專利名稱：磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境廢棄物的處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種垃圾滲濾液尾水的深度處
理方法。
背景技術(shù)：
垃圾滲濾液成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、色度深且惡臭、化學(xué)需氧量(COD)高，而生化需氧量(BOD5)相對較低，可生化性差。目前我國垃圾滲濾液的處理大部分仍然采用預(yù)處理+好氧生物處理的傳統(tǒng)二級工藝，由于常規(guī)生物處理對有毒有害難生物降解有機(jī)物的處理能力有限，因此一般生物處理后出水(又稱生活垃圾滲濾液尾水)中的有機(jī)物含量仍然較高(C0D高達(dá)數(shù)百mg/L)，而B0D5/C0D很低，且C N P比例嚴(yán)重失調(diào)，極難進(jìn)一步生物降解，同時NH4+、N03_等無機(jī)氮和部分重金屬含量較高，只能達(dá)到原國家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB16889-1997中的三級排放標(biāo)準(zhǔn)(COD ( 1000mg/L)，故必須納入污水管道。 但隨著我國環(huán)境保護(hù)力度的加大，對污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，在2008年7月實(shí)施的新國家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB16889-2008中，大幅提高了對垃圾滲濾液中污染物的排放限值，其中COD的排放限值要求彡100mg/L，色度彡40倍。因此，按傳統(tǒng)二級生化工藝處理的垃圾滲濾液尾水的各項(xiàng)指標(biāo)必然難以達(dá)到GB16889-2008規(guī)定的排放限值， 而需要在填埋場內(nèi)將垃圾滲濾液尾水進(jìn)行深度處理，以進(jìn)一步降低尾水中的有機(jī)污染物含量。垃圾滲濾液尾水的深度處理技術(shù)包括膜分離、吸附法、化學(xué)氧化等。其中，膜分離技術(shù)處理效果雖然較好，但其一次性投資費(fèi)用很高、技術(shù)難度較大、膜系統(tǒng)清洗困難、反沖洗需水量很大、膜壽命較短，同時還存在對濃縮物的處理問題；吸附法只是將污染物從水相轉(zhuǎn)移至固相中，并不能將其徹底去除，易形成二次污染，并且吸附劑再生能耗大。臭氧氧化法雖能將廢水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化去除，但由于尾水中難降解腐殖質(zhì)等有機(jī)物的抗氧化能力較強(qiáng)，使單獨(dú)臭氧氧化法仍存在有氧化速率慢、利用效率低、難以徹底礦化污染物等缺陷，導(dǎo)致有機(jī)物去除效果有限，且出水水質(zhì)難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，涉及面廣泛的垃圾滲濾液處理工作亟待采用更經(jīng)濟(jì)高效的深度處理技術(shù)和工藝，以滿足對垃圾滲濾液的達(dá)標(biāo)處理和對廢水回用的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是，針對傳統(tǒng)吸附法和單獨(dú)臭氧氧化法在工藝和經(jīng)濟(jì)效益上的不足， 提供一種工藝簡便、成本低廉、對各類尾水適應(yīng)性強(qiáng)、臭氧氧化能力與臭氧利用效率較高， 能提高垃圾滲濾液尾水中難降解有機(jī)物去除效能的磁性碳催化臭氧氧化處理方法。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水的方法，該方法按以下步驟進(jìn)行(I)垃圾滲濾液的生物預(yù)處理對填埋場收集的垃圾滲濾液按常規(guī)進(jìn)行厭氧-好氧的二級生物處理，使處理后尾水的COD ^ 300毫克/升，色度< 100倍后，備用；
(2)磁性碳催化劑的制備分別配制濃度為O. 5mol/L的硝酸亞鐵和硝酸錳溶液后，并將該兩溶液按體積O. 5-2 I比例混合成浸潰液；將顆粒活性炭與浸潰液按質(zhì)量體積
