一种渗滤液处理剂及渗滤液处理方法

摘要

本发明提供了一种渗滤液处理剂及渗滤液处理方法，采用Fenton法对垃圾渗滤液进行预处理，而后以活性炭为载体负载氧化镁及铁化合物作为处理剂对渗滤液进行深度处理，可以提高渗滤液中COD、氨氮、总磷、固体悬浮物及重金属等物质的去除率，快速、经济且高效，不会造成二次污染等问题，同时本发明的处理剂具有磁性，方便回收。

说明书

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及一种渗滤液处理剂及渗滤液处理方法。

背景技术

垃圾渗滤液是在垃圾堆放、填埋过程中，由于发酵、雨水冲刷和地表水、地下水浸泡进而渗滤出的污水，通常包括多种有毒有害的无机物及有机物。水质复杂、变化大，COD和BOD5浓度、重金属含量及氨氮含量高，微生物营养元素比例失调是垃圾渗滤液的主要特征，其pH通常在4-9之间，COD含量在2000-62000mg/L范围内，BOD5含量在60-45000mg/L范围内，重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。

垃圾渗滤液的处理方法通常包括以下几类：(1)与城市污水合并处理。该方法不需要另外建设渗滤液处理厂，但填埋场通常远离城市，管网投资较大，此外，垃圾渗滤液成分复杂且不稳定，会增加污水处理厂的安全隐患。(2)生物处理法。该方法包括好氧生物处理和厌氧生物处理以及二者相结合的处理方式，处理效果较好，但成本高、操作条件严苛，进而很难推广。(3)物理化学法。该法主要包括离子交换、活性炭吸附、化学氧化、化学还原和膜渗析等方法，通常方法简单高效，但却具有处理成本高，不适合处理大规模垃圾渗滤液的缺点。(4)土地处理法。该方法利用土地自净，栽种植被处理渗滤液中有毒有害物质，成本低廉、有较好的负载性，但显效漫长，且会对土壤安全造成威胁，在土地资源稀缺的情况下不值得推广应用。(5)蒸发处理。该方法包括蒸发器蒸发和自然蒸发，利用加热以及提供负压，将渗滤液的水分蒸发并收集，同时将浓液浓缩并脱水成干渣处理。蒸发操作简单且效果理想，但自然蒸发需要占用大量的土地，对环境产生较大影响，而蒸发器蒸发则会有大量能量的消耗，同时蒸发器容易结垢，清洗较为困难。

在众多处理方法中，Fenton试剂由于优异的氧化能力，在处理难降解有机废水时有极强的优势。申请号为201110104632.9的专利公开了一种Fenton试剂处理垃圾渗滤液的方法，该发明向垃圾渗滤液中投入硫酸亚铁以及过氧化氢，充分搅拌混合后进行Fenton氧化，该方法高效显著、简单易行，COD的去除率最高可达99％以上，但同时，该发明中过氧化氢价格昂贵，进而限制了其在垃圾渗滤液处理中进行大规模单独应用。

申请号为201410179876.7的专利公开了一种Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液，该发明使用Fenton法进行预处理，而后采用超临界水氧化法进行深度处理，该方法可高效去除水中的氨氮、色度以及COD等污染物，同时能够节约15-25％的成本。但该发明中氨氮的去除率为69-71％，虽高于单一Fenton法以及单一水氧化法的处理效果，但整体而言仍相对较低。同时，超临界水氧化法需要在高温、高压条件下反应，反应条件较为严苛，对器材的要求高且功耗大。

申请号为201510387734.4的专利公开了一种渗滤液处理剂及渗滤液处理方法，以桑葚叶、菊花茎叶、金银花叶、银杏叶为原料，通过腌制，制得腌制液，再经历二次发酵，制备出处理剂。该处理剂采用天然材料为原料，具有原料来源广泛、成本低、操作简单和效果好等优点，此外，该发明采用Fenton氧化法与MAP联合预处理，再利用上述处理剂对渗滤液进行处理，降低其中的NH₃-N含量，进而去除渗滤液中大量的氨氮、磷盐、微生物和病原体等，最终各类污染物如COD、NH₃-N、TP以及SS悬浮物的去除率都达到了90％以上。但该方法中Fenton脱NH₃-N效果差，而NH₃-N会抑制处理剂中微生物的生长繁殖，需要额外加入MAP法进行联合处理，一方面增加了渗滤液处理工艺的复杂度，另一方面，磷酸铵镁费用较高且若回收不当则会造成二次污染，这进一步增加了渗滤液处理的成本以及对环境造成的负担。

