申请日2016.08.25
公开(公告)日2016.12.14
IPC分类号C02F9/08; C02F103/06
摘要
本发明涉及一种污水处理方法，具体公开了一种垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法。包括以下步骤：(1)加入絮凝剂和助凝剂后进行微波处理;(2)絮凝沉降;(3)水质调节;(4)铁碳微电解反应;(5)氧化反应;(6)出水排放。本发明的优点是：1)增强微电解法处理膜滤浓缩液的处理效果;2)提高微电解装置运行的稳定性;3)步骤简单，工艺流程短，易于实施。
摘要附图
权利要求书
1.垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，包括以下步骤：
(1)往垃圾渗滤液膜滤浓缩液中加入絮凝剂和助凝剂，然后进行微波处理，得到微波出水;
(2)对微波出水进行絮凝沉降，固液分离得到絮凝上清液;
(3)水质酸碱度调节：调节絮凝上清液的pH<4;
(4)铁碳微电解反应：对絮凝上清液进行微电解反应，得到微电解反应出水;
(5)氧化反应：对微电解反应出水进行氧化反应，得到氧化反应出水;
(6)出水排放：调节氧化反应出水的pH至7～8，固液分离后上清液即为最终处理出水。
2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，其特征在于：在步骤(1)微波处理之前，先将垃圾渗滤液膜滤浓缩液的pH调节到7～8。
3.根据权利要求1或2所述的垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，其特征在于：在步骤(1)中，调节微波反应器功率控制微波出水温度在20～30℃。
4.根据权利要求1或2所述的垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，其特征在于：在步骤(4)中，对微电解反应进行曝气。
5.根据权利要求4所述的垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，其特征在于：曝气时气水体积比控制在3:1～4:1，同时水力停留时间为1.5～2h。
6.根据权利要求1或2所述的垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，其特征在于：步骤(5)中加入的氧化剂为双氧水。
7.根据权利要求6所述的垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，其特征在于：所述双氧水的质量浓度为28～32%，投加量为8～10L/m3。
说明书
垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法，尤其是一种处理垃圾渗滤液膜滤浓缩液的方法。
背景技术
当前国内广泛采用“生化+膜法(NF、RO)”的组合工艺对垃圾渗滤液进行处理，该工艺相对成熟，运行稳定，处理水质情况良好，但是这种组合工艺在膜处理阶段会带来一定量的浓缩液，称为膜滤浓缩液。膜滤浓缩液均有COD浓度高、生化性差、电导率高、总金属含量高的共同特点，因此处理垃圾渗滤液膜滤浓缩液是一个难点与热点。
目前处理垃圾渗滤液膜滤浓缩液主要有回灌法、膜蒸馏、回喷法等工艺。
回灌法是目前膜滤浓缩液处理的一种常用方法，通过回灌使垃圾堆体对部分大分子有机物进行截留和降解。但是由于有机物降解比较慢，而且高盐度和高氨氮会进一步抑制产甲烷菌的活性，同时溶解性盐类和可溶性有机物在此循环中会很快积累，使形成的膜滤浓缩液的电导率增加，渗透压增高，从而影响膜处理系统的净化效率和出水回收率，降低膜处理系统的寿命。
膜蒸馏是利用蒸发处理时，水分从膜滤浓缩液中沸腾而出，污染物残留在膜滤浓缩液中。膜蒸馏一方面膜成本高，蒸馏通量小，能耗大;另一方面运行时会受温度极化和浓度极化的影响，运行状态不稳定。同时由于膜滤浓缩液中的氯离子浓度很高，蒸发过程中温度大于70℃时，氯离子即会对金属材料产生强烈的腐蚀作用，另外膜滤浓缩液中含高浓度Ca2+和Mg2+，在蒸发过程中存在结垢问题，造成设备的投资和维护费用很大，运行时设备故障率较为频繁。
回喷法适合于垃圾热值高的情况，不适合热值较低的垃圾。同时回喷焚烧炉也会受到膜滤浓缩液的酸和盐的腐烛，对设备的维护要求高，运行故障率高。
目前新兴的处理膜滤浓缩液的方法为采用铁碳微电解法处理，铁炭微电解反应系统具有的极强的氧化还原性，能够有效改变部分难降解有机物的化学结构和特性，使之发生断链、开环，使难降解有机物转变成中间产物或小分子物质，并将部分小分子物质去除;然后，产生的中间产物及小分子物质在氧化剂的作用下得到进一步降解，该工艺能有效地去除膜滤浓缩液中的污染物，降低其COD。且由于铁炭微电解系统产生的自由基具有极强的氧化还原性，能够使大分子难降解污染物的发色基团开环，分解成低分子的中间产物，再加上氧化反应的协同作用，废水的色度得到有效去除。
铁碳微电解法处理垃圾渗滤液的膜滤浓缩液的典型方法为：
(1)水质调节：利用硫酸等试剂将膜滤浓缩液调节到pH<4;
(2)铁碳微电解反应：水质调节后的废水输送到铁碳微电解反应设备，开启曝气进行反应，出水进入下一处理环节;
(3)氧化反应：微电解反应出水溢流进入氧化反应装置，控制pH在2～4，投加氧化剂进行氧化反应;
