專利名稱：一種多相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種采用多相催化臭氧氧化方法處理垃圾滲濾液。
背景技術(shù)：
垃圾滲濾液是一種含有高濃度難降解有機(jī)物、成分復(fù)雜且水質(zhì)變化大的廢水，隨著填 埋時(shí)間的延長(zhǎng)，其生化可降解性逐步下降，已經(jīng)被列入我國(guó)環(huán)境優(yōu)先控制污染物。滲濾液 中含有多種毒性物質(zhì)和致癌物質(zhì)，如果在自然條件下降解，需要15年的時(shí)間其化學(xué)需氧 量(即C0D，下同)、生化需氧量(即B0D，下同)值才能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，而氨氮需要 24 26年的時(shí)間才能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。垃圾滲濾液的特點(diǎn)為1)水質(zhì)復(fù)雜，不僅含有 種類繁多的有機(jī)污染物，還含有氨氮和多種重金屬離子；2) C0D、 B0D濃度高，處理難度 大；3)水質(zhì)變化大，水質(zhì)不穩(wěn)定。垃圾滲濾液對(duì)周邊環(huán)境、填埋場(chǎng)土層及地下水都會(huì)造 成極大的污染，所以對(duì)其進(jìn)行妥善的處理十分必要。
目前國(guó)內(nèi)外垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)用的滲濾液處理技術(shù)主要有生物處理技術(shù)、物化處理技術(shù)、 焚燒技術(shù)、膜處理技術(shù)、土地處理技術(shù)以及上述處理技術(shù)的組合等。生物處理技術(shù)主要包 括活性污泥法、氧化溝、厭氧生物濾池、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、間歇活性污泥法以及 曝氣氧化塘等技術(shù)。通常生物處理和土地處理成本較低，但垃圾滲濾液中過高的鹽分通常 會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，并且占地面積大，初期投資較高。膜處理技術(shù)和焚燒法處理技術(shù)成 本高，推廣應(yīng)用有難度。
化學(xué)氧化法可以分解滲濾液中難生化降解的有機(jī)物，從而提高廢水的可生化性。通常 用的氧化劑主要有雙氧水、臭氧、氯以及氯化物等。由于化學(xué)氧化法具有操作簡(jiǎn)便、占地 面積小等優(yōu)點(diǎn)因而受到人們的重視。
臭氧氧化是一種傳統(tǒng)的水處理技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)外的水處理領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。臭 氧氧化技術(shù)是利用臭氧的氧化性能氧化降解水中的部分有機(jī)物質(zhì)及一些無機(jī)有毒物質(zhì)以 達(dá)到除污和消毒的目的。但在單獨(dú)臭氧氧化時(shí)還存在著一些不足，如臭氧與有機(jī)物之間的 反應(yīng)存在著較強(qiáng)的選擇性以及臭氧的利用效率不高，導(dǎo)致處理成本上升。在單獨(dú)臭氧氧化 處理垃圾滲濾液時(shí)，氧化反應(yīng)120分鐘，對(duì)滲濾液中的C0D去除率只能達(dá)到25.3%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液的方法，在臭氧氧化垃圾滲濾液反應(yīng)器中加入催化劑來提高臭氧的氧化能力以及臭氧的 利用效率，提高臭氧氧化垃圾滲濾液中難降解有機(jī)物的效能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是以銅為活性組分、鉀為助催化劑負(fù)載在活性炭載體上制備 催化臭氧催化劑，其中銅活性組分的重量百分含量占催化臭氧催化劑的0.5 3%;將制備 好的催化臭氧催化劑投入催化臭氧氧化反應(yīng)塔中；同時(shí)，在催化臭氧氧化反應(yīng)塔中輸入臭 氧和輸入pH值為8 10的垃圾滲濾液，反應(yīng)60 120分鐘；處理后的廢水經(jīng)中和后排出。
所述催化臭氧催化劑的制備方法為用含有銅活性組分、濃度為0.1 0.6mol/L可溶 性硝酸鹽水溶液和硝酸鉀水溶液浸漬活性炭載體，水溶液與活性炭載體的體積比為1.0 : 1 1.5:1;室溫條件下通風(fēng)放置10 15小時(shí)、在110 12(TC溫度范圍內(nèi)干燥，在220 26(TC溫度下焙燒固化15 20小時(shí)，冷卻后即可。
本發(fā)明的有益效果是
