申请日2014.11.21
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号B01D3/10; C02F1/04; C02F1/14; C02F9/08
摘要
本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，具体涉及一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置及蒸馏工艺，该蒸馏装置包括蒸馏装置本体，蒸馏装置本体包括蒸馏塔、设置于蒸馏塔内的蒸馏腔、用于对蒸馏腔加热的加热装置、以及用于对蒸馏腔减压的真空泵，加热装置为太阳能加热装置或空气能加热装置。该蒸馏工艺包括如下步骤：将预处理后的垃圾渗滤液经蒸馏装置本体进行蒸馏，蒸馏采用太阳能或空气能进行加热。本发明的加热装置采用太阳能加热装置或空气能加热装置，加热成本比现有的锅炉加热便宜1/6-1/10，加热成本低。本发明的蒸馏采用太阳能或空气能进行加热，加热成本比现有的锅炉加热便宜1/6-1/10，加热成本低，且操作方便。
权利要求书
1.一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，上述低成本垃圾渗滤液蒸馏装置包括蒸馏装置本体，其特征在于：蒸馏装置本体包括蒸馏塔、设置于蒸馏塔内的蒸馏腔、用于对蒸馏腔加热的加热装置、以及用于对蒸馏腔减压的真空泵，加热装置为太阳能加热装置或空气能加热装置;
蒸馏工艺包括如下步骤：将预处理后的垃圾渗滤液经所述的蒸馏装置本体进行蒸馏，蒸馏采用太阳能或空气能进行加热;
所述预处理包括沉淀处理，其步骤具体为：将垃圾渗滤液调pH至4.0-6.0，加入有机高岭土和纳米二氧化钛进行反应，有机高岭土的投加量为10-15g/L，纳米二氧化钛的投加量为5-10g/L，向反应液内提供波长为365nm的紫外光源并进行曝气，反应时间为2-3h，反应完成后将所得反应产物进行沉淀，沉淀时间为0.5-1h，得到上清液和沉淀物，沉淀物经清洗后得到有机高岭土与纳米二氧化钛的混合物，混合物循环使用2-3次后进行卫生填埋。
2.根据权利要求1所述的一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，其特征在于：所述蒸馏的温度为104-112℃，蒸馏的压力为0.08-0.16MPa。
3.根据权利要求1所述的一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，其特征在于：所述有机高岭土由以下方法制备得到：
(1)将高岭土加入盐酸与硫酸组成的混酸溶液中，高岭土与混酸溶液的重量比为1:3-5，充分搅拌后，得到高岭土混酸溶液;
(2)将重量比为10-20:5-10:1的十六烷基三甲基嗅化铵、聚合氯化铝和聚丙烯酞胺依次加入高岭土混酸溶液中，其中十六烷基三甲基溴化铵与步骤(1)中高岭土的重量比为1:10-20，将所得混合液于65-75℃的温度下反应3-4h，对所得产物进行压滤，得到压滤沉淀物与压滤液，用AgN03溶液对压滤液进行检测，若压滤液中产生沉淀，则将压滤沉淀物用蒸馏水洗涤后再进行压滤，直至检测到压滤液中无沉淀为止，将最终压滤沉淀物烘干并于95-105℃下活化0.5-1.5h，得到有机高岭土。
4.根据权利要求1所述的一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，其特征在于：所述曝气是指通过曝气系统向反应液内提供空气，曝气量为0.4-0.6L/min。
5.根据权利要求1所述的一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，其特征在于：所述预处理还包括离子交换处理，将沉淀处理后得到的上清液经离子交换柱反应器进行离子交换处理，离子交换柱反应器的内部设有间歇式搅拌器和多孔挡板，所述的间歇式搅拌器设置于相邻两块多孔档板之间，离子交换柱反应器内部装填有离子交换剂;所述多孔挡板的孔的孔径为1.5mm，相邻两块多孔挡板之间的间距为0.5-2m;所述间歇式搅拌器的搅拌桨叶外直径为离子交换柱反应器的横向直径的1/3-1/4。
6.根据权利要求5所述的一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，其特征在于：所述离子交换剂为强酸性阳离子交换剂，强酸性阳离子交换剂是通过磺化珠状聚合物而获得，珠状聚合物包括如下重量份的原料：主单体60-80份、交联剂20-40份和共聚单体5-15份。
