申请日2015.09.25
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C02F1/28; C02F3/00; C02F103/16; C02F101/30; B01J20/16
摘要
本发明公开了一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料及其制备方法和应用，属于污水处理技术领域。所述复合矿物材料包括如下重量百分数的原料：改性红辉沸石25～35%、改性斜发沸石25～35%、改性膨润土10～15%、明矾石3～8%、高岭土3～8%、石英砂6～18%、火山岩3～8%和水玻璃2～5%。本发明还公开了上述复合矿物材料的制备方法和应用，以及一种垃圾渗滤液的处理方法。本发明的复合矿物材料，价格低廉、针对性强、处理效率高、二次污染小，且制备方法简单、使用方便、成本低，市场前景广阔，适合规模化生产。
权利要求书
1.一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料，其特征在于，包括如下重量 百分数的原料：改性红辉沸石25～35%、改性斜发沸石25～35%、改性膨润 土10～15%、明矾石3～8%、高岭土3～8%、石英砂6～18%、火山岩3～8% 和水玻璃2～5%。
2.根据权利要求1所述的一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料，其特 征在于，包括如下重量百分数的原料：改性红辉沸石30%、改性斜发沸石30%、 改性膨润土12%、明矾石5%、高岭土3%、石英砂12%、火山岩5%和水玻璃 3%。
3.根据权利要求1或2所述的一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料， 其特征在于，所述改性红辉沸石、改性斜发沸石、改性膨润土、明矾石的粒 径均为20目，所述高岭土、石英砂和火山岩的粒径均为80目。
4.一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤：
(1)红辉沸石改性：
取红辉沸石，粉碎至20目，按质量比10:1，与质量浓度为15%的聚合 硅酸铝铁溶液混合，搅拌3小时，混合均匀后，于100℃干燥3小时，即得 改性红辉沸石;
(2)斜发沸石改性
取斜发沸石，粉碎至20目，按质量比为5:4，与质量浓度为10%的NaOH 溶液混合，搅拌24小时后，用蒸馏水洗至中性，于105℃烘干，即得改性斜 发沸石;
(3)膨润土改性
取膨润土，粉碎至20目后，按重量比1:4加水，制成膨润土浆液，再 按质量比3:1，与质量浓度为5%的聚合氯化铝溶液混合均匀后，用质量浓度 为10%的NaOH溶液调pH值至5，陈化5小时，于80℃反应10小时后，先于 100℃干燥5小时，然后再于105℃干燥12小时，即得改性膨润土;
(4)分别称取重量百分数为3～8%的明矾石3～8%、3～8%的高岭土、6～ 18%的石英砂和3～8%的火山岩，分别粉碎，混合均匀，再加入重量百分数为 25～35%的步骤(1)所得改性红辉沸石、25～35%的步骤(2)所得改性斜发 沸石和10～15%的步骤(3)所得改性膨润土，混合均匀后，得到混合物;
(5)称取重量百分数为2～5%的水玻璃，加到步骤(4)所得混合物中， 混合均匀后，再挤压成型，烘干后，再灼烧，即得所述处理垃圾渗滤液的复 合矿物材料。
5.根据权利要求4所述的一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料的制备 方法，其特征在于，步骤(4)所述明矾石的重量百分数为5%，所述高岭土 的重量百分数为3%，所述石英砂的重量百分数为10%，所述火山岩的重量百 分数为5%，所述明矾石粉碎的粒径为20目，所述高岭土、石英砂和火山岩 粉碎的粒径均为80目，所述改性红辉沸石的重量百分数为30%，所述改性斜 发沸石的重量百分数为30%，所述改性膨润土的重量百分数为12%。
6.根据权利要求4所述的一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料的制备 方法，其特征在于，步骤(5)所述水玻璃的重量百分数为3%，所述挤压成 型时的压力为2～5MPa，所述挤压成型的形状为球状、椭球状、片状、米粒 状、柱状、条状或不规则状中的一种或多种，所述烘干的温度为100℃，所 述灼烧的温度为200～700℃。
7.一种如权利要求1至3任一项所述处理垃圾渗滤液的复合矿物材料 在垃圾渗滤液处理中的应用。