1、 將制備的固體催化劑、垃圾滲濾液和臭氧于一個(gè)裝置內(nèi)完成反應(yīng)，構(gòu)成由臭氧、 滲濾液和固體催化劑組成的氣、液、固三相體系。在催化劑的作用下，激發(fā)臭氧在溶液中 分解生成反應(yīng)活性更高的活性氧化物種，如羥基自由基和超氧陰離子自由基等，攻擊廢水 中的大分子物質(zhì)，進(jìn)而使得廢水中的有機(jī)成分轉(zhuǎn)化為易于去除的、無毒或低毒的小分子化 合物，使得廢水中的有機(jī)物得到全部或者部分的礦化，經(jīng)改性負(fù)載金屬離子的活性炭能有 效去除垃圾滲濾液COD及氨氮數(shù)，實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液COD和氨氮數(shù)氧化去除一體化，進(jìn)一 步提高后續(xù)處理的可生化性。
2、 以銅為活性組分制得的催化劑，在與單獨(dú)臭氧氧化相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，可以使得 滲濾液中的C0D降解率達(dá)到8(^以上，氨氮數(shù)去除率達(dá)97.5%以上，處理效率提高了3.2 倍。處理過程中無須生化處理所需的復(fù)雜工藝及設(shè)備，處理單元小而緊湊、占地面積小， 用電設(shè)備少、耗電量低、無需添加稀釋用水、運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便且可自動(dòng)控制，簡(jiǎn)化 了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的要求，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了較好的可操作性。
3、 活性炭來源豐富，價(jià)格低廉；所用金屬銅催化劑為非貴重金屬，價(jià)格適中，來源 豐富；催化劑可以長(zhǎng)時(shí)間的使用，在處理效率下降時(shí)，可以進(jìn)行再生利用，從而進(jìn)一步降 低處理成本。
4、 當(dāng)水量水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，可進(jìn)行水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié)，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力 和適應(yīng)能力強(qiáng)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
4圖1為多項(xiàng)催化臭氧氧化垃圾滲濾液系統(tǒng)工藝流程示意圖。
圖中l(wèi).螺旋混合器；2.廢水貯罐；3.提升泵；4.液體流量計(jì)；5.過濾器；6.催化臭 氧氧化反應(yīng)塔；7.催化劑層；8.溢流堰；9.中和池；10.氣體流量計(jì)；ll.臭氧發(fā)生系統(tǒng)； 12.布?xì)庀到y(tǒng)；13.布水系統(tǒng)；14.風(fēng)機(jī)；15.除臭裝置。
具體實(shí)施例方式
催化劑由活性組分、助催化劑和載體組成。具體以銅為活性組分，鉀為助催化劑負(fù)載
在活性炭載體上制成催化劑，活性炭載體的比表面積為620 860mVg，堆積密度為450 600g/L。其中活性金屬組分銅的重量百分含量為0. 5 3%，其余為活性炭載體及助催化劑。 該催化劑采用浸漬法制備，用含有金屬銅離子為活性組分的可溶性硝酸鹽水溶液和硝酸鉀 水溶液浸漬活性炭載體，含有活性組分金屬銅離子的可溶性硝酸鹽水溶液和硝酸鉀水溶液 的濃度均為0. 1 0. 6mol/L，水溶液與活性炭載體的體積比為1. 0 : 1 1. 5 : 1，浸漬活性 炭載體后于室溫條件下通風(fēng)放置10 15小時(shí)，再在110 120。C范圍內(nèi)進(jìn)行干燥，再于 220 260'C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行焙燒固化15 20小時(shí)，焙燒時(shí)需隔絕氧氣，冷卻后即可得到 成品。
如附圖，先采用垃圾滲濾液和廢堿(酸)在螺旋混合器1中混合，對(duì)垃圾滲濾液的pH 值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使pH值為8 10，將pH值調(diào)節(jié)好的垃圾滲濾液輸入與螺旋混合器1相通的 廢水貯罐2中，該廢水貯罐2依次連通提升泵3、液體流量計(jì)4、過濾器5和布水系統(tǒng)13， 布水系統(tǒng)13設(shè)在催化臭氧氧化反應(yīng)塔6下部。從廢水貯罐2輸出的垃圾滲濾液依次通過 提升泵3、液體流量計(jì)4、過濾器5和布水系統(tǒng)13的輸送與過濾，然后進(jìn)入催化臭氧氧化 反應(yīng)塔6中。
