渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的分离去除系统及方法

技术领域

本发明属于生活垃圾渗滤液浓缩液处理技术领域，涉及一种渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的分离去除系统及方法。

背景技术

生活垃圾的处理会产生渗滤液，垃圾产量不断上升，驱动了渗滤液的产生量持续增长，其增长空间之巨大对处理提出了更高的要求。填埋场渗滤液处理技术主要包括生物处理技术和物化处理技术。根据垃圾填埋场的年龄和腐殖化程度，可将渗滤液分为新鲜渗滤液和老龄渗滤液。由于生物处理依靠微生物的新陈代谢去除渗滤液中有机物，因而主要适用于可生化性好的新鲜渗滤液，具有处理效果好、成本低的优点。而物化处理更加简单、高效，且适用于难以被生物降解的渗滤液，常用于预处理和深度处理过程。然而，目前的渗滤液处理过程中，由于膜工序的原因，最终会带来浓缩液的问题。

浓缩液通常回灌到垃圾填埋场，但是长期回灌之后，对后续膜处理的压力也越来越大，成本越来越高。浓缩液中含有的-COOH、-OH、C＝C等特征官能团具有发生自由基聚合反应的特性，在一定外界条件下，可实现聚合或絮凝反应，实现其中大分子有机污染物的有效分离。但由于浓缩液中腐殖酸含量较低，直接使用浓缩液原液进行聚合反应的效果不明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的分离去除系统及方法，能够实现生活垃圾渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的去除。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的分离去除系统，该系统包括依次相连的浓缩液储液箱、絮凝单元、膜浓缩单元及聚合反应单元。

进一步地，所述的絮凝单元包括依次相连的絮凝池、上清液收集池及第一高压泵，所述的絮凝池与浓缩液储液箱相连，所述的第一高压泵与膜浓缩单元相连。

进一步地，所述的膜浓缩单元包括依次相连的进水控制箱、初滤膜、第二高压泵、纳滤膜及反渗透膜，所述的进水控制箱与絮凝单元相连，所述的反渗透膜与聚合反应单元相连。初滤膜选用普通滤膜。进水控制箱的底部设有进水口。

进一步地，该系统还包括清水池，所述的反渗透膜的污水出液口与聚合反应单元相连，所述的反渗透膜的清水出液口与清水池相连。污水出液口及清水出液口均设置在反渗透膜的底部。

进一步地，所述的浓缩液储液箱内设有浮球。

优选地，所述的进水控制箱与浮球相连，并且进水控制箱能够调节高压泵的工作功率。

进一步地，所述的聚合反应单元包括与膜浓缩单元相连通的聚合反应釜以及与聚合反应釜相适配的电控机构。聚合反应釜包括反应釜本体和反应釜支架。

进一步地，所述的聚合反应釜上设有流量调节阀，所述的聚合反应釜的内部设有搅拌器及电加热器。

进一步地，所述的电控机构包括pH传感器、转速调节器以及分别与电加热器、pH传感器、转速调节器电连接的处理器。

优选地，上清液收集池、第一高压泵与膜浓缩单元之间依次用水管连接，聚合反应单元与膜浓缩单元的污水出液口用水管连接，清水池与膜浓缩单元的清水出液口用水管连接。

基于所述系统的渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的分离去除方法，该方法包括以下步骤：

1)将浓缩液储液箱中的渗滤液浓缩液通入至絮凝单元中，加入絮凝剂进行絮凝反应，得到上清液；

2)将上清液通入至膜浓缩单元中进行过滤浓缩，得到的浓缩液通入至聚合反应单元中进行聚合反应。

进一步地，步骤2)中，所述的过滤依次包括初滤、纳滤及反渗透过滤。其中，初滤主要为了除去未沉降的絮凝物，纳滤和反渗透过滤是将大分子污染物截留后，使出水达标排放。

分离去除方法具体包括以下步骤：

(a)将生活垃圾渗滤液浓缩液置于浓缩液储液箱中，之后通入絮凝池，加入絮凝剂进行絮凝反应；

(b)絮凝反应结束后，上清液流入上清液收集池；

(c)上清液通过第一高压泵加压后经过进水控制箱的进水口进入膜浓缩单元中，流经进水控制箱后送入初滤膜中初次过滤，过滤后的液体经过第二高压泵依次送入纳滤膜和反渗透膜过滤；

