Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液

摘要

本发明公开了一种Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液，首先采用Fenton法预处理垃圾渗滤液，将经过预处理的垃圾渗滤液采用超临界水氧化法进行深度处理，反应完成后实现垃圾渗滤液的净化。本发明可以使垃圾渗滤液中的COD、氨氮、色度等污染物均能被高效去除，污染物处理较彻底，反应迅速，出水无色透明；处理成本核算，平均去除1吨COD，Fenton法联合超临界水氧化法处理方法比单独采用超临界水氧化法运行成本节约15-25%，应用前景极为广阔。

说明书

技术领域

 本发明涉及环境科学领域，尤其是一种Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液。

背景技术

垃圾渗滤液的无害化处理技术一直是困扰着国内外各垃圾填埋场的难题，如果处理不当，将会对垃圾填埋场的周围环境、底层土壤和地下水造成严重污染。目前，国内外对垃圾渗滤液的处理主要有化学氧化、化学混凝、活性炭吸附、反渗透、光氧化、催化电解氧化等方法。但这些方法尚不能完全高效、经济的去除污染物，在实际应用中还存在许多问题。研究开发垃圾渗滤液高效处理技术是当前废水处理技术研究领域中的一个热点和难点。

从文献报道情况看，Fenton试剂法及超临界水氧化法均有各自明显的优势及缺陷。Fenton试剂法，由于H₂O₂试剂所产生的高额费用限制，难以投入大规模工业应用，目前一般被用作废水预处理及深度处理；超临界水氧化法由于系在特殊的高温、高压状态下反应，对反应器材质要求高、功耗大是其主要限制。但上述两种方法又同时具有适用范围广，处理效率高及均不造成二次污染的共有优势。

发明内容

 本发明的目的是：提供一种Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液，它能将高浓度、难降解的垃圾渗滤液进行有效降解和去除污染物，以克服现有技术的不足。 

本发明是这样实现的：Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液，包括如下步骤：

1）调节垃圾渗滤液的pH到3～5，加入双氧水和硫酸亚铁，采用Fenton法预处理垃圾渗滤液，反应0.5～3小时，将pH调到8终止反应，并静置沉淀1小时；

2）取步骤1）中静置沉淀后的上清液进入超临界水氧化系统，以硝酸铜为催化剂，双氧水按垃圾渗滤液理论需氧量的2～4倍加入反应釜中，控制温度为360～480℃，压力为20～28MPa的搅拌条件下反应1～5分钟，反应完成实现垃圾渗滤液的净化。

步骤1）中，双氧水和硫酸亚铁的摩尔比为4：1，每升垃圾渗滤液中加入7.5ml双氧水和5.2g硫酸亚铁。

步骤1）中，垃圾渗滤液的pH为4，反应时间为2小时。此为最佳反应条件。

步骤2）中，硝酸铜的加入后的浓度为40-50mg·L^-1，双氧水的加入量为垃圾渗滤液理论需氧量的3.0倍，反应温度为420～440℃，压力为24～26MPa，反应时间为3～5分钟。此为最佳反应条件。

本发明综合Fenton试剂法与超临界水氧化法二者的特点，如先采用超临界水氧化法对垃圾渗滤液处理到一定程度，再采用Fenton试剂法进行后续深度处理，或先采用Fenton试剂法进行预处理，再采用超临界水氧化法进一步处理，均可实现缩短反应设备在高温高压条件下反应时间，减小设备腐蚀，减小Fenton试剂使用量，降低成本，显著提高处理效率，其联合应用具有很好的前景。但是，经实验验证先采用超临界水氧化法对垃圾渗滤液处理到一定程度，再采用Fenton试剂法进行后续深度处理效果不如前者。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明先采用Fenton法预处理垃圾渗滤液，再采用超临界水氧化法对渗滤液进行深度处理；将经过Fenton法预处理过的垃圾渗滤液与双氧水在反应釜中进行加温、加压反应，以硝酸铜为催化剂，可以使垃圾渗滤液中的COD、氨氮、色度等污染物均能被高效去除，污染物处理较彻底，反应迅速，出水无色透明；处理成本核算，平均去除1吨COD，Fenton法联合超临界水氧化法处理方法比单独采用超临界水氧化法运行成本节约15-25%，是一种高效率和污染物减排成本优于单独采用Fenton法和超临界水氧化法的方法，应用前景极为广阔。本发明简单易行，所采用的装置结构简单，成本适宜，使用效果好。

附图说明

附图1为本发明所采用的装置的结构示意图；

1-Fenton反应器、 2-澄清池、3-废水罐、4-双氧水罐、5-柱塞式计量泵、 6-三通阀 、7-高压反应釜、8-热电偶温度计、9-压力表、 10-冷却器、 11- 搅拌器、12-背压阀、13-加热炉、 14-温度控制器、 15-气液分离器。

具体实施方式

本发明的实施例1：Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液，包括如下步骤：

1）COD为2000～30000mg/L、盐度小于5%的垃圾渗滤液，调节该垃圾渗滤液的pH到4，加入双氧水和硫酸亚铁，双氧水和硫酸亚铁的摩尔比为4：1，采用Fenton法预处理垃圾渗滤液，反应2小时，将pH调到8终止反应，并静置沉淀1小时；

2）取步骤1）中静置沉淀后的上清液进入超临界水氧化系统，以硝酸铜为催化剂，硝酸铜加入后Cu²⁺的浓度为45mg·L^-1，双氧水按垃圾渗滤液理论需氧量的3倍加入反应釜中，控制温度为440℃，压力为26MPa的搅拌条件下反应4分钟，反应完成实现垃圾渗滤液的净化。

超临界水氧化反应的装置如图1所示，先进行水压实验和气密性检验，然后开启温度控制器14上的加热开关，开始升温，同时用柱塞式计量泵5将蒸馏水打入高压反应釜7，调节系统温度、压力达到预设值后，将进料的蒸馏水切换成经Fenton法预处理过的垃圾渗滤液3和双氧水4，将一定量的硝酸铜加入经Fenton法预处理过的垃圾渗滤液3中溶解后和双氧水4分别通过柱塞式计量泵5打入高压反应釜7，并在高压反应釜7内充分反应，反应后的水经冷却器10冷却，再经背压阀12减压后进入气液分离器15；系统压力通过背压阀12控制，通过加热炉13来对反应釜7加热，通过温度控制器14来控制温度；反应系统稳定后停止工作。

实施例1中，Fenton法反应条件：pH=4，n（H₂O₂）：n（Fe²⁺）=4:1，反应时间为2h，超临界水氧化法反应条件：温度440℃，压力26 MPa，氧化剂比例K为3.0，铜离子浓度为45 mg·L^-1，结果如表3所示：

实施例2：垃圾渗滤液的Fenton法处理，反应条件：pH=4，n（H₂O₂）：n（Fe²⁺）=4:1，反应时间为2h，结果如表2所示：

实施例3：垃圾渗滤液的超临界水氧化法处理，反应条件：温度500℃，压力26 MPa，氧化剂比例K为3.0，铜离子浓度为45 mg·L^-1，结果如表2所示：