布?xì)庀到y(tǒng)12設(shè)于催化臭氧氧化反應(yīng)塔6的下部以及布水系統(tǒng)13的上方，氧氣(或干 燥空氣)氣源從催化臭氧氧化反應(yīng)塔6外部通過氣體流量計(jì)10進(jìn)入臭氧發(fā)生系統(tǒng)11，產(chǎn) 生臭氧輸入布?xì)庀到y(tǒng)12后再輸入催化臭氧氧化反應(yīng)塔6，臭氧鼓入量為每升垃圾滲濾液 需0.8 1.2g，同時(shí)，在催化臭氧氧化反應(yīng)塔6中加入按上述方法制備好的固體催化劑形 成催化劑層7。此時(shí)，固體催化劑、垃圾滲濾液和臭氧同時(shí)置于催化臭氧氧化反應(yīng)塔6， 將垃圾滲濾液在催化臭氧催化劑的作用下，連續(xù)進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)60 120分鐘，催 化臭氧氧化反應(yīng)塔6中的處理后的廢水經(jīng)溢流堰8進(jìn)入中和池9，調(diào)節(jié)pH為6 8，然后 進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)或者直接排入市政管網(wǎng)。
在催化臭氧氧化反應(yīng)塔6對(duì)廢水處理后，催化臭氧氧化反應(yīng)塔6產(chǎn)生的尾氣中含有一 定濃度的臭氧，將該尾氣從頂部通過風(fēng)機(jī)14加壓進(jìn)入廢水貯罐2下部的布?xì)庀到y(tǒng)12，可
5進(jìn)行垃圾滲濾液的預(yù)氧化處理，廢水貯罐2中產(chǎn)生的尾氣從其頂部輸入除臭裝置15進(jìn)行
脫臭處理再排入大氣。
實(shí)施例l
以銅為活性組分，鉀為助催化劑負(fù)載在活性炭載體上，活性炭載體的比表面積為 620m7g，堆積密度為450g/L，銅的重量百分含量為0. 5%,鉀的重量百分含量為0. 2%，其 余為載體。用含有銅離子的濃度為0. lmol/L的可溶性硝酸鹽水溶液和硝酸鉀水溶液浸漬 活性炭載體，水溶液與活性載體的體積比為1.0 : 1，浸漬后于室溫條件下通風(fēng)放置10小 時(shí)，再在1KTC條件下進(jìn)行干燥，于22(TC下進(jìn)行焙燒固化15小時(shí)，焙燒時(shí)需隔絕氧氣， 冷卻后即可得到成品。
采用如附圖所示系統(tǒng)對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行多相催化臭氧氧化處理，輸入廢水貯罐2之前 將垃圾滲濾液的pH值調(diào)節(jié)至8，垃圾滲濾液的流入量為5ml/min,臭氧的流入量為5mg/min， 在催化臭氧氧化反應(yīng)塔6中同時(shí)加入按上述方法制備好的固體催化劑，將垃圾滲濾液在催 化劑的作用下連續(xù)進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)60分鐘，出水測(cè)得C0D值為930mg/L，與進(jìn)水 前所測(cè)的C0D值5230mg/L對(duì)比，其去除率為82. 2%。出水測(cè)得氨氮數(shù)為25mg/L，與進(jìn)水 前所測(cè)的氨氮數(shù)2130mg/L對(duì)比，其去除率為98. 8%。 實(shí)施例2
以銅為活性成分，鉀為助催化劑負(fù)載在活性炭載體上，活性炭載體的比表面積為 730mVg，堆積密度為520g/L，銅的重量百分含量為2%,鉀的重量百分含量為1%，其余為 載體。用含有銅離子的濃度為0.3mol/L的可溶性硝酸鹽水溶液和硝酸鉀水溶液浸漬活性 炭載體，水溶液與活性載體的體積比為1. 3 : 1,浸漬后于室溫條件下通風(fēng)放置13小時(shí)， 再在115'C條件下進(jìn)行干燥，于24(TC下進(jìn)行焙燒固化17小時(shí)，焙燒時(shí)需隔絕氧氣，冷卻 后即可得到成品。
采用如附圖所示系統(tǒng)對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行多相催化臭氧氧化處理，輸入廢水貯罐2之前 將垃圾滲濾液的pH值調(diào)節(jié)至9,垃圾滲濾液的流入量為5ml/min，臭氧的流入量為4mg/min， 在催化臭氧氧化反應(yīng)塔6中同時(shí)加入按上述方法制備好的固體催化劑，將垃圾滲濾液在催 化劑的作用下連續(xù)進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)100分鐘，出水測(cè)得COD值為945mg/L，與進(jìn)水 前所測(cè)的C0D值5114mg/L對(duì)比，其去除率為81. 5%。出水測(cè)得氨氮數(shù)為45mg/L，與進(jìn)水 前所測(cè)的氨氮數(shù)2100mg/L對(duì)比，其去除率為97. 8%。 實(shí)施例3
