申请日2006.10.16
公开(公告)日2007.08.15
IPC分类号C02F1/28
摘要
一种用水泥基复合材料深度净化生活垃圾渗滤液难降解尾水的方法。先构建可渗透反应层：将硅酸盐水泥和分析纯CaCO3粉末按质量比2～3∶1混合均匀后填入底部有小孔的PVC柱中。然后从反应层上方间歇喷洒待处理的渗滤液尾水，控制渗出水负荷(渗出水体积·反应材料质量-1·天-1)在0.6～0.8mL·g-1·d-1左右。尾水渗过反应层后从柱底部的小孔聚滴渗出。该可渗透反应层在20天内保持出水达到GB16889-1997二级排放标准。反应材料可多次再生，再生方法为在900℃下灼烧1h。再生后材料保持处理效果的天数随再生次数增加而逐渐减小。本工艺基建和运行费用低、操作维护方便、耐负荷冲击、使用寿命长，应用前景广泛。
权利要求书
1、一种用水泥基复合材料深度净化生活垃圾渗滤液难降解尾水的方法，其 特征在于：
A.先选用硅酸盐水泥和化学纯CaCO3粉末并按质量比为2～3∶1混合均匀 后，填入底部有小孔的柱体中，构成可渗透反应层;
B.然后从可渗透反应层上方均匀布水，采用间歇布水方式，控制渗出水负 荷为渗出水体积·反应材料质量-1·天-1=0.6～0.8mL·g-1·d-1，COD为500～ 600mg·L-1，NH3-N为100～200mg/L的进水，经过此可渗透反应层20天内， 出水达到GB16889-1997二级排放标准;
C.最后取出可渗透反应层的反应材料，在900 ℃下灼烧1h后恢复反应活性， 再生一次后的反应材料在相同工艺条件下可保持18d出水达到GB16889-1997二 级排放标准，多次再生，保持效果天数逐渐较少。
2、根据权利要求1所述的一种处理生活垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的 深度处理方法，其特征在于：构建可渗透反应层时，将柱体的形状设计成圆形、 方形或矩形;柱高1.5～2m;柱中反应层的厚度为0.3～0.5m，可以防堵塞。
3、根据权利要求1所述的一种处理生活垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的 深度处理方法，其特征在于：所述反应材料再生方法，可以将反应材料放入马弗 炉或水泥窑中900℃下灼烧1h。
说明书
一种用水泥基复合材料深度净化生活垃圾渗滤液难降解尾水的方法
技术领域
本发明涉及生活垃圾填埋场渗滤液生物处理尾水的深度净化处理技术，属于 废水处理技术领域。
背景技术
目前，我国城市生活垃圾的处理仍以填埋为主，垃圾清运量的90%以上运 往填埋场处理。我国现有填埋场近千座，日产渗滤液4～8万吨。垃圾填埋场渗 滤液的达标处理是维持垃圾填埋场安全稳定运行的关键。
垃圾填埋场渗滤液组分复杂、污染性极强，被列入我国环境优先控制污染物 “黑名单”。考虑到处理工艺的经济性和实用性，我国目前对渗滤液的处理主要 采用各种生物处理单元的组合。然而，经生物处理以后的渗滤液尾水水质还是比 较复杂，COD和氨氮仍分别高达500～800mg·L-1和100～300mg·L-1，含有 多种难以生物降解的有机物，大量无机盐以及复杂的络合物和鳌合物。水质指标 只能达到国家三级标准(COD1000以下)，允许并入污水管网，再送往污水处 理厂处理。但垃圾填埋场一般都建在城市郊外地区，铺设污水管道代价非常昂贵， 通常只能将处理后的渗滤液排入填埋场附近水体。因此，需要在填埋场内将渗滤 液处理达到相应国家排放标准。然而经生物处理后的渗滤液尾水难以进一步生物 降解，对其深度处理通常采用物化处理工艺。目前应用比较广泛的深度处理技术 有反渗透、活性碳吸附、Fenton氧化、电解处理等技术。
