一种垃圾渗滤液的处理系统及方法

1.本发明属于垃圾渗滤液处理技术领域，涉及一种垃圾渗滤液的处理系统及方法。


背景技术：

2.垃圾渗滤液常含难以生物降解的有机污染物、氨氮及有毒有害的重金属离子等，对环境以及人体生命安全构成持续性威胁，其产生量逐年攀升，其成分的复杂性与不稳定性亦加深了处理难度。行业内主流的膜过滤工艺能耗高且会产生具有更高处理难度的高浓度浓缩废水，生物工艺长时间运行易失稳，运维成本高。
3.高级氧化工艺(aops)已被广泛研究表明可以通过产生各种活性物质以降解难降解有机物，因此成为国内外学者研究处理诸如垃圾渗滤液等高浓度有机废水的热点方向。高级氧化工艺中，铁基材料激活氧化剂生成以具有极强氧化能力的羟基自由基(
·
oh)、硫酸盐自由基(so-4
·
)为代表的各类活性氧自由基、引发其他活性氧自由基(ros)氧化有机物，以对其实现降解甚至矿化。其优势在于工艺简单和对污染物的有效降解，目前已被广泛研究并应用于处理不同废水流，如制药废水、垃圾渗滤液、纺织工业废水、抗生素和其他难生物降解的有机污染物。近年来，研究人员利用包括光催化、电催化、芬顿法和过硫酸盐氧化在内的高级氧化工艺(aops)可以产生各种活性物质，用于降解难降解有机物的独特优势，将其与传统废水净化方式进行组合利用，实现较为彻底的渗滤液处理，但仍存在着一些固有的局限性，如污泥产生量大、化学药剂用量高以及工作ph范围窄。同时，能量增强型aops可以提高传统方法的处理效率，但能源消耗会增加总体运行成本。
4.对低ph的要求限制了类芬顿氧化法在有机废水处理中的应用，处理后的溶液的酸化和中和作用增加了处理成本，提升了溶液的盐度且引起了污泥的形成。另外，若体系中存在硫化物及氰化物，酸化可能还会导致一些有毒有害的气体释放到环境中。同时，在应用类芬顿反应处理地下水时，在低ph值下可能会激发有毒金属的潜在危害，从而对环境造成二次污染。fe(ii)的回收再利用与从外界连续投加氧化剂的问题也将使反应过程耗费更高的成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种垃圾渗滤液的处理系统及方法，能够快速传质，提高了有机污染物、氨氮、总磷的去除效果和处理效率，且成本低廉，二次污染的产生少，能耗低。
6.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
7.一种垃圾渗滤液的处理系统，包括高频交变磁场感应加热机、感应加热线圈、反应器、用于输送废水的泵体和用于储存废水的废水箱，所述感应加热线圈与所述高频交变磁场感应加热机连接，所述感应加热线圈设于所述反应器外围；
8.所述反应器包括壳体，所述壳体上设有进液口和出液口，所述进液口通过所述泵体与所述废水箱的出水口相接，所述出液口与所述废水箱的进水口相接；所述进液口和所
述出液口之间设有催化网。
9.可选的，所述壳体内设有用于安装催化网的安装架，所述安装架的边缘与所述壳体的内壁相接，所述催化网设于所述安装架上。
10.可选的，所述反应器由石英制得。
11.可选的，所述催化网由具有电磁感应加热性能的金属单质制得。
12.一种垃圾渗滤液处理方法，通过上述的处理系统进行处理，包括以下步骤：
13.对垃圾渗滤液依次进行ph调节和搅拌，得到均匀分散的垃圾渗滤液初始废水；
14.将垃圾渗滤液初始废水置于废水箱中；
15.向反应器中加入氧化剂，开启高频交变磁场感应加热机对垃圾渗滤液初始废水进行处理；
16.静置处理后的废水，取上清液进行膜过滤，得到处理后的出水溶液。
17.可选的，向垃圾渗滤液中添加h2so4溶液与naoh溶液，使垃圾渗滤液的ph调节至7。
18.可选的，高频交变磁场感应加热机的输送电流为3-9安培。
19.可选的，催化网在反应器中废水的浓度为1-5g/l。
20.可选的，氧化剂与废水cod的质量比为5-10:1。
21.可选的，上清液通过0.22μm膜进行过滤。
22.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
23.本发明提供的一种垃圾渗滤液的处理系统及方法，针对以垃圾渗滤液为代表的高浓度有机废水，利用磁性金属单质基底催化网在高频交变磁场中的涡流损失产热，实现固液多相反应的新型传热途径，在通过提高温度提升污染物的降解效率的同时可以减轻能量传递不良和热量消耗现象的问题，利用高级氧化工艺对有机污染物固有的氧化优势实现对垃圾渗滤液中有机污染物质的高效去除，利用反应体系的同步絮凝步骤实现对氨氮、总磷的有效去除；
24.在磁场的作用下，催化网和污染物的电导率、ph值、zeta电位都会发生变化；磁场的影响会增加系统中氢键的数量，促进氢键网络的形成，增强催化网与污染物之间的相互作用；根据质量反应的能量变化理论和磁场动力学，磁场改善cod去除的机理，当废水暴露于磁场时，废水中的有机分子吸收能量，能量增加的分子被诱导激发一种不稳定状态，增加了磁化过程中有机降解的化学反应速率；磁场可以通过加速载流子分离以及1[ho
