一种垃圾渗滤液的预处理工艺的制作方法

1.本发明涉及一种垃圾渗滤液的预处理工艺，属于垃圾渗滤液预处理的技术领域。


背景技术：

2.生活垃圾是指人们在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中所产生的固体垃圾，以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。我国的生活垃圾主要来源为城市生活垃圾，随着城镇化的发展，我国的生活垃圾的产生量也大量增加，由此带来了环境污染等问题也逐渐引起社会各界的广泛关注。生活垃圾一般分为四大类：可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾。目前，生活垃圾的常见处理方法主要为填埋、焚烧、堆肥和回收利用。其中前三项占用大量土地资源，并且随着雨水渗透浸润，产生大量垃圾渗滤液，严重危害地下水资源和居民健康。由于垃圾渗滤液对环境的危害大，已被我国列入环境优先控制污染物“黑名单”，垃圾渗滤液的处理降解也成为各科研团体和机构研究的热点。
3.垃圾渗滤液与一般城市污水相比具有更复杂的组成成分，重金属种类更多，含量更高，有机质含量高，因地区和产生场景的不同其水质变化也很大。因此，再选择垃圾渗滤液处理工艺时要根据渗滤液不同的成分特点，制定相应的对策，以获得理想的处理效果。
4.目前垃圾渗滤液的处理工艺较多，但往往都会用到生物法，降低投资和运行费用。但由于垃圾渗滤液具有成分复杂、有机污染物和氨氮含量高、盐度高、水质变化大、可生化性差等特点，需先经过预处理才能进行后续生物处理。传统的垃圾渗滤液预处理方案多采用吸附法，通过栅格网过滤出有型的固体垃圾，再利用吸附剂，例如活性炭、硅胶、沸石分子筛等吸附渗滤液中的重金属离子和部分有机物。但利用吸附剂对渗滤液进行预处理，会产生大量废弃吸附剂，若不进行再次无害化处理，容易引发二次污染。此外，传统的处理方法由于试剂添加量大，成本也相对高昂，并且处理后的污水往往无法解决盐度高、氨氮含量高的问题，无法满足后续生化处理要求。因此，需寻找一种垃圾渗滤液的预处理工艺，使预处理出水满足后续生化处理要求。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种垃圾渗滤液处理工艺，采用电絮凝、臭氧氧化、电芬顿和混凝沉淀的组合工艺对垃圾渗滤液进行预处理，不仅可以实现废水中悬浮物、cod、氨氮、总磷、浊度等污染物的同步去除，而且还可以提高废水可生化性，降低后续处理负荷。
6.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种垃圾渗滤液的预处理工艺，包括以下步骤：
7.(1)垃圾渗滤液经过滤预分离后进入电絮凝处理装置进行电絮凝处理；
8.(2)电絮凝处理装置出水进入臭氧氧化处理装置进行臭氧氧化反应；
9.(3)臭氧氧化处理装置出水经过ph值调整后进入电芬顿处理装置进行电芬顿反应；
10.(4)电芬顿处理装置出水经过ph值调整后进入絮凝沉淀处理装置与混凝剂进行混凝沉淀，絮凝沉淀处理装置出水即为完成预处理的垃圾渗滤液。
11.本发明的垃圾渗滤液的预处理工艺关键是在于将电絮凝与臭氧氧化联合作用，臭氧起到强化电絮凝的效果，不仅可以产生更多的氢氧化物絮体，提高污染物吸附去除效果和反应速率，还可以利用臭氧尾气及其分解产生的氧气起到曝气搅拌和预氧化强化混凝的作用，并且，电絮凝产生的亚铁离子则可以作为臭氧氧化催化剂促进臭氧氧化过程中羟基自由基的生成，提高臭氧氧化效果。臭氧尾气中残余的臭氧和氧气在电芬顿过程中，利用电芬顿产生的亚铁离子促进羟基自由基和h2o2的生成，提高反应速率，还可以增强电芬顿过程的氧化性，将有机物分解的更为彻底。
12.本发明的臭氧氧化处理装置、电芬顿处理装置以及絮凝沉淀处理装置产生的沉淀物、浮渣及其他不溶物通过收集进行集中处理。
