申请日2012.04.10
公开(公告)日2012.08.01
IPC分类号C02F9/08; C01B33/26; C02F1/42; C02F1/28; C02F1/52
摘要
本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域，特别是一种矿物法净化经过膜生物反应器(MBR)处理后的垃圾渗滤液的方法。按照以下步骤进行：首先在经MBR处理后的垃圾渗滤液中加入一定量的聚合氯化铝铁(PAFC)，搅拌一定时间混合均匀，经过沉降后固液分离;第二步在混合液中加入有机化膨润土，搅拌一定时间混合均匀;第三步继续加入PAFC，搅拌一定时间混合均匀，静置沉降后固液分离。本发明通过PAFC混凝沉降和有机化膨润土的吸附作用可以有效的降低废水中难降解物质的含量，去除垃圾渗滤液中难生物降解的复杂有机物。本发明具有处理效果好、应用范围广和运行费用低等优点。
权利要求书
1.一种矿物法深度处理垃圾渗滤液MBR出水的工艺方法，其特征在于处理步骤如下：
第一步：以垃圾渗滤液经过膜生物反应器MBR处理后的出水为原水，投加10～15kg/t的聚合氯化铝铁PAFC，搅拌混合后使原水进入絮凝池后，静置沉降1~2hr固液分离;
第二步：第一步处理后的出水进入混合搅拌池，在混合搅拌池中加入8～15kg/t的有机化膨润土，搅拌1hr后进入二次絮凝池;
第三步：向第二步处理后的出水中加入10～15kg/t的PAFC并搅拌混合后，使其进入二次絮凝池，静置1~2hr后，上清液即可达标排放。
2.根据权利要求1中所述的一种矿物法深度处理垃圾渗滤液MBR出水的工艺方法，其特征在于第二步中的有机化膨润土制备方法为：将膨润土和有机改性剂按10:1～10:3比例溶于水中，加热至80℃搅拌反应1.5～2.5hr，制备出含水的有机化膨润土。
3.根据权利要求2所述的一种矿物法深度处理垃圾渗滤液MBR出水的工艺方法，其特征在于所述的有机改性剂为双十八烷基酯基季铵盐。
4.根据权利要求1所述的一种矿物法深度处理垃圾渗滤液MBR出水的工艺方法，其特征在于步骤(2)的搅拌速度为250rpm，步骤(1) 和步骤(3)中的搅拌速度先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌10 ~15min。
说明书
一种矿物法深度处理垃圾渗滤液MBR出水的工艺方法
技术领域
本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域，特别是一种矿物法处理垃圾渗滤液MBR(膜生物反应器)出水的方法。
背景技术
垃圾渗滤液又称渗沥水或浸出液，是垃圾填埋处理后，由于大气降水的淋溶及地表水、地下水的浸泡，固体废弃物在物理、化学及微生物作用下，产生的高浓度有机废水。垃圾渗滤液是由大气降水、地表径流、地下水、垃圾及覆盖材料中的水份以及垃圾中有机物降解所产生的水份所组成的。具有不同于一般城市污水的特点：化学总需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)浓度高;金属含量高;水质、水量变化大;氨氮含量高，变化范围大;微生物营养元素比例失调;水质复杂，危害性大。如果不经处理或处理不当就可能会严重污染环境。
目前，随着我国经济迅猛发展，人民生活水平迅速提高，生活垃圾的产生量逐年增加。“十一五”以来，我国城市生活垃圾年清运量达1.5 亿吨，人均产生量达1.2 kg/d，并以每年8%～10%速度递增，有一些城市，如北京的增长率更是高达15%-20%。生活垃圾的处置问题亟待解决。卫生填埋技术因投资省、运行费用低而得到广泛应用，截至2008年底，国内城市生活垃圾无害化处理场为579 座，其中填埋场456 座，填埋处置的垃圾量占总量的70%以上。由此可见，垃圾填埋场仍将是中国当前主要的垃圾处理方式之一，而其产生的二次污染物垃圾渗滤液亟待处理。
纵观国内外垃圾渗滤液处理的现状，主要处理方法有生物法、物化法、土地法等。其中生物法是垃圾渗滤液处理中最常用的一种方法，由于其运行费用相对较低、处理效率高，不会出现化学污泥等造成二次污染，因而被世界各国广泛采用。近年来被应用较为广泛的有MBR、上流式厌氧污泥床(UASB)、序列间歇式活性污泥法(SBR)技术等。填埋场运行初期，由于垃圾渗滤液BOD5/CODcr>0.5，容易被生物降解，因此生物法处理效果较好。随着填埋场运行，垃圾渗滤液可生化性变差，并且垃圾渗滤液成分复杂、可生化性差，仅仅用生物法处理不能达到排放标准。
