申请日2010.08.31
公开(公告)日2010.12.08
IPC分类号C02F9/04; C02F1/52; C02F1/72
摘要
一种催化超临界水氧化处理高浓度垃圾渗滤液的方法，首先对高浓度垃圾渗滤液原液进行絮凝沉淀预处理，将预处理后的垃圾渗滤液输送进入超临界水氧化反应器中;通入氧气及催化剂，催化剂为微米氧化钙、微纳米三氧化二铁或微纳米氧化镁;调节反应器中的压力为1.5～25MPa，温度为100～450℃，pH值为5～8，控制停留时间为0.1～40min;再进行热交换和气液分离处理。本发明将传统催化氧化工艺与超临界水氧化技术有机地结合在一起，对于高浓度垃圾渗滤液中难降解有机物去除率均大于95%，所得出水COD值与氨氮含量较低，工艺简单，可操作性好，出水水质稳定，无二次污染。反应处理系统中不需要添加稀释液。
权利要求书
1.一种催化超临界水氧化处理高浓度垃圾渗滤液的方法，其特征在于步骤如下：
(1)对高浓度垃圾渗滤液原液进行絮凝沉淀预处理
(2)超临界水氧化反应处理
将絮凝沉淀预处理后的垃圾渗滤液经高压泵输送进入超临界水氧化反应器中;通入氧气及催化剂，催化剂为微米氧化钙、微纳米三氧化二铁或微纳米氧化镁;
超临界水氧化反应处理过程中，调节反应器中的压力为1.5～25MPa，温度为100～450℃，pH值为5～8，控制停留时间为0.1～40min;
(3)热交换和气液分离处理
将经步骤(2)处理后产生的气液混合物输送进入冷却器中，进行热交换，使温度降至25℃以下，再将气液混合物经减压阀减压到常压后，输送进入两相分离器中进行气液分离后，液体进入排水池，气体排到储气柜中。
2.按照权利要求1所述的催化超临界水氧化处理高浓度垃圾渗滤液的方法，其特征在于步骤(1)中，按质量百分比计，向高浓度垃圾渗滤液原液中加入占高浓度垃圾渗滤液原液5%～10%的聚合氯化铁，搅拌均匀，静置沉降5～30min，利用重力分离或过滤方法除去沉淀物。
3.按照权利要求1所述的催化超临界水氧化处理高浓度垃圾渗滤液的方法，其特征在于步骤(2)中，催化剂使用剂量为0.5mg/L～10mg/L。
4.按照权利要求1所述的催化超临界水氧化处理高浓度垃圾渗滤液的方法，其特征在于步骤(2)中，按质量比计，氧气注入量按进入反应器的垃圾渗滤液COD的0.5～1.5倍计算。
说明书
催化超临界水氧化处理高浓度垃圾渗滤液的方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及高浓度垃圾渗滤液的处理方法。
背景技术
随着工业的不断发展，国民经济飞速提高，城市化进程不断加快，城市人口急剧增加，城市垃圾总量也随之以每年10%左右的速率增加，且种类亦日趋繁多。生活垃圾产生恶嗅、孽生蚊蝇、传染疾病等危害，如不加以妥善处理，会对周围的土壤、大气、水源等环境造成严重污染;另外，其处理后的产物还会造成二次污染，产生意想不到的危害，故城市生活垃圾无害化处理越来越重要。垃圾处理的方法有很多，有卫生填埋、堆肥、焚烧、厌氧发酵、热解等。我国垃圾无机成分含量高，可燃物质少，热值低;且垃圾填埋技术成熟、处理费用低、管理和运输方便，这些特点就决定了卫生填埋是我国处理垃圾的主要方式。但卫生填埋所产生的垃圾渗滤液对环境的危害性极大，垃圾渗滤液的成份复杂、含有多种有毒有害的无机物和有机物，并且浓度高、处理困难;而且垃圾渗滤液的成份和浓度受废弃物和水力条件的影响，而且还会随垃圾填埋场的年龄而变化。因此，垃圾渗滤液的处理一直是个难以解决的问题。传统的生物处理和物化方法，不是难以达标就是运行费用高，所以许多学者一直寻求一些新技术，新工艺对渗滤液进行处理。