13.作为一项优选的方案，所述垃圾渗滤液的cod浓度为2000～20000mg/l，氨氮浓度为500～2000mg/l，tp浓度为20～50mg/l，ss浓度为1000～4000mg/l。
14.作为一项优选的方案，所述预分离中的过滤为格栅过滤、篮式过滤、滤网过滤中的至少一种。预处理采用物理过滤，主要去除渗滤液中的大颗粒垃圾废物和不溶物，防止后续处理过程中造成堆积和堵塞。
15.作为一项优选的方案，所述电絮凝过程采用铁-铁电极、石墨-铁电极或铁-铝电极作为电极对。
16.作为一项优选的方案，所述电絮凝过程采用电源为直流电源、交流电源和脉冲电源中的至少一种。
17.作为一项优选的方案，所述电絮凝过程的电流密度为5～50ma/cm2，极板间距为1～5cm，电解时间为10～120min。
18.作为一项优选的方案，所述固液分离采用刮渣机进行处理。
19.作为一项优选的方案，电絮凝过程采用铁-铁电极。电絮凝兼具电氧化、电还原、电气浮、电絮凝四种作用，不仅可以去除渗滤液中的垃圾碎片、悬浮物等不溶性杂质，还可以去除废水中的有机物、重金属和磷等可溶性杂质。此外，由于渗滤液中盐度较高，电荷密度大，有利于电絮凝的进行，还降低了电絮凝所用能耗。电絮凝采用铁电极，反应过程中产生的铁絮体不仅可以起到絮凝作用，而且可以进入电芬顿装置作为铁离子来源促进芬顿反应。
20.作为一项优选的方案，所述臭氧氧化反应所需臭氧来源于臭氧发生器，臭氧发生器所用气源为空气、氧气中的至少一种。
21.作为一项优选的方案，所述臭氧氧化反应时间为10～120min，臭氧投加量为0.1～2g/gcod。在臭氧氧化反应中也可以投加催化剂，如氧化铝、分子筛、活性炭、陶粒等，加快氧化速率，增强氧化活性。臭氧氧化的主要目的是为了去除氨氮、色度、有机物等物质。臭氧氧化反应中催化剂的加入增加了气液接触面积，加快臭氧曝气过程，可以有效减少臭氧氧化反应时间，减少臭氧用量。此外，臭氧尾气无需处理，可直接排入电芬顿处理装置。
22.作为一项优选的方案，所述臭氧化出水调节ph为3～5。
23.作为一项优选的方案，所述电芬顿过程采用铁-铁电极、石墨-铁电极或铁-铝电极作为电极对。
24.所述电芬顿过程采用电源为直流电源、交流电源和脉冲电源中的至少一种。
25.作为一项优选的方案，所述电芬顿过程的电流密度为5～50ma/cm2，极板间距为1～5cm，电解时间为10～120min。
26.作为一项优选的方案，所述电芬顿过程采用铁-石墨电极作为电极对。电芬顿可以利用电絮凝中极板生成的铁离子进行反应，同时也自身阳极也可产生铁离子，因此无需额外添加铁离子。臭氧尾气直接通入电芬顿处理装置中，在反应初期，臭氧与装置阳极产生fe
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反应，生成氧气和羟基自由基，阴极上则产生微量的h2o2。随着反应的持续进行，阴极上产生的h2o2积累变多，芬顿反应速率逐渐加快。此外，臭氧尾气不停的搅动反应液在客观上也加快了反应的速率，并且臭氧尾气中的臭氧也可以结合h2o2产生更多的羟基自由基，加强氧化效率，因此，本发明所述电芬顿过程也无需添加双氧水和其他芬顿试剂。
27.作为一项优选的方案，所述电芬顿出水调节ph至中性。
28.作为一项优选的方案，所述混凝剂包括混凝剂和助凝剂，优选的混凝剂为铁盐、铝盐、聚铁、聚铝中的一种，优选的助凝剂为聚丙烯酰胺、海藻酸钠、硅藻土、骨胶中的一种。混凝剂可以快速的吸附电芬顿出水中被分解的分子碎片，使其凝结为絮凝物，但由于这些絮凝物较为疏松，不便于后续操作，因此需加入助凝剂改善絮凝效果，将疏松的絮凝物变为紧密组大的沉淀物，便于后续操作。
29.作为一项优选的方案，混凝剂的投加量为100～1000mg/l，助凝剂的投加量为2～20mg/l。
