附过滤后的出水COD去除率达94.6%。

实施例8

NF处理

经过活性炭吸附过滤后的水样呈无色透明，储存于中间水罐，经过泵加压后进入NF***。NF浓缩水返回至中间水罐与原有进水进行混合。再通过NF分离，这样既提高NF膜表面水流速度，减缓NF膜污染．又提高了回收率。

整个实验过程在常温下进行，温度在20—30℃间。操作压力为0.8MPa。实验所用的NF膜为陶氏公司的NF270纳滤膜，膜材料为聚酰胺，总有效面积为19 cm²。

NF处理后出水COD为80mg/L左右，COD去除率为90%以上。经过水质检测，出水指标均符合《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889—2008)的规定。

实施例9

RO 处理

经过活性炭层吸附过滤后的浓缩水经自吸泵进入过滤孔径为1μm的纤维滤芯去除活性炭所泄露出的碳粉，进一步去除水中大于1μm的悬浮物后流入RO装置，出水进入储罐回用。

所述的纤维滤芯为爱浦丽牌50A聚丙烯熔喷（PP棉）滤芯，过滤精度为1μm。

所述的RO装置为爱浦丽牌50型RO装置。

RO出水COD为50mg/L左右，COD去除率为94%以上。经过水质检测，出水指标均符合《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889—2008)的规定。

Claims

1.一种垃圾渗滤液膜过滤的浓缩液的处理方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）高锰酸钾氧化：将高锰酸钾加入到渗滤液浓缩液中进行氧化处理；

（2）将混凝剂和絮凝剂加入经步骤（1）处理后的浓缩液中，混凝沉淀后，过滤；

（3）调节经步骤（2）处理后的浓缩液pH为9.0，加入次氯酸钠进行氧化；

（4）将混凝剂和絮凝剂加入经步骤（3）处理后的浓缩液中进行混凝沉淀后，过滤；

（5）将二氧化氯加入经步骤（4）处理后的浓缩液中；

（6）将过氧化氢加入经步骤（5）处理后的浓缩液中；

（7）将步骤（6）处理后的浓缩液流过活性炭层进行吸附；

（8）将步骤（7）处理后的浓缩液引入膜***进行处理。

2.根据权利要求1的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中的高锰酸钾加入量2—5.5克/升浓缩液。

3.根据权利要求2的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中的高锰酸钾加入量4-5克/升浓缩液。

4.根据权利要求1的处理方法，其特征在于，在步骤（2）和（4）中所述的混凝剂选自铝盐、铁盐混凝剂中的至少一种，所述絮凝剂选自下列至少一种：ST絮凝剂、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐。

5.根据权利要求4的处理方法，其特征在于，所述的混凝剂优选聚合氯化铝或聚合硫酸铁，所述絮凝剂优选聚丙烯酰胺。

6.根据权利要求1的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中的次氯酸钠的加入量为200-300毫升/升浓缩液，所述步骤（5）中的二氧化氯加入量为5-15克/升浓缩液，所述步骤（6）中的过氧化氢加入量为20-40毫升/升浓缩液。

7.根据权利要求6的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中的次氯酸钠的加入量为230-270毫升/升浓缩液，所述步骤（5）中的二氧化氯加入量为8-12克/升浓缩液，所述步骤（6）中的过氧化氢加入量为25-35毫升/升浓缩液。

8.根据权利要求1的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中高锰酸钾反应时间为30分钟，步骤（3）中次氯酸钠反应时间在60分钟，步骤（5）中二氧化氯反应时间为60-80分钟，步骤（6）中过氧化氢反应时间为40-60分钟。

9.根据权利要求1的处理方法，其特征在于，所述步骤（8）中的膜***优选RO膜或者NF膜。