尽管对渗滤液生物处理尾水进行物化处理可以取得较理想的效果，但在我国 大部分填埋场却很少甚至没有采用物化深度处理，任未达标的渗滤液尾水排入自 然水体。究其原因，主要是物化处理通常成本非常昂贵，填埋场难以承受巨额的 操作运行和维护费用。除此之外，由于渗滤液尾水水质复杂，污染物浓度仍然较 高，会给物化处理设备及运行造成一些问题，如堵塞膜组件、Fenton处理时易造 成结垢沉淀等。
发明内容
本发明旨在提供一种用水泥基复合材料深度净化生活垃圾渗滤液难降解尾 水的新型工艺。使用该工艺可使出水满足GB16889-1997二级排放标准。
为了达到上述目的，本发明是这样进行的。发明人通过研究渗滤液生物处理 出水的性质发现，尾水中含有难生物降解和难氧化的有机物，而尾水中贡献COD 的物质除有机物外，还有大量无机类物质。因此，要进一步降低尾水COD，除 了去除有机物外还应考虑去除还原性无机类物质。发明人根据水泥具有很强的表 面吸附和水化反应性质，将其应用于渗滤液尾水处理。水泥的表面吸附能力表现 在对木质素磺酸盐、羟基羧酸盐、多元醇、腐殖酸类、糖类及部分烷基醚类等多 种有机物有很好的吸附功能，正是基于这种吸附功能，开发出很多水泥添加剂。 渗滤液尾水中含有可被水泥吸附的有机物，经处理后部分被吸附脱除。除吸附作 用外，水泥还具备很强的水化反应活性。水化反应过程中产生的羟基自由基有很 强的氧化作用;而3Ca·SiO2(C3S)、2CaO·SiO2(C2S)、3CaO·Al2O3(C3A)和 4CaO·Al2O3·Fe2O3可与多种无机盐如氯化物类、硫酸盐类、硝酸盐类以及亚 硝酸盐类物质发生水化反应，在水泥颗粒表面生成水化产物;另外，水泥水化形 成的Ca2+会与一些阴离子如S2-、CO3 2-等反应生成沉淀从而从尾水中去除这些 阴离子。因此水泥有很强的除盐能力，可以部分脱除渗滤液中有还原性的无机类 物质。并且水泥在水化过程中会生成Ca(OH)2，具有一定的混凝作用，有助 于去除水化反应形成的胶体物质。
根据上述原理，经过大量实验研究，发明人构建了以硅酸盐水泥和粉末 CaCO3为反应材料的可渗透反应层处理渗滤液尾水，具体工艺过程如下：
A.先选用425#水泥和分析纯CaCO3粉末按2～3∶1比例混合均匀后，填入 底部有小孔(孔径1mm)的柱体中，构建成可渗透反应层。
B.然后从可渗透反应层上方均匀布水，采用间歇布水方式，控制负荷(渗 出水体积·反应材料质量-1·d-1)在0.6～0.8mL·g-1·d-1。经过柱体中的可渗透 反应层的进水从原先的COD为500～600mg·L-1，NH3-N为100～200mg/L在 20天内保持出水达到GB16889-1997二级排放标准。
C.最后取出反应材料，在900℃下灼烧1h后恢复反应活性。再生后反应材 料在相同工艺条件下可保持18d出水达到GB16889-1997二级排放标准。可多次 再生，但保持天数逐渐较少，直到完全失效后回复A步。
本发明的优点如下：
1.由于本发明的可渗透反应层由水泥和CaCO3构成，材料来源广泛，成本 低廉，因此降低了建设成本。
2.由于本发明的可渗透反应层易于构建，而且从反应层上方布水，依靠水 柱自身高度调节压力，因此工艺流程简单，运行能耗降低。
3.由于本方法主要依靠水泥基复合材料的表面吸附和水化反应能力处理渗 滤液难降解尾水，因此受外界条件影响较小，对进水水质的变化的适应性也较强。
4.由于水泥水化反应具有一定的除盐能力，3～5d后，尾水中含量较高的 阴离子(Cl-、SO4 2-)浓度也大幅降低，Ca2+、Mg2+也降至较低水平，pH也趋 向中性。因此，采用此法深度处理渗滤液尾水，不光出水去除COD、NH3-N能 达到GB16889-1997二级排放标准外，较之传统的药剂处理法出水中二次污染物 少，更为安全。
5.反应材料可再生，且再生工艺简单，可直接放于水泥窑中再生，不需专 门再生设备，从而大大降低再生成本。