(d)过滤产生的清水通过清水出液口送入清水池，污水通过污水出液口送入聚合反应釜；

(e)反应液体在聚合反应釜中进行聚合反应，反应结束后，产物送入产物池。

其中，生活垃圾渗滤液浓缩液的水质特征无特别要求。

本发明首先通过絮凝处理，加入絮凝剂使浓缩液中的其他物质沉降，并使浓缩液中腐殖酸分解成甲醇等小分子；随后进行聚合反应将剩余未被水解的腐殖酸聚合成大分子有机物，结束后都可作为碳源进行回收利用，改善了浓缩液的处理效果。

与现有技术相比，本发明基于浓缩液中含有的-COOH、-OH、C＝C等特征官能团具有发生自由基聚合反应特性，在聚合单体、引发剂和交联剂的存在下，可实现聚合反应，通过将絮凝与自由基聚合技术进行组合，能够无间断地处理浓缩液，实现生活垃圾渗滤液浓缩液的处理及资源化，且将工艺进行组合后设备占地面积小，流程简单，有效降低处理的二次成本。

附图说明

图1为本发明中分离去除系统的结构示意图；

图中标记说明：

1—浓缩液储液箱、2—絮凝池、3—上清液收集池、4—第一高压泵、5—进水控制箱、6—初滤膜、7—第二高压泵、8—纳滤膜、9—反渗透膜、10—清水池、11—浮球、12—聚合反应釜、13—搅拌器、14—电加热器、15—pH传感器、16—流量调节阀、17—转速调节器、18—处理器、19—产物池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的分离去除系统，包括依次相连的浓缩液储液箱1、絮凝单元、膜浓缩单元及聚合反应单元。

其中，絮凝单元包括依次相连的絮凝池2、上清液收集池3及第一高压泵4，絮凝池2与浓缩液储液箱1相连，第一高压泵4与膜浓缩单元相连。

膜浓缩单元包括依次相连的进水控制箱5、初滤膜6、第二高压泵7、纳滤膜8及反渗透膜9，进水控制箱5与絮凝单元相连，反渗透膜9与聚合反应单元相连。该系统还包括清水池10，反渗透膜9的污水出液口与聚合反应单元相连，反渗透膜9的清水出液口与清水池10相连。浓缩液储液箱1内设有浮球11。

聚合反应单元包括与膜浓缩单元相连通的聚合反应釜12以及与聚合反应釜12相适配的电控机构。聚合反应釜12上设有流量调节阀16，聚合反应釜12的内部设有搅拌器13及电加热器14。电控机构包括pH传感器15、转速调节器17以及分别与电加热器14、pH传感器15、转速调节器17电连接的处理器18。

基于该系统的渗滤液浓缩液中大分子有机污染物的分离去除方法，包括以下步骤：

(a)将生活垃圾渗滤液浓缩液50L加入至浓缩液储液箱1中，之后通入至絮凝池2中，按照3-巯丙基三甲氧基硅烷、N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺＝4:6的重量比添加总量0.1875L的药剂，添加后搅拌均匀，之后静置24h；过滤后加入0.375L聚合氯化铝，35℃水浴加热5min，使药剂充分溶解，之后先在300r/min下搅拌5min，再在120r/min下搅拌5min，之后静置至沉淀稳定。经过上述处理后，通过仪器测量可得：浓缩液原液的色度为200，COD为4932mg/L。絮凝后污水的色度降低至10-20，COD升高至6500-8000mg/L。色度降低说明通过絮凝处理能够有效地降低浓缩液中的有机污染物，COD升高是因为加入了有机药剂3-巯丙基三甲氧基硅烷和N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，并且浓缩液中的腐殖酸被有机药剂水解成其他小分子物质，为碳源的回收提供保障。

(b)将絮凝反应结束后的上清液通入至上清液收集池3中。

(c)上清液通过第一高压泵4加压后经过进水控制箱5的进水口进入膜浓缩单元，在工作电压为220V，纯水率为0.68的工作环境下，流经进水控制箱5后送入初滤膜6中初次过滤，过滤后的液体经过第二高压泵7依次送入纳滤膜8和反渗透膜9过滤；

(d)过滤产生的30L清水通过清水出液口送入清水池10，20L污水通过污水出液口送入聚合反应釜12；

(e)污水在聚合反应釜12中，按污水:2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠:丙烯酰胺＝5:9:6的质量比，添加54g 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠和36g丙烯酰胺，在pH为9、75℃加热搅拌下，加入2.4g过硫酸铵和1.2g亚硫酸氢钠作为反应的引发剂，于70℃反应2.5-3h，生成含有腐殖酸-丙烯酰胺-丙磺酸钠的接枝共聚物的产物溶液。反应结束后，将产物溶液送入产物池19。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。