7.根据权利要求6所述的一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，其特征在于：所述主单体是由苯乙烯和乙烯基甲苯以重量比1.2-2.0:1组成的混合物;所述交联剂是由二乙烯基苯和三乙烯基苯以重量比1:1.5-2.5组成的混合物;所述共聚单体是由乙烯基醚类和乙烯基酯类以重量比1:0.6-1.4组成的混合物;所述乙烯基醚类是由乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚和丁二醇二乙烯基醚以重量比0.8-1.6:1:2.2-3.0组成的混合物;所述乙烯基酯类是由乙酸乙烯酯和乙酸异丙烯酯以重量比1.6-2.4：1组成的混合物。
8.根据权利要求6所述的一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置的蒸馏工艺，其特征在于：所述强酸性阳离子交换剂由以下步骤制得：
A、讲上述重量份的主单体、交联剂和共聚单体通过悬浮聚合法制得珠状聚合物;
B、将制得的珠状聚合物通过硫酸、三氧化硫和/或氯磺酸的作用转化成强酸性阳离子交换剂。
说明书
一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置及蒸馏工艺
技术领域
本发明涉及垃圾渗滤液处理技术领域，具体涉及一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置及蒸馏工艺。
背景技术
随着城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，生活垃圾的产量在急剧增加，填埋作为一种城市固定垃圾处理方式在国内外被广泛应用，在我国，目前有93%左右的城市固体垃圾采用填埋的方法。在城市垃圾填埋过程中，由于压实作用和微生物的生化作用，垃圾中所含的污染物将随水分溶出，并与降雨一起形成垃圾渗滤液。然而，少量的垃圾渗滤液就可使地下水、地表水及垃圾填埋场周围环境造成严重的污染，致使地表水水质恶化，地下水丧失使用价值，直接威胁饮用水、工农业用水水源及人体健康。由于垃圾渗滤液成份杂，有机物和氨氮含量高，是极难处理，危害性非常大的废水，为了降低垃圾渗滤液的危害性，垃圾渗滤液出水排放标准越来越严格。
目前垃圾渗滤液的处理大都需要经过蒸馏，而现有的蒸馏采用锅炉加热，加热成本高，且操作麻烦。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种加热成本低且操作方便的低成本垃圾渗滤液蒸馏装置。
本发明的另一目的在于提供一种加热成本低且操作方便的低成本垃圾渗滤液蒸馏工艺。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种低成本垃圾渗滤液蒸馏装置，包括蒸馏装置本体，蒸馏装置本体包括蒸馏塔、设置于蒸馏塔内的蒸馏腔、用于对蒸馏腔加热的加热装置、以及用于对蒸馏腔减压的真空泵，加热装置为太阳能加热装置或空气能加热装置。
本发明的加热装置采用太阳能加热装置或空气能加热装置，加热成本比现有的锅炉加热便宜1/6-1/10，加热成本低，且操作方便。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种低成本垃圾渗滤液蒸馏工艺，包括如下步骤：将预处理后的垃圾渗滤液上述所述的蒸馏装置本体进行蒸馏，蒸馏采用太阳能或空气能进行加热。
本发明的蒸馏采用太阳能或空气能进行加热，加热成本比现有的锅炉加热便宜1/6-1/10，加热成本低，且操作方便。
优选的，所述蒸馏的温度为104-112℃，蒸馏的压力为0.08-0.16MPa。优选的，所述蒸馏的温度为106-110℃，蒸馏的压力为0.10-0.14MPa。更为优选的，所述蒸馏的温度为108℃，蒸馏的压力为0.12MPa。
优选的，所述预处理包括沉淀处理，其步骤具体为：将垃圾渗滤液调pH至4.0-6.0，加入有机高岭土和纳米二氧化钛进行反应，有机高岭土的投加量为10-15g/L，纳米二氧化钛的投加量为5-10g/L，向反应液内提供波长为365nm的紫外光源并进行曝气，反应时间为2-3h，反应完成后将所得反应产物进行沉淀，沉淀时间为0.5-1h，得到上清液和沉淀物，沉淀物经清洗后得到有机高岭土与纳米二氧化钛的混合物，混合物循环使用2-3次后进行卫生填埋。
优选的，所述有机高岭土由以下方法制备得到：
(1)将高岭土加入盐酸与硫酸组成的混酸溶液中，高岭土与混酸溶液的重量比为1:3-5，充分搅拌后，得到高岭土混酸溶液;
(2)将重量比为10-20:5-10:1的十六烷基三甲基嗅化铵、聚合氯化铝和聚丙烯酞胺依次加入高岭土混酸溶液中，其中十六烷基三甲基嗅化铵与步骤(1)中高岭土的重量比为1:10-20，将所得混合液于65-75℃的温度下反应3-4h，对所得产物进行压滤，得到压滤沉淀物与压滤液，用AgN03溶液对压滤液进行检测，若压滤液中产生沉淀，则将压滤沉淀物用蒸馏水洗涤后再进行压滤，直至检测到压滤液中无沉淀为止，将最终压滤沉淀物烘干并于95-105℃下活化0.5-1.5h，得到有机高岭土。