(4)出水排放：调节氧化反应出水的pH至中性或弱碱性，固液分离后上清液即为最终处理出水，检测各项指标后可进行排放。
该方法是对膜滤浓缩液调节pH后直接进入微电解装置进行微电解反应，经过试验我们发现，直接进行微电解的方法，微电解反应装置出来的膜滤浓缩液，其COD的去除率仅在25%左右，对色度的去除率仅为36%，处理效果不是很理想，即便最后通过氧化反应对膜滤浓缩液进行了进一步处理，但是仍然不能保证达到排放标准。导致通常还需要进行较为复杂的后续工艺才能达到排放标准。
近年有研究者提出利用微波进行污水处理的方法，该方法是利用了微波的加热作用来消解污水中的有机物，使得污水中的有机物的熵值等性质发生改变，从而促使原本不能自发进行的化学反应变得可以自发进行，进而使得污水中的污染物得到降解。
例如公开号为CN105036434A的专利文件公开了一种铁碳微电解协同微波处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液的方法，即是利用了微波的这一作用原理，其在铁碳微电解反应后设置微波设备，利用微波反应与氧化反应协同作用来提高传统氧化反应的处理效果和氧化速率，该方法最终出水能够达到排放标准，其最终出水的COD可达89%，色度去除率可达到87.5%。但采用该方法要达到这样的处理效果，需要对最后得到的压滤液进行多次循环处理，工艺较为复杂，处理流程长。
发明人经过研究发现，由于膜滤浓缩液中含有较多悬浮物，直接对其进行微电解会导致在微电解反应一段时间后膜滤浓缩液中的悬浮物覆盖在微电解材料表面，阻碍微电解材料与污水接触，进而降低微电解反应的效率;另一方面，由于浓缩液含有大量有机物、金属离子等污染物，会增加微电解反应过程中不可控的风险。
发明内容
为进一步增强微电解处理膜滤浓缩液的处理效果，本发明提供了一种垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法。
本发明所采用的技术方案是：垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理方法，包括以下步骤：
(1)往垃圾渗滤液膜滤浓缩液中加入絮凝剂和助凝剂，然后进行微波处理，得到微波出水;
(2)对微波出水进行絮凝沉降，固液分离得到絮凝上清液;
(3)水质调节：调节絮凝上清液的pH<4;
(4)铁碳微电解反应：对絮凝上清液进行微电解反应，得到微电解反应出水;
(5)氧化反应：对微电解反应出水进行氧化反应，得到氧化反应出水;
(6)出水排放：调节氧化反应出水的pH至7～8，固液分离后上清液即为最终处理出水。
为了防止微电解反应中膜滤浓缩液中的悬浮物覆盖在微电解材料表面，阻碍微电解反应的进行和降低微电解反应未知成分干扰的风险，本发明采用了在微电解反应前，先对膜滤浓缩液进行预处理的方法，预处理方法包括微波处理和絮凝沉降。
絮凝沉降能够一定程度上降低膜滤浓缩液中的悬浮物质，但是发明人发现，现有絮凝沉降方法难以除去膜滤浓缩液中的大部分杂质，对后续微电解反应的促进作用非常有限。
因此发明人对膜滤浓缩液的成分进行分析，发现了膜滤浓缩液中含有种类和成分非常复杂的强极性污染物分子、弱极性污染物分子、非极性污染物分子，这些分子相互吸引，导致絮凝剂很难使浓缩液中带有与其相反电性的颗粒相互集中，从而降低了絮凝效果。
在实验中，当采用微波处理膜滤浓缩液时，由于分子极性对微波能吸收具有差异，导致在极性和非极性分子的物质中产生加热的不均一性，即产生了温度梯度，从而降低不同污染物分子间的相互作用力。另外，利用微波产生的高速交变磁场，浓缩液中的极性分子能快速旋转，这也可破坏极性分子和非极性分子之间的相互作用力，有助于物质间分离，使得絮凝剂更容易吸附相反电性的颗粒，因而有利于絮凝沉降。再加上微波本身的加热作用对絮凝过程的增效，有效防止了微电解反应中膜滤浓缩液中的悬浮物覆盖在微电解材料表面。
作为本发明的进一步改进，在步骤(1)微波处理之前，先将垃圾渗滤液膜滤浓缩液的pH调节到7～8。发明人通过大量实验发现，絮凝剂和助凝剂在pH呈中性或弱碱性的条件下与浓缩液共同进行微波处理，能大大提升絮凝效果，形成的絮体更大，并可以在相当大的程度上降低废水的浊度和色度，经后续絮凝沉降后能去除多种有机高分子化合物，甚至是难降解的溶解性有机物，以及一些重金属和放射性物质等，同时能有效降低废水的COD值，并且能将废水中90%以上的微生物和病毒转入污泥中。
作为本发明的进一步改进，在步骤(1)中，调节微波反应器功率控制微波出水温度在20～30℃。微波具有加热快，受热体系升温均匀的特性，而膜滤浓缩液预处理阶段进行的絮凝反应，在20～30℃时，絮凝效果最佳，因此可以利用微波对反应体系加热，提高絮凝效果。
作为本发明的进一步改进，在步骤(4)中，对微电解反应进行曝气，以加快微电解反应速率;更佳的，曝气时气水体积比控制在3:1～4:1，同时水力停留时间为1.5～2h。
作为本发明的进一步改进，步骤(5)中加入的氧化剂为双氧水。双氧水相较于其他氧化剂(比如臭氧)，成本更加低廉，且技术运用已经比较成熟，运行会更加稳定，更佳的，双氧水的质量浓度为28～32%，投加量为8～10L/m3。
本发明的有益效果是：1)增强微电解法处理膜滤浓缩液的处理效果;2)提高微电解装置运行的稳定性;3)步骤简单，工艺流程短，易于实施。