30.作为一项优选的方案，所述混合过程采用搅拌速率先快后慢梯度搅拌方式，快速搅拌转速为180～300r/min，时间为5～20min，慢速搅拌的转速为90～150r/min，时间为10～30min。
31.作为一项优选的方案，所述静置时间为10～40min。
32.本发明还提供了一种用于垃圾渗滤液预处理工艺的预处理系统，主要装置包括：电絮凝处理装置、臭氧氧化处理装置、电芬顿处理装置和絮凝沉淀处理装置，各装置之间通过管道依次相连，电絮凝处理装置和电芬顿处理装置连接外部电源。
33.作为一项优选的方案，所述电絮凝处理装置和电芬顿处理装置共用一个电源，所述臭氧氧化处理装置采用分布式控制分别连接电絮凝处理装置和臭氧氧化装置。
34.电絮凝和电芬顿处理过程均采用相同的电流和电压规格，可以共用同一个电源，减少成本投资，臭氧氧化处理装置分为两部分，既可以与电絮凝耦合反应，起到强化混凝的效果，又可以与电芬顿耦合反应，促进羟基自由基的生成，强化电芬顿的处理效果，同时还起到曝气和搅拌作用，促进h2o2的生成和芬顿反应的进行。
35.本发明的垃圾渗滤液预处理工艺采用的系统由电絮凝处理装置、臭氧氧化处理装置、电芬顿处理装置和絮凝沉淀处理装置等四个主要部分组成。其中，臭氧氧化系统为分布式控制，电絮凝和电芬顿处理装置共用同一个电源，降低设备成本，该处理系统具有处理效果好、药剂投加量低、适用性强、运行成本低、工艺简单等优点。
36.相对现有技术，本发明技术方案所带来的有益技术效果：
37.1)本发明采用电絮凝、电芬顿、臭氧氧化和混凝沉淀的组合工艺对垃圾渗滤液进行预处理，提高了垃圾渗滤液的可生化性，降低了后续处理负荷。对于生物降解来讲，高盐度是极为不利的，但对于电絮凝和电芬顿反应来讲，高盐度确实有利的，高盐度带来的高电
荷密度可以提高渗滤液整体的电导率，提高电流效率。
38.2)本发明所采用的电芬顿方法无需添加亚铁盐、过氧化氢及其他芬顿添加剂。电絮凝过程中所产生的铁絮体不仅起到絮凝沉淀的作用，同时可以提供大量的铁离子作为电芬顿反应原料。臭氧的加入还可以电芬顿反应，促进过氧化氢和羟基自由基的生成，加强氧化效率，并起到搅拌曝气的作用。
39.3)本发明在前一处理装置中产生的絮状物和尾气均可作为下接处理装置的反应原料或促进剂。电絮凝反应生成的铁絮体可以作为电芬顿反应原料，臭氧反应尾气可以作为电芬顿反应促进剂，电芬顿反应产生的电芬顿铁泥、铁絮体可以作为混凝沉积反应的混凝剂使用。工艺集成度高，流程简便，易于操作。
40.4)本发明所提供的渗滤液预处理系统采用模块化结构，各模块之间既有衔接性又有独立性，且对于臭氧处理装置采用了分布式控制方案，分别连接电絮凝与电芬顿反应装置，起到了强化氧化作用。通过该系统运行本发明所提供的垃圾渗滤液预处理工艺可以实现连续性处理，具有药剂添加量低、适应性强、低成本、处理效果好等优点。
附图说明
41.图1是本发明一种垃圾渗滤液的预处理工艺的工艺流程图。
具体实施方式
42.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.实施例
44.一种垃圾渗滤液的预处理系统，包括以下步骤：
45.(1)电絮凝：取cod浓度为5000mg/l，氨氮浓度为1000mg/l，tp浓度为40mg/l，ss浓度为2000mg/l的垃圾渗滤液，首先经过筛网处理后送入电絮凝装置，垃圾渗滤液的cod浓度为5000mg/l，氨氮浓度为1000mg/l，tp浓度为40mg/l，在直流电源和铁-铁阴阳极板作用下进行电絮凝处理，利用电絮凝过程中通过水解、络合等生成的絮凝剂去除悬浮物、cod、总磷、重金属离子等污染物，电絮凝的电流密度为15ma/cm2，极板间距为1cm，电解反应30min，电絮凝反应后经过刮渣机去除浮渣后得到电絮凝出水；
