申请日2009.06.05
公开(公告)日2011.06.29
IPC分类号C02F1/78; B01J37/02; B01J23/78
摘要
本发明公开了一种废水处理领域中采用多相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法，以铜为活性组分，钾为助催化剂负载在活性炭载体上制备催化臭氧催化剂，铜活性组分的重量百分含量占催化臭氧催化剂的0.5～3%;将制备好的催化臭氧催化剂投入催化臭氧氧化反应塔中;同时在催化臭氧氧化反应塔中输入臭氧和输入pH值为8～10的垃圾渗滤液，反应60～120分钟后的废水经中和后排出。本发明将固体催化剂、垃圾渗滤液和臭氧于一个装置内完成反应，COD降解率达80%以上，氨氮数去除率达97.5%以上。处理单元小而紧凑、占地面积小、用电设备少、耗电量低、无需添加稀释用水、运行费用低、操作方便且可自动控制。
权利要求书
1.一种多相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于采用如下步骤：
1)以铜为活性组分、钾为助催化剂负载在活性炭载体上制备催化臭氧催化剂，其中铜活性组分的重量百分含量占催化臭氧催化剂的0.5～3%;
2)将制备好的催化臭氧催化剂投入催化臭氧氧化反应塔(6)中;同时，在催化臭氧氧化反应塔(6)中输入臭氧和输入pH值为8～10的垃圾渗滤液，反应60～120分钟;
3)处理后的废水经中和后排出。
2.根据权利要求1所述的一种多相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液方法，其特征在于：步骤1)中催化臭氧催化剂的制备方法为：
1)用含有铜活性组分、铜离子的浓度为0.1～0.6mol/L的可溶性硝酸盐水溶液和硝酸钾水溶液浸渍活性炭载体，水溶液与活性炭载体的体积比为1.0∶1～1.5∶1;
2)室温条件下通风放置10～15小时、在110～120℃温度范围内干燥;
3)在220～260℃温度下焙烧固化15～20小时，冷却后即可。
3.根据权利要求1所述的一种多相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液方法，其特征在于：步骤2)的催化臭氧氧化反应塔(6)中每升垃圾渗滤液输入的臭氧量为0.8～1.2g。
4.根据权利要求1所述的一种多相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液方法，其特征在于：活性炭载体的比表面积为620～860m2/g，堆积密度为450～600g/L。
说明书
一种多相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种采用多相催化臭氧氧化方法处理垃圾渗滤液。
背景技术
垃圾渗滤液是一种含有高浓度难降解有机物、成分复杂且水质变化大的废水，随着填埋时间的延长，其生化可降解性逐步下降，已经被列入我国环境优先控制污染物。渗滤液中含有多种毒性物质和致癌物质，如果在自然条件下降解，需要15年的时间其化学需氧量(即COD，下同)、生化需氧量(即BOD，下同)值才能达到国家排放标准，而氨氮需要24～26年的时间才能达到国家排放标准。垃圾渗滤液的特点为：1)水质复杂，不仅含有种类繁多的有机污染物，还含有氨氮和多种重金属离子;2)COD、BOD浓度高，处理难度大;3)水质变化大，水质不稳定。垃圾渗滤液对周边环境、填埋场土层及地下水都会造成极大的污染，所以对其进行妥善的处理十分必要。
目前国内外垃圾填埋场应用的渗滤液处理技术主要有：生物处理技术、物化处理技术、焚烧技术、膜处理技术、土地处理技术以及上述处理技术的组合等。生物处理技术主要包括活性污泥法、氧化沟、厌氧生物滤池、上流式厌氧污泥床反应器、间歇活性污泥法以及曝气氧化塘等技术。通常生物处理和土地处理成本较低，但垃圾渗滤液中过高的盐分通常会抑制微生物的生长，并且占地面积大，初期投资较高。膜处理技术和焚烧法处理技术成本高，推广应用有难度。
化学氧化法可以分解渗滤液中难生化降解的有机物，从而提高废水的可生化性。通常用的氧化剂主要有双氧水、臭氧、氯以及氯化物等。由于化学氧化法具有操作简便、占地面积小等优点因而受到人们的重视。
臭氧氧化是一种传统的水处理技术，目前在国内外的水处理领域有着广泛的应用。臭氧氧化技术是利用臭氧的氧化性能氧化降解水中的部分有机物质及一些无机有毒物质以达到除污和消毒的目的。但在单独臭氧氧化时还存在着一些不足，如臭氧与有机物之间的反应存在着较强的选择性以及臭氧的利用效率不高，导致处理成本上升。在单独臭氧氧化处理垃圾渗滤液时，氧化反应120分钟，对渗滤液中的COD去除率只能达到25.3%。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种多相催化臭氧氧化处理垃圾渗滤液的方法，在臭氧氧化垃圾渗滤液反应器中加入催化剂来提高臭氧的氧化能力以及臭氧的利用效率，提高臭氧氧化垃圾渗滤液中难降解有机物的效能。
本发明采用的技术方案是：以铜为活性组分、钾为助催化剂负载在活性炭载体上制备催化臭氧催化剂，其中铜活性组分的重量百分含量占催化臭氧催化剂的0.5～3%;将制备好的催化臭氧催化剂投入催化臭氧氧化反应塔中;同时，在催化臭氧氧化反应塔中输入臭氧和输入pH值为8～10的垃圾渗滤液，反应60～120分钟;处理后的废水经中和后排出。
所述催化臭氧催化剂的制备方法为：用含有铜活性组分、铜离子的浓度为0.1～0.6mol/L的可溶性硝酸盐水溶液和硝酸钾水溶液浸渍活性炭载体，水溶液与活性炭载体的体积比为1.0∶1～1.5∶1;室温条件下通风放置10～15小时、在110～120℃温度范围内干燥，在220～260℃温度下焙烧固化15～20小时，冷却后即可。
本发明的有益效果是：
1、将制备的固体催化剂、垃圾渗滤液和臭氧于一个装置内完成反应，构成由臭氧、渗滤液和固体催化剂组成的气、液、固三相体系。在催化剂的作用下，激发臭氧在溶液中分解生成反应活性更高的活性氧化物种，如羟基自由基和超氧阴离子自由基等，攻击废水中的大分子物质，进而使得废水中的有机成分转化为易于去除的、无毒或低毒的小分子化合物，使得废水中的有机物得到全部或者部分的矿化，经改性负载金属离子的活性炭能有效去除垃圾渗滤液COD及氨氮数，实现垃圾渗滤液COD和氨氮数氧化去除一体化，进一步提高后续处理的可生化性。
2、以铜为活性组分制得的催化剂，在与单独臭氧氧化相同的反应时间内，可以使得渗滤液中的COD降解率达到80%以上，氨氮数去除率达97.5%以上，处理效率提高了3.2倍。处理过程中无须生化处理所需的复杂工艺及设备，处理单元小而紧凑、占地面积小，用电设备少、耗电量低、无需添加稀释用水、运行费用低、操作方便且可自动控制，简化了对现场操作的要求，为实际工程应用提供了较好的可操作性。
3、活性炭来源丰富，价格低廉;所用金属铜催化剂为非贵重金属，价格适中，来源丰富;催化剂可以长时间的使用，在处理效率下降时，可以进行再生利用，从而进一步降低处理成本。
4、当水量水质发生变化时，可进行水量和水质的调节，具有较强的耐冲击负荷能力和适应能力强。