↑…↓
oh]
→3[ho
↑…↑
oh]和1[hoo
·
↑…↓
·
h]
→3[hoo
·
↑…↑
·
h]的自旋演化，促进自由基的生成；
[0025]
本发明将高频交变磁场、高级氧化工艺耦合的技术应用于垃圾渗滤液的处理，对有机污染物、氨氮、总磷去除性能优异，处理效率高，成本低廉，二次污染的产生少，能耗低。
附图说明
[0026]
图1为本发明实施例提供的一种垃圾渗滤液的处理系统的示意图；
[0027]
图2为图1中反应器的结构图；
[0028]
图3为图2中反应器的剖视图；
[0029]
图4为本发明实施例提供的一种垃圾渗滤液的处理方法反应前后垃圾渗滤液的指标图；
[0030]
图5为本发明实施例提供的一种垃圾渗滤液的处理方法红外热成像仪所示催化网
与溶液的温度对比图；
[0031]
图6为本发明实施例提供的一种垃圾渗滤液的处理方法模拟高浓度印染废水cod处理图；
[0032]
图7为本发明实施例提供的一种垃圾渗滤液的处理方法不同ph条件下腐殖酸的处理效果图。
[0033]
图中：1、高频交变磁场感应加热机；2、感应加热线圈；3、反应器；31、安装架；32、出液口；33、进液口；4、催化网；5、废水箱；51、耐腐蚀硅胶管；52、泵体。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0035]
在本文中所披露范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应该理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0036]
出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有陈述，否则所有表达量、百分数或比例的数字及本说明书和所附权利要求书中所用的其他数值被理解为在所有情况下都由术语“约”修饰。此外，本文公开的所有范围都包括端点在内且可独立组合。
[0037]
实施例一
[0038]
如图1至图7所示，一种垃圾渗滤液的处理系统，包括高频交变磁场感应加热机1、感应加热线圈2、反应器3、用于输送废水的泵体52和用于储存废水的废水箱5，感应加热线圈2与高频交变磁场感应加热机1连接，感应加热线圈2设于反应器3外围。
[0039]
反应器3包括壳体，壳体上设有进液口33和出液口32，进液口33通过泵体52与废水箱5的出水口相接，出液口32与废水箱5的进水口相接，进液口33设于壳体的上端侧壁，出液口32设于壳体的下端侧壁；进液口33和出液口32之间设有催化网4。
[0040]
壳体内设有用于安装催化网的安装架31，安装架31的边缘与壳体的内壁相接，催化网4设于安装架上；反应器3由石英制得；催化网4由具有电磁感应加热性能的金属单质泡沫铁制得。
[0041]
高频交变磁场感应加热机1与感应加热线圈2相连接以构建高频交变磁场区域，高频磁场感应加热通过置于石英制反应器3中的金属单质基底催化网4在高频交变磁场中的磁滞功率损失或涡流损失而产生热量，超越经典“接触”加热中传热速度和溶液沸点的限制，类芬顿反应通过各种类型的金属单质基底磁性催化网4以适应不同类型高浓度有机废水的处理。
[0042]
通过调节废水流量以加快传质、提高废水处理容量与处理效率。
[0043]
反应器3设计尺寸可根据感应线圈的内径进行调整，厚度设置为3mm以充分利用高频交变磁场进行感应加热，同时便于实时直观观察废水的处理情况与催化材料的消耗状况。
[0044]
在距底部2cm处设有放置催化网4的安装架31，通体采用石英制以耐受磁性材料感应加热的高温。在底部与顶部水平位置分别设有直径1cm、长度1cm的进液口33、出液口32，
可通过耐腐蚀硅胶管51与泵体52相连，以促进传质、减少废水处理“死角”。
[0045]
实施例二
[0046]
如图1至图7所示，本实施例提供一种垃圾渗滤液处理方法，该处理方法通过实施例一中的处理系统进行处理，包括以下步骤：
[0047]
s1，首先取4℃冰箱中储存的100ml垃圾渗滤液于100ml烧杯中，将适量浓度为1mol/l的h2so4溶液与浓度为3mol/l的naoh溶液滴加入垃圾渗滤液中，将ph调节至7，使用机械搅拌器于每分钟300转的转速下充分搅拌2min，得到均匀的垃圾渗滤液初始废水；
[0048]
s2，将垃圾渗滤液初始废水置于废水箱5中；
[0049]
s3，向反应器3中加入氧化剂，开启高频交变磁场感应加热机1对垃圾渗滤液初始废水进行处理；催化网4在反应器3中废水的浓度为2g/l，氧化剂过硫酸钠与废水cod的质量比为7:1，氧化剂投加浓度为200mmol/l，电流为3a；
