專利名稱：一種調控形成類水滑石化合物深度處理滲濾液尾水的方法
技術領域：
本發明涉及一種調控形成類水滑石化合物深度處理生活垃圾滲濾液生化尾水的方法，屬廢水處理及環境保護工程技術領域。
背景技術：
垃圾填埋是一種已經廣泛應用的垃圾處理處置方式，但在填埋過程中和填埋場封場后都會伴隨著垃圾滲濾液的產生。滲濾液有機濃度高、性質多變、組分復雜，如果不經處理直接排放，將嚴重污染地下水、地表水和周圍環境，所以對其進行妥善的處理是十分必要的。目前，我國針對生活垃圾填埋場滲濾液的處理一般采用生物處理法，但經過生物處理后的滲濾液(即滲濾液尾水)中污染物含量仍然較高，尾水的化學需氧量(COD)在30(Tl000mg/L之間，氨氮在10(T500 mg/L之間，同時含有多種難以生物降解的有機物，大量的無機鹽以及復雜的絡合物和螯合物，還無法滿足我國污水排放標準的要求。因此尋求適宜的深度處理方法已經成為技術研究的重點。對滲濾液的物理化學處理方法不受水質水量變動的影響，出水水質比較穩定，尤其是對B0D/C0D (即生物需氧量與化學需氧量的比值)較小(0.071.2)難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好地處理效果。近年來研究發現，吸附法對于生物法難以處理的金屬離子、無機陰離子和難降解的有機物等有較好的去除效果，從而在理論上為垃圾滲濾液尾水的吸附法處理提供了基礎。目前，在吸附法處理滲濾液的實際研究中所應用的吸附劑有活性炭吸附及礦物吸附劑，主要包括硅藻土、膨潤土、土壤、蒙脫石、高嶺石、沸石、粉煤灰、活性污泥和赤泥等，及高分子吸附劑，如樹脂等。然而，因為垃圾滲濾液尾水本身的復雜性和特性，目前普遍采用的吸附劑對滲濾液尾水中的C0D、氨氮等指標的去除效果欠佳，并且吸附劑本身和再利用的成本過高，也制約了吸附處理法在垃圾滲濾液尾水中的應用。所以開發一種去除效果優良、廉價并且可持續使用的吸附方法具有很大的現實意義。但是，此種方法仍未見報道。

發明內容
本發明的目的在于針對垃圾滲濾液尾水本身的復雜性和特點，采用普通廉價的原料，在該體系中調控形成一種效果優良并且可以循環利用的吸附劑。本發明的又一目的是提供一種深度處理垃圾滲濾液生化尾水的物化方法。本發明一種調控形成類水滑石化合物深度處理垃圾滲濾液尾水的方法，其特征在于具有以下的步驟和方法
a.首先，對垃圾滲濾液生化尾水水質進行分析，了解滲濾液尾水中Ca2+、Al3+及Cl'S042_的濃度。本方法的處理對象針對一般的滲濾液生化尾水，條件是COD濃度為30(Tl200mg/L，pH介于6.0 8.0之間，Ca2+濃度為50 1000 mg/L，Al3+濃度為I 1000 mg/L，CF濃度為5(T2000 mg/L，S042_濃度為5(T2000 mg/L，并且一般Ca2+與Al3+的摩爾濃度之和遠小于 Cl—和S042_的摩爾濃度之和；b.其次，向待處理的滲濾液尾水體系中補充鈣和鋁化合物，控制所補充的含鈣化合物在滲濾液尾水中溶出的Ca2+與滲濾液尾水中本來存在的Ca2+濃度之和，與尾水中SO廣的摩爾比介于2. (T5. 0之間，并與尾水中Cl—的摩爾比介于I. (T3. 0之間；同時控制補充鈣化合物在滲濾液尾水中溶出的Ca2+與滲濾液尾水中本來存在的Ca2+摩爾濃度之和，比補充鋁化合物在滲濾液尾水中溶出的Al3+與滲濾液尾水中本來存在的Al3+摩爾濃度之和的比值在
