技术领域
[0001] 本
发明属于垃圾渗滤液的处理领域,具体涉及一种深度处理老龄垃圾渗滤液的装置及方法。
背景技术
[0002] 现代经济快速发展,人民
生活质量逐渐提高,城市生活垃圾(MSW)的产量也随之不断增加,卫生填埋曾以其工艺设置简单、操作方便、投资
费用较少、运营管理成本低等优点成为主流的垃圾处理方式,每吨生活垃圾经过填埋处理后约形成0.2m3的渗滤液,如果处理不当,垃圾渗滤液直接排放会严重污染周边的生态及环境乃至对人体健康存在严重的威胁。随着填埋时间的不断增加,渗滤液的
水质特征出现明显变化,典型的老龄垃圾渗滤液具有低
碳氮比、低BOD5/COD值、有机浓度含量高等特点,BOD5/COD值一般低于0.1,易于
生物降解的物质含量较少。有研究表明,老龄垃圾渗滤液中
氨氮的浓度可达2000mg/L,含量占总氮的80%以上。此时,渗滤液中有机物以难生物降解的
腐殖酸类物质和富里酸类物质为主,这些物质的分子量较大,它们的存在导致垃圾渗滤液难以生物降解。目前国内外经常采用的是以
反渗透为主的膜处理技术,处理效果较好,但是
反渗透膜污染严重,且产生大量的浓缩液,易造成二次污染,运行成本较高。中国
专利CN107365027A公开了一种垃圾渗滤液的处理系统及方法,所述系统包括一级
沉淀池、一级催化
氧化塔和二级反应沉淀池,能进一步降低垃圾渗滤液中的COD和氨氮、重金属,缺点是反应装置复杂,催化剂不能重复利用,增加成本。中国专利108218073A公开了一种一体化深度处理垃圾渗滤液的装置及方法,所述的一体化深度处理垃圾渗滤液的装置由氧化装置、混凝沉淀池及滤池组成,能够进一步去除渗滤液生化出水的COD,缺点是其光催化中的低压汞灯照射不均匀,过
硫酸盐反应不完全,且需要
柠檬酸调节pH,增加反应成本。
发明内容
[0003] 为解决
现有技术中处理老龄垃圾渗滤液成本高、易造成二次污染、催化剂不能
回收利用的问题,本发明提供一种深度处理老龄垃圾渗滤液的装置及方法。
[0004] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种深度处理老龄垃圾渗滤液的装置,包括混凝沉淀系统、臭氧催化氧化系统和MBR反应装置,所述混凝沉淀系统包括混凝沉淀池、搅拌装置和斜板/斜管,所述混凝沉淀系统连接臭氧催化氧化系统,所述臭氧催化氧化系统包括催化剂回收装置和臭氧催化氧化池,所述催化剂回收装置通过催化剂回收管连接臭氧催化氧化池,所述臭氧催化氧化池上设置有臭氧回收管,所述臭氧催化氧化系统连接MBR反应装置。
[0005] 进一步地,所述混凝沉淀池呈倒圆锥型、底部连接排泥管、
侧壁设置絮凝剂投加口、靠近搅拌装置的一端连接进水管、靠近斜板/斜管的一端连接沉淀池出水管。
[0006] 进一步地,所述臭氧催化氧化池内部设置有微孔曝气装置、上部设置有催化剂投加口,所述臭氧催化氧化池底部连接有臭氧进气管。
[0007] 进一步地,所述臭氧回收管的一端连接臭氧催化氧化池的顶部,一端连接进水管。
[0008] 进一步地,所述催化剂回收装置的底部设置有
磁场加载装置,所述MBR反应装置中的膜组件为中空
纤维组件或平板式膜组件。
[0009] 本发明还提供一种利用上述装置的处理方法,包括以下步骤:步骤A.经过生化处理的老龄垃圾渗滤液通过进水管进入混凝沉淀池,加入絮凝剂和助凝剂,搅拌5~10min后静置沉淀1.5~2h;
步骤B.经混凝沉淀池处理后的老龄垃圾渗滤液进入臭氧催化氧化池,通入臭氧,加入催化剂,反应30~60min;
步骤C.经过臭氧催化反应后的老龄垃圾渗滤液进入催化剂回收装置,催化剂被磁场
吸附收集通过催化剂回收管送回臭氧催化氧化池,液体进入MBR装置反应后进行排放。
[0010] 进一步地,所述催化剂的制备如下:将5g
牛粪灰烬(CDA)加入至750mL去离子水中,通入N2剧烈搅拌20min,将溶液放置于95℃水浴中,再加入27.81g FeSO4·7H2O和250mL