[0050]
s4，处理后的废水静置30min，取上清液经0.22μm膜过滤，得到处理后的出水溶液。
[0051]
图4为反应前后垃圾渗滤液的指标(实验条件：c
氧化剂
＝200mmol/l，c
催化剂
＝2g/l，i＝3a，t＝60min)。本发明的耦合处理技术能在60min内有效去除垃圾渗滤液中的有机污染物、氨氮、总磷，当氧化剂投加量为200mmol/l、催化剂投加量为2g/l、高频加热机电流为3a时，总有机碳(toc)去除率39.4％，氨氮去除率24.8％，总磷去除率86.8％，bod5去除率15.4％。本发明产品可以有效处理高浓度、难生物降解的垃圾渗滤液。
[0052]
图5为红外热成像仪所示催化材料与溶液的温度对比(实验条件：i＝3a，t＝30min)。传统热浴的热活化存在着升温效率慢、温度受限于溶液沸点等局限性，利用电磁能量转换的非接触式加热技术可利用磁性材料在磁场中的涡流损失迅速产热，减少能量损耗。
[0053]
图6为模拟高浓度印染废水cod处理(ph＝3.0，c
氧化剂
＝500mmol/l、c
催化剂
＝1.8g/l)。
[0054]
图7为不同ph条件下本发明技术对腐殖酸的处理效果(实验条件：c
ha
＝100mg/l，c
氧化剂
＝5mmol/l、c
催化剂
＝1g/l，t＝60min)。说明本体系处理效果优于普通加热体系。
[0055]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于，包括高频交变磁场感应加热机、感应加热线圈、反应器、用于输送废水的泵体和用于储存废水的废水箱，所述感应加热线圈与所述高频交变磁场感应加热机连接，所述感应加热线圈设于所述反应器外围；所述反应器包括壳体，所述壳体上设有进液口和出液口，所述进液口通过所述泵体与所述废水箱的出水口相接，所述出液口与所述废水箱的进水口相接；所述进液口和所述出液口之间设有催化网。2.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于：所述壳体内设有用于安装催化网的安装架，所述安装架的边缘与所述壳体的内壁相接，所述催化网设于所述安装架上。3.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于：所述反应器由石英制得。4.根据权利要求1所述的垃圾渗滤液的处理系统，其特征在于：所述催化网由具有电磁感应加热性能的金属单质制得。5.一种垃圾渗滤液处理方法，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述的处理系统进行处理，包括以下步骤：对垃圾渗滤液依次进行ph调节和搅拌，得到均匀分散的垃圾渗滤液初始废水；将垃圾渗滤液初始废水置于废水箱中；向反应器中加入氧化剂，开启高频交变磁场感应加热机对垃圾渗滤液初始废水进行处理；静置处理后的废水，取上清液进行膜过滤，得到处理后的出水溶液。6.根据权利要求5所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：向垃圾渗滤液中添加h2so4溶液与naoh溶液，使垃圾渗滤液的ph调节至7。7.根据权利要求5所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：高频交变磁场感应加热机的输送电流为3-9安培。8.根据权利要求5所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：催化网在反应器中废水的浓度为1-5g/l。9.根据权利要求5所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：氧化剂与废水cod的质量比为5-10:1。10.根据权利要求5所述的垃圾渗滤液处理方法，其特征在于：上清液通过0.22μm膜进行过滤。

技术总结
本发明公开了一种垃圾渗滤液的处理系统及方法，处理系统包括高频交变磁场感应加热机、感应加热线圈、反应器、用于输送废水的泵体和用于储存废水的废水箱，所述感应加热线圈与所述高频交变磁场感应加热机连接，所述感应加热线圈设于所述反应器外围；所述反应器包括壳体，所述壳体上设有进液口和出液口，所述进液口通过所述泵体与所述废水箱的出水口相接，所述出液口与所述废水箱的进水口相接；所述进液口和所述出液口之间设有催化网。本发明能够快速传质，提高了有机污染物、氨氮、总磷的去除效果和处理效率，且成本低廉，二次污染的产生少，能耗低。能耗低。能耗低。


技术研发人员：王大伟 李滢滢 蒋一兰 张世仪 陈圆圆
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/21