8.一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于，将如权利要求1至3任 一项所述复合矿物材料加入垃圾渗滤液中进行处理，所述复合矿物材料在待 处理的垃圾渗滤液中的使用量为1～3g/L，pH=8～10，反应时间为25～35min， 即得到处理后的垃圾渗滤液。
9.根据权利要求8所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在于， 所述复合矿物材料在垃圾渗滤液中的使用量为2g/L，pH=9，反应时间为 30min。
10.根据权利要求8或9所述的一种垃圾渗滤液的处理方法，其特征在 于，所述待处理垃圾渗滤液中CODcr的浓度为1000～7000mg/L，所述总氮的 浓度为40～150mg/L，所述色度为40～100倍，所述总铅的浓度为0.10～ 0.50mg/L，所述总铜的浓度为0.070～0.200mg/L，所述总砷的浓度为0.05～ 0.50mg/L，所述总铬的浓度为0.10～0.50mg/L，所述总锌的浓度为0.30～ 0.50mg/L，所述处理后垃圾渗滤液中CODcr的浓度<70mg/L，所述总氮的浓 度<35mg/L，所述色度<1倍，所述总铅的浓度<0.01mg/L，所述总铜的浓度 <0.0025mg/L，所述总砷的浓度<0.007mg/L，所述总铬的浓度<0.01mg/L，所 述总锌的浓度<0.05mg/L。
说明书
一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料及其制备方法和应用， 属于污水处理技术领域。
背景技术
垃圾渗滤液成份复杂，污染物浓度高，采用单一处理技术很难同时将处 理难度大的总氮、有机物和重金属处理达到国家现行GB16889-2008《生活垃 圾填埋场污染控制标准》关于渗滤液的排放要求。目前常用的处理方法是“生 化处理+膜组件”联合工艺，但中后期垃圾渗滤液可生化性变差，而膜处理 设备运行费用高且膜容易堵塞造成通量下降，从而导致出水水质不稳定。
无机矿物材料天然粒度分布不均匀，对水质波动范围大的污水适应性更 强，易再生，而且通过改性可有针对性的去除复杂污水中的某一种污染物或 同时去除多种污染物。如中国发明专利申请号为200510020300.7的《提高 红辉沸石去除垃圾渗滤液中有机物能力的方法》，公开了一种提高红辉沸石 去除垃圾渗滤液中有机物能力的方法。中国发明专利申请号为 200510021344.1《一种用于处理垃圾渗滤液的改性膨润土及其制造方法》， 公开了一种处理垃圾渗滤液的改性膨润土及其制造方法。上述两个发明专 利，优点是：可有效去除垃圾渗滤液的色度、有机物和六价铬，缺点是：氨 氮和总氮去除效率低，不适合同时去除多种重金属。
因此，开发价格低廉、针对性强、处理效率高、二次污染小的新型矿物 材料应用于垃圾渗滤液处理，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种处理垃圾渗滤液的复合 矿物材料及其制备方法和应用。本发明的复合矿物材料，价格低廉、针对性 强、处理效率高、二次污染小。
本发明的目的之一，是提供一种处理垃圾渗滤液的复合矿物材料。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种处理垃圾渗滤液的复合 矿物材料，包括如下重量百分数的原料：改性红辉沸石25～35%、改性斜发 沸石25～35%、改性膨润土10～15%、明矾石3～8%、高岭土3～8%、石英砂 6～18%、火山岩3～8%和水玻璃2～5%。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，包括如下重量百分数的原料：改性红辉沸石30%、改性斜发沸 石30%、改性膨润土12%、明矾石5%、高岭土3%、石英砂12%、火山岩5%和 水玻璃3%。
进一步，所述改性红辉沸石、改性斜发沸石、改性膨润土、明矾石的粒 径均为20目，所述高岭土、石英砂和火山岩的粒径均为80目。
在本发明中，以改性红辉沸石、改性斜发沸石、改性膨润土、明矾石为 主要原料，以高岭土、水玻璃、石英砂、火山岩为添加剂，其中，明矾石为 除砷剂，高岭土和水玻璃为粘合剂，石英砂为增强剂，火山岩为造孔剂。本 发明通过改性增加沸石和膨润土的比表面积和吸附能力，得到的材料为多孔 材料，多种无机矿物材料复合发挥各自对不同污染物的特殊吸附性能，达到 协同作用。
本发明的目的之二，是提供上述处理垃圾渗滤液的复合矿物材料的制备 方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种处理垃圾渗滤液的复合 矿物材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)红辉沸石改性：