46.(2)臭氧氧化：电絮凝出水在臭氧发生器和臭氧曝气装置作用下进行臭氧氧化反应，臭氧投加量为1g/gcod，臭氧反应时间为30min，利用臭氧去除氨氮、色度、有机物等物质，得到臭氧氧化出水。
47.臭氧曝气装置分为两部分，进行分开控制。一部分与电絮凝耦合反应，起到强化混凝的效果，一部分与电芬顿耦合反应，不仅可以促进羟基自由基的生成，起到强化电芬顿的处理效果，同时起到曝气和搅拌作用，无需设置臭氧尾气处理系统；
48.(3)电芬顿：通过投加盐酸和氢氧化钠对臭氧氧化出水进行ph调节，调节ph为4，废水进入电芬顿装置在直流电源、铁-石墨阴阳极板下进行电芬顿处理，反应60min，利用电芬顿反应产生的羟基自由基去除废水的有机物、氨氮等，并且利用铁极板产生的铁离子和石
墨极板产生的h2o2进行反应，无需投加亚铁试剂和双氧水，同时在通电条件下，臭氧可以起到曝气搅拌作用和下，促进h2o2的生成，也无需投加双氧水；
49.(4)混凝沉淀：先对电芬顿出水进行ph调节，调节为中性，然后先向其中投加pac，在搅拌速度为210r/min的搅拌作用下搅拌10min进行反应，然后投加pam，在搅拌速度为120r/min的搅拌作用下搅拌20min进行反应，使药剂与废水混合均匀，利用絮凝剂的吸附、架桥等作用进行悬浮物的去除。混凝沉淀中可利用电絮凝和电芬顿中产生的铁絮体作为絮凝剂，降低药剂投加量。搅拌结束后静置30min后混凝沉淀出水进入a2o-mbr的生化处理系统进行后续处理，步骤(1)、步骤(3)和步骤(4)的沉淀物、浮渣等集中处理。
50.对比例
51.一种垃圾渗滤液的预处理系统，包括以下步骤：
52.(1)电絮凝：取cod浓度为5000mg/l，氨氮浓度为1000mg/l，tp浓度为40mg/l的垃圾渗滤液，首先经过筛网处理后送入电絮凝装置，垃圾渗滤液的cod浓度为5000mg/l，氨氮浓度为1000mg/l，tp浓度为40mg/l，在交流电源和铁-铁阴阳极板作用下进行电絮凝处理，利用电絮凝过程中通过水解、络合等生成的絮凝剂去除悬浮物、cod、总磷、重金属离子等污染物，电絮凝的电流密度为15ma/cm2，极板间距为1cm，电解反应30min，电絮凝反应后经过刮渣机去除浮渣后得到电絮凝出水；
53.(2)电芬顿：通过投加盐酸和氢氧化钠对电絮凝出水进行ph调节，调节ph为4，废水进入电芬顿装置在交流电源、铁-石墨阴阳极板下进行电芬顿处理，反应60min，利用电芬顿反应产生的羟基自由基去除废水的有机物、氨氮等，并且利用铁极板产生的铁离子和石墨极板产生的h2o2进行反应，无需投加亚铁试剂和双氧水；
54.(3)臭氧氧化：电芬顿出水在臭氧发生器和臭氧曝气装置作用下进行臭氧氧化反应，臭氧投加量为1g/gcod，臭氧反应时间为30min，利用臭氧去除氨氮、色度、有机物等物质，得到臭氧氧化出水。
55.(4)混凝沉淀：先对电芬顿出水进行ph调节，调节为中性，然后先向其中投加pac，在搅拌速度为210r/min的搅拌作用下搅拌10min进行反应，然后投加pam，在搅拌速度为210r/min的搅拌作用下搅拌20min进行反应，使药剂与废水混合均匀，利用絮凝剂的吸附、架桥等作用进行悬浮物的去除。混凝沉淀中可利用电絮凝和电芬顿中产生的铁絮体作为絮凝剂，降低药剂投加量，甚至无需投加混凝剂。搅拌结束后静置30min后混凝沉淀出水进入a2o-mbr的生化处理系统进行后续处理，步骤(1)、步骤(3)和步骤(4)的沉淀物、浮渣等集中处理。
56.对实施例和对比例中的混凝沉淀出水进行检测，结果如下表所示。实施例1对垃圾渗滤液均有较好的预处理效果，可以满足后续生化处理系统进水要求。
57.表1实施例和对比例中各工艺进出水水质情况
[0058][0059]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明精神和范围的前提下，还会有若干变化、改进和润饰，这些变化、改进和润饰也应视为本发明的保护范围。