所述步骤(1)具体为：将10-30mL质量分数为36.5%的盐酸溶液与20-40mL质量分数为98%的浓硫酸先后缓慢地加入270-430mL蒸馏水中，搅拌均匀后冷却至室温，得到混酸溶液;将100g高岭土加入300-500mL混酸溶液中，用磁力搅拌器在室温下搅拌4-6h，转速为1000-1400r/min，得到高岭土混酸溶液。
所述AgN03溶液的质量分数为5-10%。
优选的，所述曝气是指通过曝气系统向反应液内提供空气，曝气量为0.4-0.6L/min。
本发明的沉淀处理中利用了紫外光源与曝气系统，大幅度降低了垃圾渗滤液中有机污染物和氨氮的含量，减轻了后续处理系统的压力;在反应液中使用紫外光源的照射可以促使光催化反应的顺利进行，此外，还可以对垃圾渗滤液进行杀菌消毒、降低臭味。对反应液进行曝气可以使得反应液内的有机高岭土和纳米二氧化钛处于悬浮状态，更充分的与污染物接触，有利于对污染物的吸附及反应的顺利进行。
本发明的沉淀处理将光催化作用与吸附作用相结合，对垃圾渗滤液的处理效果明显提高，化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)的最高去除率分别可达93%和60%，明显优于单纯依靠有机高岭土吸附或纳米二氧化钛光催化的处理效果。
本发明的沉淀处理可以处理不同填埋时间的垃圾渗滤液，并且随着填埋时间的增长，对垃圾渗滤液的处理能力也愈加明显。
本发明的沉淀处理操作简单、管理方便、效果稳定，由于所需反应器少，在工程应用时可以减少构筑物的基建成本;本发明使用的改性有机高岭土价格低廉，与纳米二氧化钛联合处理垃圾渗滤液时可以重复利用2-3次，降低了运行成本。
本发明的沉淀处理二次污染小，最终排出处理系统的废弃物量少。
优选的，所述预处理还包括离子交换处理，将沉淀处理后得到的上清液经离子交换柱反应器进行离子交换处理，离子交换柱反应器的内部设有间歇式搅拌器和多孔挡板，所述的间歇式搅拌器设置于相邻两块多孔档板之间，离子交换柱反应器内部装填有离子交换剂;所述多孔挡板的孔的孔径为1.5mm，相邻两块多孔挡板之间的间距为0.5-2m;所述间歇式搅拌器的搅拌桨叶外直径为离子交换柱反应器的横向直径的1/3-1/4。
优选的，所述离子交换剂为强酸性阳离子交换剂，强酸性阳离子交换剂是通过磺化珠状聚合物而获得，珠状聚合物包括如下重量份的原料：主单体60-80份、交联剂20-40份和共聚单体5-15份。
优选的，所述主单体是由苯乙烯和乙烯基甲苯以重量比1.2-2.0:1组成的混合物;所述交联剂是由二乙烯基苯和三乙烯基苯以重量比1:1.5-2.5组成的混合物;所述共聚单体是由乙烯基醚类和乙烯基酯类以重量比1:0.6-1.4组成的混合物;所述乙烯基醚类是由乙二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚和丁二醇二乙烯基醚以重量比0.8-1.6:1:2.2-3.0组成的混合物;所述乙烯基酯类是由乙酸乙烯酯和乙酸异丙烯酯以重量比1.6-2.4：1组成的混合物。
优选的，所述强酸性阳离子交换剂由以下步骤制得：
A、讲上述重量份的主单体、交联剂和共聚单体通过悬浮聚合法制得珠状聚合物;
B、将制得的珠状聚合物通过硫酸、三氧化硫和/或氯磺酸的作用转化成强酸性阳离子交换剂。
本发明的阳离子交换剂具有迅速交换动力学、高机械和渗透稳定性以及高氧化稳定性。
本发明的有益效果在于：本发明的加热装置采用太阳能加热装置或空气能加热装置，加热成本比现有的锅炉加热便宜1/6-1/10，加热成本低，且操作方便。本发明的蒸馏采用太阳能或空气能进行加热，加热成本比现有的锅炉加热便宜1/6-1/10，加热成本低，且操作方便。
本发明的沉淀处理中利用了紫外光源与曝气系统，大幅度降低了垃圾渗滤液中有机污染物和氨氮的含量，减轻了后续处理系统的压力;在反应液中使用紫外光源的照射可以促使光催化反应的顺利进行，此外，还可以对垃圾渗滤液进行杀菌消毒、降低臭味。对反应液进行曝气可以使得反应液内的有机高岭土和纳米二氧化钛处于悬浮状态，更充分的与污染物接触，有利于对污染物的吸附及反应的顺利进行。
本发明的沉淀处理将光催化作用与吸附作用相结合，对垃圾渗滤液的处理效果明显提高，化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)的最高去除率分别可达93%和60%，明显优于单纯依靠有机高岭土吸附或纳米二氧化钛光催化的处理效果。
本发明的沉淀处理可以处理不同填埋时间的垃圾渗滤液，并且随着填埋时间的增长，对垃圾渗滤液的处理能力也愈加明显。
本发明的沉淀处理操作简单、管理方便、效果稳定，由于所需反应器少，在工程应用时可以减少构筑物的基建成本;本发明使用的改性有机高岭土价格低廉，与纳米二氧化钛联合处理垃圾渗滤液时可以重复利用2-3次，降低了运行成本。
本发明的沉淀处理二次污染小，最终排出处理系统的废弃物量少。
本发明的阳离子交换剂具有迅速交换动力学、高机械和渗透稳定性以及高氧化稳定性。