碱性
混合液,水浴反应1h,然后再冷却至室温,用磁
铁辅助洗涤5次,60℃
真空干燥12h,
研磨即得所述催化剂。
[0011] 进一步地,所述250mL碱性混合液是由8.1gNaOH和8.1gNaNO3与水配制而成。
[0012] 进一步地,所述絮凝剂为聚合氧化
铝或聚合硫酸铝,助凝剂为聚丙烯酰胺,加入絮凝剂与待处理老龄垃圾渗滤液中COD的质量比为1.5~2:1,所述助凝剂与老龄垃圾渗滤液的比例为1~1.5g:50L;所述催化剂与老龄垃圾渗滤液的比例为1~2g:1L与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:1.本发明采用混凝沉淀、臭氧催化和MBR的组合工艺,未处理的老龄垃圾渗滤液的COD为1000±56mg/L,经混凝沉淀系统后老龄垃圾渗滤液的COD为800±40mg/L,经臭氧催化系统后老龄垃圾渗滤液的COD为160±23mg/L,最后出水的老龄垃圾渗滤液的COD为55±3mg/L,满足垃圾渗滤液的排放标准,且无浓缩液产生,工艺环节更加简便,减少建设用地,节约投资。
[0013] 2.本发明使用
磁性催化剂,在臭氧催化出水后连接催化剂回收装置,催化剂回收装置底部缠绕有磁场加载装置,通电即有磁场产生,臭氧催化出水中的催化剂在底部受磁
力聚集,通过底部的管道将回收的磁性催化剂重新通入臭氧催化反应池中,避免了催化剂的流失,减少了臭氧催
化成本。
[0014] 3.本发明在臭氧催化池上部设置收集气体管道,将未反应的臭氧收集通入进水管道,重复利用臭氧,可以进一步降低进水中的COD及
色度。
附图说明
[0015] 图1为一种深度处理老龄垃圾渗滤液装置的工艺
流程图。
[0016] 图2为进水管处与MBR反应装置岀水处的老龄垃圾渗滤液的三维
荧光光谱图。
[0017] 图3为不同反应装置处理老龄垃圾渗滤液的出水中溶解性有机物组分分布图。
[0018] 附图中标记:1为混凝沉淀池,2为搅拌装置,3为絮凝剂投加口,4为臭氧催化氧化池,5为微孔曝气装置,6为催化剂回收装置,7为MBR反应装置,8为催化剂投加口,10为进水管,11为排泥管,12为沉淀池出水管,13为臭氧进气管,14为臭氧回收管,15为催化剂回收管。
具体实施方式
[0019] 一种深度处理老龄垃圾渗滤液的装置,如图1所示,包括混凝沉淀系统、臭氧催化氧化系统和MBR反应装置7,所述混凝沉淀系统包括混凝沉淀池1、搅拌装置2和斜板/斜管,所述斜板/斜管为设置在混凝沉淀池1内部的一组平行板或方形管道,用以缩短沉淀时间,提高沉淀效率。所述混凝沉淀池1呈倒圆锥型、底部连接排泥管11、侧壁设置絮凝剂投加口3、靠近搅拌装置2的一端连接进水管10、靠近斜板/斜管的一端连接沉淀池出水管12;所述臭氧催化氧化系统包括催化剂回收装置6、臭氧催化氧化池4以及设置在臭氧催化氧化池4底部的微孔曝气装置5,所述微孔曝气装置5能够提高臭氧在水中的
溶解度,提高臭氧分子的传质速率,增大与污染物的
接触机会;所述沉淀池出水管12连接在所述臭氧催化氧化池4的底部,所述臭氧催化氧化池4顶部一端设置有催化剂投加口8、另一端连接有臭氧回收管
14,所述催化剂投加口8和絮凝剂投加口3普通情况下为关闭状态,所述臭氧回收管的另一端连接进水管10,所述臭氧催化氧化池4底部还连接有臭氧进气管13,所述催化剂回收装置
6的底部通过催化剂回收管15连接臭氧催化氧化池4,所述催化剂回收装置6的底部设置有磁场加载装置,所述磁场加载装置由缠绕在催化剂回收装置6上的
导线和电源组成。所述臭氧催化氧化系统连接MBR反应装置7,所述MBR反应装置7中的膜组件为中空纤维组件或者平板式膜组件。
[0020] 所述磁场加载装置的电源来自苏州特安斯
电子有限公司,型号为TD1605,所述搅拌装置2采用的是常州博能立式行星摆线针轮减速搅拌装置,连接的是7.5KW,380V