发明内容
本发明的目的是提出一种深度处理垃圾渗滤液MBR出水的工艺方法，通过矿物法处理垃圾渗滤液中膜生物反应器MBR难以降解的污染物，最终实现达标排放。
一种矿物法深度处理垃圾渗滤液MBR出水的工艺方法，其特征是处理步骤如下
(1)以垃圾渗滤液膜生物反应器MBR的出水为原水，投加一定量的聚合氯化铝铁PAFC并搅拌混合后，使混合液进入絮凝池。静置沉降1~2hr固液分离;
(2)步骤1的出水进入混合搅拌池，对其投加一定量的有机化膨润土，搅拌1hr后进入二次絮凝池;
(3)步骤2的出水在管道中投加一定量的PAFC并搅拌混合后进入二次絮凝池，静置沉降后，上清液即可达标排放。
其中，步骤(1)及步骤(3)所述的PAFC投加量为10～15kg/t，步骤(2)所述有机化膨润土投加量为8~15kg/t。
进一步，步骤(2)中所述的有机化膨润土制备方法为：将膨润土和有机改性剂(双十八烷基二甲基氯化铵)按10:1～10:3比例溶于水中。加热至80℃搅拌反应1.5～2.5小时，制备出含水的有机化膨润土。
进一步，步骤(2)的搅拌速度为250rpm，步骤(1)和步骤(3)中的搅拌速度先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌10~15 min。
本发明原理：膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，结构为两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构。它具有特殊的性质，如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以及阳离子交换性等等，被广泛用于各个工业领域。由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性，近年来被广泛应用于水处理中。
膨润土主要有如下特性：
(1)吸水膨胀性
膨润土结构层中的A13+和Si4+可被Mg2+、Ca2+或Fe2+置换，可交换的阳离子骨架有剩余负电荷，并且蒙脱石层间结合力较弱，可吸附阳离子和极性水分子。蒙脱石吸水后体积可增大10～30倍。蒙脱石吸水作用有一定限度，所吸水分子层达到一定厚度时，出现平衡，直到此平衡被破坏即失水后，吸水膨胀性能又得以恢复。
(2)分散悬浮性
膨润土中的蒙脱石以胶体分散状态存在水溶液中，充分水化后以溶胶形式悬浮于水溶液中。蒙脱石内部晶胞中的负电荷数相同，同性相斥，在稀溶液中难于吸附聚合成大分子的颗粒。由于蒙脱石的粒径小，一般都小于10μm，晶胞内存在着很多的金属阳离子和亲水基团，故其同时具有强烈的亲水性能和分散性。钠基膨润土等高膨胀倍粘土在水中可以形成永久性的乳浊液或悬浮体。
(3)吸附性
膨润土的吸附性能主要与蒙脱石中的交换性阳离子的性质有关。由于蒙脱石为TOT型层状结构，具有很大比表面积和孔容，从而对气体、水分以及溶液中某些色素，有机化合物等均具有很强的吸附性。同时，蒙脱石中的晶胞的Si4+和Al3+被其它低阳离子取代的晶格置换引起内部电荷的不平衡，从而对周围的阳离子和极性分子有吸附能力。
(4)离子交换性
蒙脱石的结构单元层是由两个硅氧四面体层夹一个铝氧八面体组成，靠共用的氧原子连接，在四面体和八面体内可以发生同晶置换，晶胞内高价硅离子(Si4+)、铝离子(A13+)能部分或全部被其它低价阳离子置换，致使单位晶层中电位不平衡，出现过剩的负电荷。其所带负电荷由八面体晶片中OH-置换O2-来补偿同时一部分静电吸附低价阳离子来保持平衡，被吸附阳离子具有交换性。晶层间被吸附的阳离子具有可交换性，常可将其改善性能后扩展应用。天然蒙脱石的阳离子交换容量在70~140mmol/100g，胶体分散性好的钠基膨润土的阳离子交换容量在80~160mmol/100g。对于不同价离子，高价阳离子被交换能力大低于低价阳离子;对于同价离子，水化离子半径小的被交换吸附能力大。
(5)可塑性
膨润土具有较好的可塑性能，它的可塑性水的百分含量大大高于高岭石和伊利石，而形变所需要的力则较其他粘土小。膨润土中的应力一应变值随蒙脱石交换阳离子种类不同而变化。
(6)稳定性
膨润土具有一定的热能稳定性和良好的化学稳定性。在300℃以上的高温下仍具有一定的阳离子交换能力和膨胀性能(140℃逸出自由水和吸附水，300℃逸出层间水，500℃失去结晶水);基本不溶于水;微溶于强酸、强碱;常温下不被强氧化剂、强还原剂破坏;不溶于有机溶剂。