O.I-ο. 2kg I. OL比例進(jìn)行混合、浸潰24小時，撈出固相成分用去離子水沖洗3-5次，抽濾后于105-125°C烘干至恒重；放入馬弗爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于400-500°C焙燒4_6h得磁性碳催化劑，冷卻后備用；(3)催化臭氧氧化處理將磁性碳催化劑與臭氧及步驟(I)生物預(yù)處理后的垃圾滲濾液尾水按質(zhì)量體積l_2g 10-20mg/min IL比例投入密閉的催化臭氧反應(yīng)池中，在室溫條件下反應(yīng)30-60分鐘至出水達(dá)到COD ( 100mg/L、色度彡40倍的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。所述顆?；钚蕴康念w粒度為過15-60目篩。本發(fā)明的有益效果是I、由于本發(fā)明采用固相磁性碳催化劑，促進(jìn)臭氧在溶液中分解生成更高活性的強(qiáng)氧化性羥基自由基，以降解廢水中的大分子難降解腐殖質(zhì)類物質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為小分子化合物，進(jìn)而得到部分或完全礦化，實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液尾水COD和色度的同時降解；因此與單獨(dú)臭氧化相比，本發(fā)明工藝具有更好的去除垃圾滲濾液尾水中COD和色度的效果。如試驗(yàn)例所示，經(jīng)催化臭氧化處理后，垃圾滲濾液尾水中COD和色度的去除率分別為74%與81 %，而在同條件下單獨(dú)臭氧化對COD和色度去除率僅分別為43%與56%。2、由于本發(fā)明工藝加入的磁性碳催化劑中的載體活性炭具有對有機(jī)物的吸附能力，同時活性炭載體和活性組分金屬氧化物都具有催化臭氧氧化的特性，因此集磁性碳催化臭氧氧化法與吸附法兩者的優(yōu)勢于一體，既解決了吸附法所存在的吸附劑再生和二次污染的問題，又利用活性炭和金屬氧化物的催化性能彌補(bǔ)了單獨(dú)臭氧化存在的氧化能力不足的缺陷，更大程度提高了對垃圾滲濾液尾水中難降解有機(jī)物的去除能力。3、由于本發(fā)明工藝加入的磁性碳催化劑含有一定量的鐵氧化物(包括Fe0、Fe203、 Fe3O4)，其中所含有的Fe3O4成分導(dǎo)致該催化材料具有磁性，從而使該催化劑在反應(yīng)后能容易與溶液實(shí)現(xiàn)快速的固液分離并進(jìn)行回收與再利用，擺脫了傳統(tǒng)催化劑從水相中分離回收難的困境。4、本發(fā)明制備催化劑的原料一活性炭和鐵錳催化劑的來源豐富，價格低廉，并可長期重復(fù)使用，因此處理成本較低。5、由于本發(fā)明的深度處理工藝具有吸附和氧化的協(xié)同效應(yīng)，對生活垃圾滲濾液尾水的水質(zhì)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此，對不同生活垃圾填埋場滲濾液尾水的深度處理都能夠達(dá)到相關(guān)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式通過以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于此。對實(shí)施例所涉材料的說明顆粒活性炭顆粒度15-60目，江蘇永華精細(xì)化學(xué)品有限公司出品；硝酸亞鐵產(chǎn)品含量99. 5%,晉州市奧泰生物科技有限公司；硝酸錳產(chǎn)品含量49. 0% 51. 0%，上海華精生物高科技有限公司。臭氧發(fā)生器臭氧發(fā)生量2kg/h，青島國林實(shí)業(yè)股份有限公司制造。實(shí)施例I :(磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水的方法I)
該方法按以下步驟進(jìn)行(I)垃圾滲濾液的生物預(yù)處理對填埋場收集的垃圾滲濾液進(jìn)行UASB (上流式厭氧污泥床)-MBR(好氧膜生物反應(yīng)器)二級組合工藝處理后，尾水的COD為280毫克/升， 色度70倍后，備用；(2)磁性碳催化劑的制備分別配制濃度為O. 5mol/L的硝酸亞鐵和硝酸錳溶液后，將硝酸亞鐵溶液和硝酸錳溶液按體積50L 100L比例混合成浸潰液；將顆粒度過 15-60目篩的顆粒活性炭與浸潰液按質(zhì)量體積15kg 150L比例進(jìn)行混合、浸潰24小時，撈出固相成分用去離子水沖洗3次，抽濾后于125°C烘干至恒重；放入馬弗爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于450°C焙燒5h得磁性碳催化劑，冷卻后備用；(3)催化臭氧氧化處理將磁性碳催化劑與臭氧及步驟(I)生物預(yù)處理后的垃圾滲濾液尾水按質(zhì)量體積Ikg 10g/min 1000L比例投入密閉的催化臭氧反應(yīng)池中，在室溫條件下反應(yīng)60分鐘至出水COD為85mg/L、色度為20倍的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2 (磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水的方法2)本例中，步驟⑴垃圾滲濾液的生物預(yù)處理處理后尾水的COD為160毫克/升， 色度為50倍后，備用；步驟(2)磁性碳催化劑的制備硝酸亞鐵和硝酸錳兩種溶液按體積 50L 50L比例混合成浸潰液；將顆?