电机;催化剂的制备方法如下:将5g牛粪灰烬(CDA)与750mL去离子水加入至2L的玻璃锥形烧瓶中,通入N2剧烈搅拌20min后将烧瓶放置于95℃水浴中,再加入27.81g FeSO4·7H2O和
250mL混合液,所述250mL混合液是由8.1gNaOH和8.1gNaNO3与水配制而成。水浴反应1h,然后再冷却至室温,用
磁铁辅助洗涤5次,60℃真空干燥12h,即得牛粪灰负载纳米四氧化三铁催化剂,研磨备用。
[0021] 使用时,100L经过生化处理后的老龄垃圾渗滤液通过进水管10进入到混凝沉淀池1,经过生化处理的老龄垃圾渗滤液出水COD值约为1000mg/L,通过絮凝剂投加口3往混凝沉淀池1投加氯化铝200g,并加入助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)2g,打开搅拌装置,搅拌时间为
10min,使其混合均匀,然后静置沉淀2h。沉淀物经混凝沉淀池1底部的排泥管11排除系统;
经过沉淀后的渗滤液通过混凝沉淀池1一端的出水管12进入到臭氧催化氧化池4中,通过催化剂投加口8加入上述制备的牛粪灰负载纳米四氧化三铁催化剂2g,通入臭氧,臭氧量控制在2~3g/L,反应时间为30min,催化剂催化臭氧分解产生羟基自由基,破坏老龄垃圾渗滤液中难降解大分子有机物的结构,进一步提高
废水的可生化性,未反应的臭氧收集通过臭氧回收管14通入进水管10,进行重复利用,可以进一步降低进水老龄垃圾渗滤液的COD及色度。反应后的老龄垃圾渗滤液经管道进入到催化剂回收装置6中,打开磁场加载装置的电源、催化剂回收装置6的底部形成均匀磁场,从而将水中的磁性催化剂收集于底部,断电后通过催化剂回收管15将催化剂返回臭氧催化氧化池4中进行循环利用,脱除了催化剂的老龄垃圾渗滤液通过管道进入MBR反应装置7,本
实施例中所述MBR反应装置7中为中空纤维膜,孔径为0.4μm,进一步通过好氧生物处理和膜组件的吸附截留作用,去除污染物,最后进行排放,
分别取本实施例中进水管1处(A组)、混凝沉淀系统出水处(B组)、臭氧催化氧化系统出水处(C组)以及MBR反应装置岀水处(D组)的老龄垃圾渗滤液进行检测,检测仪器为哈希COD分析仪,型号为DR3900+DRB200,检测结果为:A组老龄垃圾渗滤液的COD为1000±56mg/L,B组老龄垃圾渗滤液的COD为800±40mg/L,C组老龄垃圾渗滤液的COD为160±23mg/L,D组老龄垃圾渗滤液的COD为55±3mg/L。
[0022] 再将A、B、C、D四组老龄垃圾渗滤液通过日立F-7000荧光分光光度计检测,检测结果如图2~3所示,图中区域I代表
芳香性蛋白质I,区域II代表芳香性蛋白质II,区域III代表紫外区富里酸类物质,区域IV代表可溶性生物
代谢物,区域V代表腐殖类物质。从图2可以看出,D组相比与A组各区域的荧光强度逐渐降低,总体的荧光强度大幅下降,紫外区富里酸类物质(区域Ⅲ)和腐殖酸类物质(区域Ⅴ)的特征峰已经基本消失。由图3可知,A组中紫外区富里酸类物质(区域Ⅲ)和腐殖酸类物质(区域Ⅴ)所占比例较高,约为44%,经过本发明装置处理后,D组中紫外区富里酸类物质(区域Ⅲ)和腐殖酸类物质(区域Ⅴ)所占的比例明显减小,约为19%,综上所述,本发明的组合工艺对老龄垃圾渗滤液中的富里酸类物质和腐殖酸类物质等难降解物质有较好的去除效果。
[0023] 以上所述之实施例,只是本发明的较佳实施例而已,仅仅用以解释本发明,并非限制本发明实施范围,对于
本技术领域的技术人员来说,当然可根据本
说明书中所公开的技术内容,通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式,故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等,均应包括于本发明
申请专利范围内。