(7)触变性
膨润土具有良好的触变性，即胶体溶液搅拌时变稀，而静置后变稠的特性。在有外加搅动时，溶液中的氢健破坏，黏度降低，悬浮液表现为流动性很好的溶胶液，停止外加搅动时，就会自行排列成具有立体网状结构凝胶，并不发生沉降分层和有水离析出来。再施加外力搅动时，凝胶又能迅速被打破，恢复原有流动性，膨润土这种特性在油漆、涂料行业和钻井泥浆调制方面，具有特别重要的意义。
(8)粘结性
粘结性指膨润土的胶体悬浮液具有较高的黏度。由于膨润土亲水粒径小，晶体表面电荷多样化，颗粒不规则，当膨润土与水混合后，氢基与水形成氢键，通过吸附作用和多种聚附形式对微量有机物作用形成胶束，在聚集、絮凝、凝胶时带来很大的粘结性。
(9)无毒性
膨润土对人体、畜、植物等无毒害、腐蚀，可作为医药载体、饲料添加剂、土质改良剂及化肥等。
使用改性膨润土与絮凝剂同时处理污水，在其协同作用下，污水中的污染物可以得到极大程度的去除，实现垃圾渗滤液的达标排放。
本发明的有益效果是：
(1) 采用矿物法深度处理垃圾渗滤液MBR出水，降低了垃圾渗滤液中难生物降解的复杂有机物。
(2) 采用矿物法处理，大大降低了处理费用，节约了成本。
(3) 使用絮凝作为前端处理，在提高处理效果的同时降低了处理的成本。
(4) 提高了废水的可生化性。
(5) 工程一次投资成本较低。
(6) 工程一次性投资后，运行费用较常规处理低得多。
(7) 污染物被转移至固相，没有额外的废水产生。
(8) 经过处理后的废水可以直接达标排放。
(9) 为垃圾渗滤液的无害化处理提供了一条新的思路。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据上述本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。
下面结合实例对本发明进行进一步论述：
实施例1：
某卫生填埋场采用MBR工艺处理垃圾渗滤液：
(1) 经MBR处理后的出水中加入10kg/t的PAFC，先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌10 min后，静置1小时之后，液相输入反应器，沉淀物排入污泥处理系统;
(2)制备有机化膨润土：将有机改性剂、膨润土和水按2:10:150放入电加热反应器中，于80℃以300r/min搅拌反应2小时，制备出含水的有机化膨润土;
(3)将制备好的有机化膨润土混合液按10kg/t投加到反应器中，搅拌反应1小时。加入10kg/t的PAFC，先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌10 min后，使之静置1小时后，上清液达标排放。
实施例2：
某垃圾填埋场通过MBR生物处理技术处理垃圾渗滤液，化学需氧量(COD)降低到866mg/L：
(1)加入15kg/t的PAFC，先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌10 min后，静置沉淀，液相输入反应器;
(2)制备有机化膨润土：将有机改性剂、膨润土和水按3:10:150放入电加热反应器中，于80℃以300r/min搅拌反应2.5小时，制备出含水的有机化膨润土;
(3)将制备好的有机化膨润土混合液按15kg/t投加到反应器中，搅拌反应1小时。投加13kg/t 的PAFC，先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌10 min后，使之静置1.5小时，出水COD为80 mg/L，达标排放。
实施例3：
某垃圾填埋场，其垃圾渗滤液有机物含量较高：
(1) 垃圾渗滤液经MBR处理后排入调蓄池;
(2) 调蓄池出水输入静态沉降反应器中加入12kg/t的PAFC，先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌15 min后，静置之后，液相输入反应器，沉淀物就地填埋;
(3)制备有机化膨润土：将有机改性剂、膨润土和水按3:10:150放入电加热反应器中，于80℃以300r/min搅拌反应2小时，制备出含水的有机化膨润土;
(4)将制备好的有机化膨润土混合液按10kg/t投加到反应器中，搅拌反应1小时。投加15kg/t 的PAFC，先按250r/min搅拌2min，再按80 r/min慢速搅拌15 min后，使之静置2小时，上清液COD去除率达到92%，废水达标排放。
