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CN115259484A - 一种垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统 - Google Patents

一种垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统 Download PDF

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CN115259484A
CN115259484A CN202210300061.4A CN202210300061A CN115259484A CN 115259484 A CN115259484 A CN 115259484A CN 202210300061 A CN202210300061 A CN 202210300061A CN 115259484 A CN115259484 A CN 115259484A
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苑志华
杨浩然
郑煜铭
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Institute of Urban Environment of CAS
Original Assignee
Institute of Urban Environment of CAS
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Abstract

本发明涉及一种垃圾渗滤液膜浓缩液的处理系统,主要包括:强化混凝系统、缓冲盐去除系统、有机物电荷中和系统、无机盐回收和同步资源化系统、以及出水处理系统;垃圾渗滤液膜浓缩液首先通过强化混凝去除部分有机物后,再去除浓缩液中的缓冲盐,其出水中的有机物再经过电荷中和,降低其对无机盐回收的影响;经过处理后的浓缩液进入双极膜电渗析,进行无机盐高效分离和回收,并同步制备无机酸碱,达到无机盐资源化的目的;经过去除无机盐后的膜浓缩液,再经过高级氧化和生物法处理后达标排放。

Description

一种垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统
技术领域
在本发明涉及一种垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,属环保技术领域。
背景技术
垃圾渗滤液的常规处理手段主要为:预处理–膜生物反应器–纳滤–反渗透,其中膜浓缩液一般采取回灌至垃圾填埋场的方式处理,但随着回灌次数和时间的不断增加,无机盐和难降解有机物等在填埋场中不断累积,导致渗滤液盐度不断升高,进而严重影响渗滤液的生物处理系统和膜处理系统。新修订的《生活垃圾填埋场污染控制标准》指出:“膜浓缩液应单独处理,不得回灌生活垃圾填埋场或进入污水集中处理设施”,同时在编制说明中指出:“浓缩液妥善处理难,目前市场上鲜有稳定运行的处理浓缩液的工程案例”。如何有效处理该类废水,已成为我国垃圾填埋场普遍面临的技术难题和瓶颈问题。
垃圾渗滤液膜浓缩液含有渗滤液中绝大部分的无机盐以及有机物,属于高盐有机废水。膜浓缩液蒸发处理除了建设和运营成本过高之外,还面临着设备结垢和腐蚀严重等问题,更为关键的是蒸发技术无法分离无机盐和有机物,所形成的混合无机杂盐和有机物的固体废弃物处理和处置困难。生物法作为处理有机物的常规手段用于膜浓缩液处理时效率极低,这是因为膜浓缩液中较高的盐分会抑制乃至杀死微生物,导致生物法无法有效处理膜浓缩液。高级氧化是通过产生羟基自由基(·OH)对废水中的难降解物质进行氧化分解,但是,处理膜浓缩液时,浓缩液中的盐分尤其是Cl,会对羟基自由基(·OH)的产生过程造成影响,从而导致氧化效率低。因此,目前处理垃圾渗滤液膜浓缩液的方法,都存在着成本高、盐和有机物无法有效分离以及回收杂盐的再处理等问题。现阶段,填埋场每年产生大量膜浓缩液,因缺少有效的处理技术而成为了我国普遍存在的行业难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统。针对目前垃圾渗滤液膜浓缩液处理方法的缺陷,通过强化混凝系统、缓冲盐去除系统、有机物电荷中和系统、无机盐回收和资源化系统组合,在处理浓缩液脱盐的同时获得相应的酸和碱,从而达到截留有机物以及资源回收利用的目的。处理后的膜浓缩液由于盐度降低,经过高级氧化和生物处理后可进行达标排放。
本发明的技术原理是:垃圾渗滤液膜浓缩液中的有机物大多为带负电的有机物,这类物质溶于水中会发生去质子化现象,表面的羟基和羧基失去质子,导致其带负电荷。然而,有机物在电渗析中的迁移方式主要包括:电场力迁移和自由扩散,其中电场力迁移为主要方式。本发明先通过强化混凝去除部分有机物,保护后续的膜系统,而后通过吹脱、酸碱度调节的方法去除废液中的缓冲盐,减少其对有机物电荷中和系统的影响;其出水通过添加金属离子进行络合反应或者通过酸碱调节使有机物质子化,减少有机物在双极膜电渗析过程中的跨膜传输;调节好的溶液引入双极膜电渗析装置,对废液中的无机盐进行分离和回收,并获得相应的酸碱;此时,脱盐室出水的有机物含量不变但含盐量大幅降低,可经过高级氧化和生物法处理,处理后的出水即可达标排放。
双极膜电渗析技术是将双极膜与阴阳离子交换膜结合使用的技术。其中,双极膜是由阳离子交换层、阴离子交换层以及中间的界面亲水层复合而成。当在双极膜两侧施加反向电压时,带电离子分别通过阳离子交换层与阴离子交换层向外界扩散,使中间的界面亲水层形成高电势梯度并电解水,产生的H+与OH在电场力作用下,迁移至外围溶液。同时,废水中的阴离子和阳离子在电场力作用下选择性透过离子交换膜,并与双极膜产生的H+与OH形成对应的酸和碱,从而同时达到废水脱盐和盐资源化的目的。该资源化系统可以在处理浓缩液的同时进行盐分的回收并获得无机酸碱。
双极膜电渗析内部结构如图2所示,膜堆组件由双极膜(BPM)、阴离子交换膜(AEM)、阳离子交换膜(CEM)组成三室结构,极液为Na2SO4
本发明的操作流程如下:首先通过加入混凝剂去除部分有机物;随后去除缓冲盐;然后,进行酸度调节,将浓缩液的pH调至1-6。随后,进入双极膜电渗析装置的脱盐室。随后调节电压到最佳范围,进行无机盐的回收和资源化处理。脱盐室出水经过高级氧化和生物处理后达标排放。
本发明采取上述技术具备的优点有:
(1)本发明首先通过强化混凝的方式,去除了部分有机物,减缓了其对无机盐回收的影响;
(2)本发明通过首先去除缓冲盐,避免了有机物电荷中和时引入过多的酸,从而减少了引入的无机离子;
(3)本发明采用双极膜电渗析处理垃圾渗滤液膜浓缩液,经过参数调控,可以对无机盐和有机物进行高效分离,并回收无机盐同步制备无机酸碱,不仅对无机盐进行了资源化,而且解决了膜浓缩液无机盐和有机物共存带来的处理难题;
(4)无机盐回收并制备的无机酸碱可用于工业园区,并产生一定的经济效益,极大降低处理成本,具有较大的市场应用潜力;
(5)本发明提供的处理工艺可以使膜浓缩液达标排放,突破了膜浓缩处理的瓶颈问题,处理成本低,应用空间大。
附图说明
图1:本发明的系统摘要图,1-垃圾渗滤液膜浓缩液,a-强化混凝,b-缓冲盐去除系统,c-有机物电荷中和系统,d-无机盐回收和同步资源化系统,e-出水处理系统;图2:本发明所用膜组件内部示意图,AEM为阴离子交换膜,CEM为阳离子交换膜,BPM为双极膜;1-极液室,2-脱盐室,3-产酸室,4-产碱室,5-待处理废液进料口,6-产酸室进料口,7-产碱室进料口,8-脱盐液出料口,9-酸产物出料口,10-碱产物出料口;图3:废液中无机盐资源化酸碱产物含量,a为产酸量,b为产碱量;图4 废液中无机盐回收转化率。
具体实例
实施例1
本实例利用上述系统(图1所示),对垃圾渗滤液膜浓缩液进行无机盐高效分离和同步资源化,所用原料为垃圾渗滤液膜浓缩液,盐浓度为30g/L;具体步骤如下:
采用混凝剂去除部分有机物;通过吹脱的方式去除缓冲盐;通过盐酸调节使得有机物电荷呈现中性;随后将出水引入双极膜电渗析装置中,采取三室结构(见图2),在18V施加电压、14cm/s膜表面线速度下对垃圾渗滤液膜浓缩液进行处理。处理结果见图3和4,垃圾渗滤液膜浓缩液的无机盐的转化率达到90%并获得0.4mol/L的酸和碱,具体酸碱产物类型见如表1。
表1
Figure RE-595876DEST_PATH_IMAGE001