取红辉沸石，粉碎至20目，按质量比10:1，与质量浓度为15%的聚合 硅酸铝铁溶液混合，搅拌3小时，混合均匀后，于100℃干燥3小时，即得 改性红辉沸石;
(2)斜发沸石改性
取斜发沸石，粉碎至20目，按质量比为5:4，与质量浓度为10%的NaOH 溶液混合，搅拌24小时后，用蒸馏水洗至中性，于105℃烘干，即得改性斜 发沸石;
(3)膨润土改性
取膨润土，粉碎至20目后，按重量比1:4加水，制成膨润土浆液，再 按质量比3:1，与质量浓度为5%的聚合氯化铝溶液混合均匀后，用质量浓度 为10%的NaOH溶液调pH值至5，陈化5小时，于80℃反应10小时后，先于 100℃干燥5小时，然后再于105℃干燥12小时，即得改性膨润土;
(4)分别称取重量百分数为3～8%的明矾石3～8%、3～8%的高岭土、5～ 15%的石英砂和3～8%的火山岩，分别粉碎，混合均匀，再加入重量百分数为 25～35%的步骤(1)所得改性红辉沸石、25～35%的步骤(2)所得改性斜发 沸石和10～15%的步骤(3)所得改性膨润土，混合均匀后，得到混合物;
(5)称取重量百分数为2～5%的水玻璃，加到步骤(4)所得混合物中， 混合均匀后，再挤压成型，烘干后，再灼烧，即得所述处理垃圾渗滤液的复 合矿物材料。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤(4)所述明矾石的重量百分数为5%，所述高岭土的重量 百分数为3%，所述石英砂的重量百分数为10%，所述火山岩的重量百分数为 5%，所述明矾石粉碎的粒径为20目，所述高岭土、石英砂和火山岩粉碎的 粒径均为80目，所述改性红辉沸石的重量百分数为30%，所述改性斜发沸石 的重量百分数为30%，所述改性膨润土的重量百分数为12%。
进一步，步骤(5)所述水玻璃的重量百分数为3%，所述挤压成型时的 压力为2～5MPa，所述挤压成型的形状为球状、椭球状、片状、米粒状、柱 状、条状或不规则状中的一种或多种，所述烘干的温度为100℃，所述灼烧 的温度为200～700℃。
本发明的目的之三，是提供上述处理垃圾渗滤液的复合矿物材料在垃圾 渗滤液处理中的应用。
本发明的目的之四，是提供一种垃圾渗滤液的处理方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种垃圾渗滤液的处理方 法，将如上任一项所述复合矿物材料加入垃圾渗滤液中进行处理，所述复合 矿物材料在待处理的垃圾渗滤液中的使用量为1～3g/L，pH=8～10，反应时 间为25～35min，即得到处理后的垃圾渗滤液。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述复合矿物材料在垃圾渗滤液中的使用量为2g/L，pH=9，反 应时间为30min。
进一步，所述待处理垃圾渗滤液中CODcr的浓度为1000～7000mg/L，所 述总氮的浓度为40～150mg/L，所述色度为40～100倍，所述总铅的浓度为 0.10～0.50mg/L，所述总铜的浓度为0.070～0.200mg/L，所述总砷的浓度为 0.05～0.50mg/L，所述总铬的浓度为0.10～0.50mg/L，所述总锌的浓度为 0.30～0.50mg/L，所述处理后垃圾渗滤液中CODcr的浓度<70mg/L，所述总 氮的浓度<35mg/L，所述色度<1倍，所述总铅的浓度<0.01mg/L，所述总铜的 浓度<0.0025mg/L，所述总砷的浓度<0.007mg/L，所述总铬的浓度<0.01mg/L， 所述总锌的浓度<0.05mg/L。
采用本发明的复合矿物材料处理垃圾渗滤液，CODcr去除率>80%，总氮 去除率>60%，色度降低率>90%，总铅、总铜、总砷、总铬去除率均>90%，总 锌去除率>80%。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的复合矿物材料用于处理城市生活垃圾填埋场渗滤液，对不 同时期水质波动大的渗滤液适应强、价格低廉、处理效率高、易再生、二次 污染小。
(2)本发明的复合矿物材料，强度大，抗水力冲击负荷能力强，制备方 法简单、使用方便、使用寿命长、成本低，市场前景广阔，适合规模化生产。
(3)目前国内采用生化法的脱氮效率约为40～50%，工艺较为复杂且流 程较长，本发明对垃圾渗滤液的总氮脱除效果>60%，处理工艺简单，成本低， 可向生活污水处理厂和原位处理农业面源污染或其它高浓度氨氮工业废水 处理领域推广。
(4)本发明的复合矿物材料对重金属选择吸附性良好，可作为重金属吸 附剂用于预处理有色金属冶炼废水。
(5)本发明的复合矿物材料易挂膜、不堵塞、滤速快，可做为生物填料 用于生物膜法处理有机废水。