I.(T3. 0之間；投加的含鈣和鋁化合物即包括含鈣和鋁的固體，也包括含鈣和鋁的溶液；其中投加的鈣和鋁化合物可以是鈣鹽和鋁鹽，也可以是鈣氧化物和鋁氧化物，或他們的混合物；除此之外，還包括同時含有鈣和鋁的廉價水泥材料，如硅酸鹽水泥、高鋁水泥、鋁酸三鈣(c3a)、鋁酸二鈣(c2a)、鋁酸鈣(CA)中的任一種；其中，在補充含Cr或so42_的鈣鹽、鋁鹽時，需將該鹽類溶解產生的Cl—或SO42-考慮在尾水中Cl-或SO42-的濃度范圍內；從而補充所需Ca2+和Al3+的濃度，以調控形成Ca-Al-LDH化合物；
c.再次，添加堿性物質，控制體系初始反應的pH為8 13，隨后將反應漿體在常壓及 15^80 °C條件下水浴或氣浴振蕩6 80 h，使反應均勻進行，隨后進行固液分離；添加的堿性物質包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、石灰或石灰質材料中的任一種；其中若使用石灰或石灰質材料需要將其在滲濾液尾水中可溶出Ca2+濃度考慮在補充的含鈣化合物可溶出Ca2+濃度的范圍內，進而控制好補充的含鋁化合物的量；振蕩一定時間后，將漿體經過多次抽濾洗滌即可得到吸附了滲濾液尾水體系污染物后的吸附劑產物；經過處理后的滲濾液尾水中化學需氧量(COD)與總有機碳(TOC)的去除率達到30 90%，總氮(TN)、硝酸鹽氮(NCV-N)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)和氨氮(NH3-N)的去除率達到20 80%，總磷(TP)的去除率達到40 100%，CF的去除率在10 80%左右，SO/—的去除率達到50 100% ；
d.最后，將吸附了滲濾液尾水體系污染物后的吸附劑產物(即固液分離后的固體產物)在40(T60(TC下煅燒6 10 h，將廣30 g/L煅燒產物重新投入待處理的滲濾液尾水體系或者經過調理形成Ca-Al-LDH化合物處理一次后的滲濾液出水中，控制反應的pH為8 13，在常壓及15 80°C條件下水浴或氣浴振蕩6 80 h，使反應均勻進行后固體分離，可實現Ca-Al-LDH的再生；同時可進一步去除滲濾液生化尾水中的污染物,對COD的去除率可達到20^80%,滲濾液中的NO3' NO2' Cl' SO廣也由于吸附劑的重構而有不同程度的減少。本發明方法的原理及機理敘述如下
本發明方法的原理為共沉淀法合成類水滑石吸附劑的過程。本發明中，通過二價金屬陽離子Ca2+和三價金屬陽離子Al3+的補充，同時調控體系的pH值，在一定的壓強及反應溫度下，與滲濾液尾水體系中大量復雜的陰離子(包括無機陰離子，如Cl—、SO42' CO/—等以及一些競爭性較強的有機陰離子)達到共沉淀，形成Ca-Al-LDH層狀類水滑石吸附劑。其中控制Ca2+與S042_的摩爾比是為了避免鈣礬石的產生，以免調理形成的LDH含有雜質；控制Ca2+與Cl—的摩爾比是為了保證體系中有Ca-Al-LDH產生。在吸附劑形成的同時對滲濾液尾水中的污染物進行層間及表面吸附，從而降低各項檢測指標。該吸附劑的形成過程可以用下列式子來表示
Ca2+ +Al3+ +OF +An^ [Ca2VxAl3+x (OH) 2]x+ (A nO x/n*mH20
其中，An_代表滲濾液尾水體系中大量復雜的陰離子。同時，補充的鈣鹽、鋁鹽或者含鈣、含鋁的氧化物、氫氧化物等本身就是良好的沉淀劑、絮凝劑，可在調理形成Ca-Al-LDH對污染物去除的同時進一步強化去除效果。