Claims (9)

1.一种垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于:包括强化混凝系统、缓冲盐去除系统、有机物电荷中和系统、无机盐回收和资源化系统、出水处理系统;将垃圾渗滤液膜浓缩液经过强化混凝系统,去除浓缩液中部分有机物,再进入缓冲盐去除系统,除去膜浓缩液中的缓冲盐,其出水中的有机物再经过电荷中和,降低其对无机盐回收的影响;经过处理后的浓缩液进入双极膜电渗析,进行无机盐高效分离和回收,并同步制备无机酸碱,达到无机盐资源化的目的;经过去除无机盐后的膜浓缩液,再经过高级氧化和生物法处理后达标排放。
2.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述强化混凝剂可采取聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚丙烯酰胺、明矾、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、硫酸铝。
3.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述缓冲盐去除系统可以采取酸碱调节、气体吹脱、加热的方法去除膜浓缩液中的缓冲盐。
4.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述有机物电荷中和系统,可以选用铜、铁金属络合作用或者调节酸碱度使有机物质子化,最终使其达到有机物的等电点附近。
5.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述无机盐回收和资源化系统,采用双极膜电渗析对无机盐进行高效分离和回收,并同步制备无机酸碱,该设备膜表面线速度为8–16cm/s。
6.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述无机盐回收和资源化系统中双极膜电渗析所施电压为14–22V,接受液采用0–0.1mol/L的无机酸碱。
7.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述无机盐回收和资源化系统中双极膜电渗析的清洗方式采取水洗或酸洗单独或组合清洗方式,酸洗液可采用双极膜电渗析产酸室产生的酸。
8.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述的出水系统采取的高级氧化技术可以是臭氧氧化、芬顿氧化、电化学氧化、超声氧化、光催化氧化、湿式氧化、超临界水氧化;生物法可选用活性污泥法、生物膜法、厌氧生物法。
9.根据权利要求1所述垃圾渗滤液膜浓缩液无机盐回收和同步资源化系统,其特征在于,所述无机盐回收和资源化系统中回收无机酸为盐酸、硫酸、硝酸,或其混合酸,无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾,或其混合碱。
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