因此，针对上述问题，需要一种快速、经济且高效的处理方式以及一种受水质影响较小的渗滤液处理剂，在提高垃圾渗滤液中COD、氨氮、总磷、固体悬浮物及重金属等去除率的同时，能够降低垃圾渗滤液处理成本，同时方便回收，不易造成二次污染等环境问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明采用Fenton法对垃圾渗滤液进行预处理，而后通过渗滤液处理剂进行深度处理，快速、经济且高效，其中，以活性炭为载体负载氧化镁及铁化合物作为处理剂，可以提高渗滤液中COD、氨氮、总磷、固体悬浮物及重金属等物质的去除率，不会造成二次污染等问题，同时本发明的处理剂具有磁性，方便回收。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的渗滤液处理方法，包括以下步骤：

(1)Fenton法预处理：调节垃圾渗滤液的pH，加入硫酸亚铁和过氧化氢，搅拌后静置，得到预处理后的垃圾渗滤液；

(2)深度处理：调节经步骤(1)预处理后的垃圾渗滤液的pH，加入处理剂后进行搅拌，完成处理。

在一些具体的实施方案中，步骤(1)及步骤(2)中所述的调节垃圾渗滤液的pH使用的溶液为硫酸；

进一步地，步骤(1)中所述的pH为3-5，所述的搅拌的时间为0.5h，所述的静置的时间为1-3h；步骤(2)中所述的pH为2-3，所述的搅拌的时间为0.5h；

进一步地，步骤(1)中所述的过氧化氢与硫酸亚铁的摩尔比为4-6:1；

进一步地，步骤(2)中所述的处理剂，其制备步骤包括：

S1：将镁盐溶解在水中，搅拌均匀，得到镁盐水溶液；

S2：将氯化铁溶解在水中，搅拌均匀，得到氯化铁溶液；

S3：将步骤S1得到的镁盐水溶液与步骤S2得到的氯化铁溶液进行混合得到混合液A；

S4：将活性炭加入至混合液A中浸渍，干燥后置于管式炉在保护气的条件下进行活化热解，即得处理剂。

进一步地，步骤S1中所述的镁盐为硝酸镁、硫酸镁、氯化镁和丙烯酸镁中的一种或多种；

进一步地，步骤S1与步骤S2中所述的搅拌，搅拌速率为400r/min；步骤S4中所述的浸渍，浸渍时间为12h；

进一步地，步骤S1中的镁盐水溶液的质量分数为20％-35％；

优选地，步骤S1中所述的镁盐水溶液的质量分数为30％；

在一些具体实施例中，步骤S2中所述的氯化铁溶液的质量分数为20％；

进一步地，步骤S3中所述的镁盐水溶液与所述的氯化铁溶液的体积比为2-5:1；

优选地，步骤S3中所述的镁盐水溶液与所述的氯化铁溶液的体积比为3:1；

进一步地，步骤S4所述的浸渍，浸渍时间为12h，所述的干燥，干燥时间为12h；

进一步地，步骤S4中所述的保护气为氮气、氦气、氩气或氖气，气体流速为100mL/min；

进一步地，步骤S4中所述的活化热解，热解温度为600-900℃，热解时间为0.5-3h；

优选地，步骤S4中所述的活化热解，热解温度为700℃，热解时间为1h；

本发明所取得有益效果是：

(1)处理剂去除氨氮的效果较好，能够弥补Fenton法在去除氨氮方面的不足，且受环境影响较小，不会因为水中的氨氮等问题影响其处理效果。

(2)氧化镁负载于活性炭表面，在处理垃圾渗滤液时，既有氧化镁对于氨氮及总磷等物质的去除作用，能够替代MPA法，不会造成二次污染问题；活性炭表面负载有铁化合物，具备磁性，方便回收，且铁化合物的负载有利于水中部分重金属的吸附，同时，活性炭具有较大的比表面积，同样提高了各物质的去除率。