催化超临界水氧化法(Supercritical Water Oxidation，SCWO)是一种在常规的超临界水氧化技术的基础上发展起来的有机废水处理技术。SCWO是80年代中期由美国学者Modell首先提出的，它是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水介质中发生快速氧化反应来彻底消除有机物的新型氧化技术。该技术反应速率快，氧化完全彻底，对大多数有机废液、废水和有机污泥能在较短的停留时间内达到99.9%以上的去除率。大多数高浓度、难降解有机废物经此技术处理后能够转化为可直接排放的气体、液体或固体，一般废水经此技术处理后能达到回用水的要求。
SCWO作为一种新兴的有机废水处理技术，在以往的研究中发现，为达到良好的处理效果，必须提供系统较高的温度和压力(T>500℃，P>25MPa)，这不仅增加了能源的消耗，同时对设备的材质提出了更高的要求。节约能源，降低处理成本，使超临界技术更好的投入到实际的工业应用中，主要有两种方法，一是采用较合理的工艺流程，充分利用超临界水的高温特性，以换热的方式循环使用热量;二是选用合适的催化剂，以降低反应所需的较高温度和压力，从而达到节能和减少对设备的腐蚀的目的。
发明内容
针对目前高浓度城市生活垃圾渗滤液处理方法存在的不足之处，本发明提供一种催化超临界水氧化处理高浓度垃圾渗滤液的方法。
本发明的催化超临界水氧化法处理高浓度垃圾渗滤液的方法，步骤如下。
1、对高浓度垃圾渗滤液原液进行絮凝沉淀预处理;
按质量百分比计，向高浓度垃圾渗滤液原液中加入占高浓度垃圾渗滤液原液5%～10%的聚合氯化铁，搅拌均匀，静置沉降5～30min，利用常用的重力分离或过滤方法除去沉淀物。
絮凝沉淀预处理过程对入水水质中的颗粒及悬浮物去除具有一定的作用，可防止处理系统的阻塞，提高处理效果。
2、超临界水氧化反应处理
将絮凝沉淀预处理后的垃圾渗滤液经高压泵输送进入超临界水氧化反应器中;通入氧气及催化剂使渗滤液发生完全催化氧化反应，使高浓度垃圾渗滤液中的难降解有机物直接转化为CO2、H2O和小分子有机物;催化剂为微纳米金属氧化物，具体为微米氧化钙、微纳米三氧化二铁或微纳米氧化镁，使用剂量为0.5mg/L～10mg/L。氧气由瓶压和调节阀控制注入量，按质量比计，注入量按进入反应器的垃圾渗滤液COD的0.5～1.5倍计算。
超临界水氧化反应处理过程中，调节反应器中的压力为1.5～25MPa，温度为100～450℃，pH值为5～8，控制停留时间为0.1～40min。
反应器中压力、温度等通过压力系统控制，使反应系统处于湿式氧化、亚临界、临界和超临界状态条件下，垃圾渗滤液中的高浓度有机物被迅速分解。对处理后的垃圾渗滤液进行取样分析，分析COD和NH3-N指标。
3、热交换和气液分离处理
将经步骤2处理后产生的气液混合物输送进入冷却器中，进行热交换，使温度降至25℃以下，再将气液混合物经减压阀减压到常压后，输送进入两相分离器中进行气液分离后，液体进入排水池，气体排到储气柜中。
本发明方法采用的装置包括废水储罐、氧化剂储罐、高压泵、反应器、氧气罐、冷却器、分离器、储气柜、温度控制表、压力控制表和管路、阀门，均为常用设备、仪表。
本发明将传统催化氧化工艺与氧化能力强、处理效果稳定的超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)有机地结合在一起，针对高浓度城市生活垃圾渗滤液废液所具有的污染物浓度高、毒性大和难于降解等特点，对于高浓度垃圾渗滤液废液中难降解有机物具有较好的去除效果(去除率均大于95%)。所得出水化学需氧量(COD)值与氨氮含量较低，工艺简单，可操作性好，出水水质稳定，无二次污染。反应处理系统中不需要添加稀释液。