；钚蕴颗c浸潰液按質(zhì)量體積15kg IOOL比例混合、浸潰24小時，撈出用去離子水沖洗4次，抽濾后于115°C烘干至恒重；放入馬弗爐中于 400°C焙燒6h得磁性碳催化劑；步驟(3)催化臭氧氧化處理將磁性碳催化劑與臭氧及步驟(I)的垃圾滲濾液尾水按質(zhì)量體積I. 5kg 15g/min 1000L比例投入密閉的催化臭氧反應(yīng)池中，反應(yīng)45分鐘至出水COD為40mg/L、色度為10倍的國家排放標(biāo)準(zhǔn)；其余步驟工藝同于實(shí)施例I。實(shí)施例3 (磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水的方法3)本例中，步驟(I)垃圾滲濾液的生物預(yù)處理處理后尾水的COD為230毫克/升， 色度為80倍后，備用；步驟(2)磁性碳催化劑的制備硝酸亞鐵和硝酸錳兩種溶液按體積 IOOL 50L比例混合成浸潰液；將顆?；钚蕴颗c浸潰液按質(zhì)量體積30kg 150L比例混合、浸潰24小時，撈出用去離子水沖洗5次，抽濾后于105°C烘干至恒重；放入馬弗爐中于 500°C焙燒4h得磁性碳催化劑；步驟(3)催化臭氧氧化處理將磁性碳催化劑與臭氧及步驟(I)的垃圾滲濾液尾水按質(zhì)量體積2kg 20g/min 1000L比例投入密閉的催化臭氧反應(yīng)池中，反應(yīng)30分鐘至出水COD為60mg/L、色度為15倍的國家排放標(biāo)準(zhǔn)；其余步驟工藝同于實(shí)施例I。試驗(yàn)例(不同方法處理垃圾滲濾液尾水效果的對比試驗(yàn))I、磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水方法按實(shí)施例3的步驟工藝進(jìn)行；2、單獨(dú)臭氧化處理垃圾滲濾液尾水方法將臭氧與按實(shí)施例3步驟(I)生物預(yù)處理后的垃圾滲濾液尾水，按實(shí)施例3步驟(3)中的投加量體積20g/min 1000L比例，投入封閉的催化臭氧反應(yīng)池中，于25°C條件下反應(yīng)30分鐘，取出水測定COD為130mg/L、色度為 35倍，不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，處理效果顯著差于實(shí)施例3中催化臭氧氧化的處理效果。
權(quán)利要求
1.磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水的方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)垃圾滲濾液的生物預(yù)處理對填埋場收集的垃圾滲濾液按常規(guī)進(jìn)行厭氧-好氧的二級生物處理，使處理后尾水的COD ( 300毫克/升，色度< 100倍后，備用；(2)磁性碳催化劑的制備分別配制濃度為O.5mol/L的硝酸亞鐵和硝酸錳溶液后， 將這兩種溶液按體積O. 5-2 I比例混合成浸潰液；將顆?；钚蕴颗c浸潰液按質(zhì)量體積O.l-ο. 2kg I. OL比例進(jìn)行混合、浸潰24小時，撈出固相成分用去離子水沖洗3-5次，抽濾后于105-125°C烘干至恒重；放入馬弗爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于400-500°C焙燒4_6h得磁性碳催化劑，冷卻后備用；(3)催化臭氧氧化處理將磁性碳催化劑與臭氧及步驟(I)生物預(yù)處理后的垃圾滲濾液尾水按投加量與體積l_2g 10-20mg/min IL比例投入密閉的催化臭氧反應(yīng)池中，在室溫條件下反應(yīng)30-60分鐘至出水達(dá)到COD ( 100mg/L、色度彡40倍的國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.按權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述顆?；钚蕴康念w粒度為過15-60目篩。
全文摘要
本發(fā)明公開了磁性碳催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液尾水的方法，屬于環(huán)境廢棄物的處理技術(shù)領(lǐng)域。方法包括(1)垃圾滲濾液的生物處理；(2)磁性碳催化劑的制備；(3)催化臭氧氧化處理等步驟。本發(fā)明通過加入磁性碳催化劑，充分利用催化劑的吸附性能和催化特性，在吸附和催化臭氧氧化的協(xié)同作用下，使出水達(dá)到了COD≤100mg/L、色度≤40倍的國家排放標(biāo)準(zhǔn)，并利用磁性碳材料本身具有的磁性特性，解決了催化劑分離、回收、再利用的難題。本發(fā)明可在城鎮(zhèn)地區(qū)生活垃圾滲濾液尾水的深度處理中推廣應(yīng)用。
文檔編號B01J23/889GK102583894SQ20121004773
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者喻曼, 奚輝, 安文浩, 景金富, 肖華, 許育新, 陳喜靖, 陳曉旸 申請人:浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院