以銅為活性成分，鉀為助催化劑負(fù)載在活性炭載體上，活性炭載體的比表面積為860m7g，堆積密度為600g/L，銅的重量百分含量為3%，鉀的重量百分含量為3%，其余為 載體。用含有銅離子的濃度為0.6mol/L的可溶性硝酸鹽水溶液和硝酸鉀水溶液浸漬活性 炭載體，水溶液與活性載體的體積比為1.5: 1，浸漬后于室溫條件下通風(fēng)放置15小時(shí)， 再在120'C條件下進(jìn)行干燥，于26(TC下進(jìn)行焙燒固化20小時(shí)，焙燒時(shí)需隔絕氧氣，冷卻 后即可得到成品。
采用附圖所示系統(tǒng)對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行多相催化臭氧氧化處理，輸入廢水貯罐2之前將 垃圾滲濾液的pH值調(diào)節(jié)至IO，垃圾滲濾液的流入量為5ml/min，臭氧的流入量為6mg/min， 在催化臭氧氧化反應(yīng)塔6中加入按上述方法制備好的固體催化劑，將垃圾滲濾液在催化劑 的作用下連續(xù)進(jìn)行催化臭氧氧化反應(yīng)120分鐘，出水測(cè)得COD值為1054mg/L，與進(jìn)水前 所測(cè)的C0D值5320mg/L對(duì)比，其去除率為80. 2%。出水測(cè)得氨氮數(shù)為34mg/L，與進(jìn)水前 所測(cè)的氨氮數(shù)2004mg/L對(duì)比，其去除率為98.3%。
權(quán)利要求
1、一種多相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液的方法，其特征在于采用如下步驟1)以銅為活性組分、鉀為助催化劑負(fù)載在活性炭載體上制備催化臭氧催化劑，其中銅活性組分的重量百分含量占催化臭氧催化劑的0.5～3％；2)將制備好的催化臭氧催化劑投入催化臭氧氧化反應(yīng)塔(6)中；同時(shí)，在催化臭氧氧化反應(yīng)塔(6)中輸入臭氧和輸入pH值為8～10的垃圾滲濾液，反應(yīng)60～120分鐘；3)處理后的廢水經(jīng)中和后排出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液方法，其特征在于:步驟l)中催化臭氧催化劑的制備方法為1) 用含有銅活性組分、濃度為0. 1 0.6mol/L可溶性硝酸鹽水溶液和硝酸鉀水溶液浸漬活性炭載體，水溶液與活性炭載體的體積比為i. o : i i. 5:i;2) 室溫條件下通風(fēng)放置10 15小時(shí)、在110 12(TC溫度范圍內(nèi)干燥；3) 在220 260。C溫度下焙燒固化15 20小時(shí)，冷卻后即可。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液方法，其特征在于: 步驟2)的催化臭氧氧化反應(yīng)塔(6)中每升垃圾滲濾液輸入的臭氧量為0.8 1.2g。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液方法，其特征在于 活性炭載體的比表面積為620 860mVg，堆積密度為450 600g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢水處理領(lǐng)域中采用多相催化臭氧氧化處理垃圾滲濾液的方法，以銅為活性組分，鉀為助催化劑負(fù)載在活性炭載體上制備催化臭氧催化劑，銅活性組分的重量百分含量占催化臭氧催化劑的0.5～3％；將制備好的催化臭氧催化劑投入催化臭氧氧化反應(yīng)塔中；同時(shí)在催化臭氧氧化反應(yīng)塔中輸入臭氧和輸入pH值為8～10的垃圾滲濾液，反應(yīng)60～120分鐘后的廢水經(jīng)中和后排出。本發(fā)明將固體催化劑、垃圾滲濾液和臭氧于一個(gè)裝置內(nèi)完成反應(yīng)，COD降解率達(dá)80％以上，氨氮數(shù)去除率達(dá)97.5％以上。處理單元小而緊湊、占地面積小、用電設(shè)備少、耗電量低、無需添加稀釋用水、運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便且可自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)C02F1/78GK101580294SQ200910032210
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者劉賓昌, 王利平, 胡德飛, 郭迎慶 申請(qǐng)人:江蘇工業(yè)學(xué)院;河海大學(xué)常州校區(qū)