(3)Fenton法与处理剂相结合，不仅降低了Fenton处理渗滤液时的成本，同时增加了渗滤液中COD、氨氮、总磷、固体悬浮物及重金属等物质的去除率。

具体实施方式

实施例1

渗滤液处理方法，包括以下步骤：

(1)Fenton法预处理：使用硫酸溶液调节垃圾渗滤液的pH至3，加入硫酸亚铁和过氧化氢，搅拌0.5h后，静置1h，得到预处理后的垃圾渗滤液；

(2)深度处理：使用硫酸溶液调节经步骤(1)预处理后的垃圾渗滤液的pH至2，加入处理剂后搅拌0.5h，完成处理。

其中，步骤(1)中所述的过氧化氢与硫酸亚铁的摩尔比为5:1。

进一步地，步骤(2)中所述的处理剂，其制备步骤包括：

S1：将硝酸镁溶解在水中，搅拌均匀，搅拌速率为400r/min，得到质量分数为30％的硝酸镁溶液；

S2：将氯化铁溶解在水中，搅拌均匀，搅拌速率为400r/min，得到质量分数为20％的氯化铁溶液；

S3：将步骤S1得到的硝酸镁溶液与步骤S2得到的氯化铁溶液进行混合得到混合液A，硝酸镁溶液与氯化铁溶液的体积比为3:1；

S4：将活性炭加入至混合液A中浸渍12h，干燥后置于管式炉在气体流速为100mL/min氮气保护的条件下进行活化热解，热解温度为700℃，热解时间为1h，即得处理剂。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液的质量分数为20％。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液的质量分数为35％。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液与氯化铁溶液的体积比为2:1。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液与氯化铁溶液的体积比为5:1。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，步骤(4)中的热解温度为600℃。

实施例7

实施例6与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，步骤(4)中的热解温度为900℃。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液的质量分数为10％。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液的质量分数为40％。

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液与氯化铁溶液的体积比为1:1。

对比例4

对比例4与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，硝酸镁溶液与氯化铁溶液的体积比为6:1。

对比例5

实施例6与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，步骤(4)中的热解温度为500℃。

对比例6

实施例6与实施例1的区别在于，处理剂制备步骤中，步骤(4)中的热解温度为950℃。

检测分析方法

COD：CJ/T 3018.12-1993生活垃圾渗沥水化学需氧量(COD)的测定重铬酸钾法；

氨氮：HJ 535-2009水质中氨氮的测定；

总磷：CJ/T 3018.9-1993生活垃圾渗沥水总磷的测定钒钼磷酸盐分光光度法；

固体悬浮物：GB/T 11901-1989水质悬浮物的测定重量法；

重金属(以六价铬为例)：GB 7467-87水质六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法。

通过以上检测方法，最终得出Fenton法预处理及深度处理对COD、氨氮、总磷、固体悬浮物和Cr(VI)的去除率如表1及表2所示。

表1 Fenton法预处理渗滤液结果

表2深度处理渗滤液结果

由表1及表2可知，Fenton法预处理中，实施例1-7及对比例1-6对于COD、氨氮、总磷、固体悬浮物和Cr(VI)的去除率较为相近；相比于Fenton法预处理，深度处理提高了渗滤液中各物质的去除率；实施例1-7对渗滤液中的COD、氨氮、总磷、固体悬浮物和Cr(VI)均有较好的去除效果，其中，实施例1的处理效果最优；对比例1-6对各物质也具有一定的处理效果，但均弱于实施例1-7，其中，对比例1-2对于COD及氨氮的去除效果，对比例3-4对于总磷和固体悬浮物的去除效果以及对比例5-6对于重金属的去除效果均较差。

采用综合物性测量系统(PPMS-9T(EC-II)，美国量子科学仪器有限公司)对实施例1-7及对比例1-6中的处理剂的磁学性质进行分析，得到表3。

表3磁性分析结果

由表3可知，实施例1-7、对比例1-3和对比例6的饱和磁化强度均较高，其中，实施例4及实施例7的饱和磁化强度相对较大，对比例4及对比例5的饱和磁化强度相对较小，对比例3的饱和磁化强度虽然较高，但其对于渗滤液中各物质的吸附效果较弱。

使用磁石对实施例1-7及对比例1-6的处理剂进行吸取实验，最终，实施例1-7、对比例1-3及对比例6中的处理剂均可被磁石吸取，对比例4及对比例5中的处理剂不能被磁石吸取。

综上可知，本发明的渗滤液处理方法对渗滤液中COD、氨氮、总磷、固体悬浮物及重金属等物质具有较高的去除率，且不会造成二次污染等问题，同时，本发明的处理剂具有磁性，方便回收。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。