最后，利用類水滑石化合物的記憶效應，將得到的類水滑石吸附劑在馬弗爐中煅燒，使之脫去層間的陰離子、層板羥基水和所吸附的有機物，形成含鈣、含鋁氧化物及鈣、鋁復合氧化物，將其重新投入到待處理的滲濾液尾水中，或投入到已經經過調理形成Ca-Al-LDH化合物處理一次后的滲濾液出水中進行二次處理，利用體系復雜的陰離子進行該吸附劑結構的重新構建，進一步降低滲濾液尾水體系中各項污染物的檢測指標。本發明的特點和優點如下所述
本發明中采用的用于提供含鈣、含鋁化合物所需要的材料可使用各種易得到的、能提供可溶性鈣、鋁的化學試劑以及天然礦物等，也可以使用廉價的水泥基材料(例如高鋁水泥等)以及一些粘土材料。使用兩種源料的同時充分利用滲濾液尾水中的復雜陰離子污染物， 在一定條件下合成一種可循環利用的Ca-Al-LDH吸附劑，降低滲濾液尾水中各項污染物指標，進而實現廢物資源化再生利用的目的；不但能獲得吸附劑，而且能緩解環境污染，實現廉價材料的高附加值應用。


圖I為所得產物Ca-Al-LDH的X射線衍射譜圖
圖2為本發明所得吸附劑吸附滲濾液尾水中污染物后產物的紅外譜2中，出現了 Ca-Al-LDH化合物的紅外特征吸收峰，3463CHT1處吸收峰對應的是結構水中的O-H振動，1655cm-1處吸收峰為層間水的振動，且在713、542 1^處吸收峰為層板中金屬氧的振動；同時，圖中也出現了該LDH化合物所吸附的部分有機物及一些無極陰離子基團的特征峰，在145^873(^1出現了強烈的CO廣振動峰，IliecnT1出現了 S042_的振動峰，1508cm-1出現了 NO2的振動峰，1647,972cm-1出現了不飽和烴基C-H的振動峰，1015cm-1出現了醚中C-O-C的振動峰，672CHT1出現了苯的C-H的振動峰。圖3為經過煅燒后產物再生Ca-Al-LDH的X射線衍射譜圖。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例進一步說明于后 實施例I
本實施例的過程和步驟如下所述
上海市某填埋場經生物處理單元處理后的滲濾液難降解尾水水質指標如表I。表I滲濾液尾水水質指標(mg/L)
權利要求
1.一種調控形成類水滑石化合物深度處理垃圾滲濾液尾水的方法，其特征在于具有以下的步驟和方法 a.首先，對垃圾滲濾液生化尾水水質進行分析，了解滲濾液尾水中Ca2+、Al3+及Cl'S042_的濃度； 本方法的處理對象針對一般的滲濾液生化尾水，條件是COD濃度為30(Tl200 mg/L，pH介于6. 0 8. 0之間，Ca2+濃度為50 1000 mg/L，Al3+濃度為I 1000 mg/L，Cr濃度為50 2000mg/L，S042_濃度為5(T2000 mg/L，并且一般Ca2+與Al3+的摩爾濃度之和遠小于Cl_和S042_的摩爾濃度之和； b.其次，向待處理的滲濾液尾水體系中補充鈣和鋁化合物，控制所補充的含鈣化合物在滲濾液尾水中溶出的Ca2+與滲濾液尾水中本來存在的Ca2+濃度之和，與尾水中SO廣的摩爾比介于2. (T5. 0之間，并與尾水中Cl—的摩爾比介于I. (T3. 0之間；同時控制補充鈣化合物在滲濾液尾水中溶出的Ca2+與滲濾液尾水中本來存在的Ca2+摩爾濃度之和，比補充鋁化合物在滲濾液尾水中溶出的Al3+與滲濾液尾水中本來存在的Al3+摩爾濃度之和的比值在I.(T3. 0之間；投加的含鈣和鋁化合物即包括含鈣和鋁的固體，也包括含鈣和鋁的溶液；其中投加的鈣和鋁化合物可以是鈣鹽和鋁鹽，也可以是鈣氧化物和鋁氧化物，或他們的混合物；除此之外，還包括同時含有鈣和鋁的廉價水泥材料，如硅酸鹽水泥、高鋁水泥、鋁酸三鈣(c3a)、鋁酸二鈣(c2a)、鋁酸鈣(CA)中的任一種；其中，在補充含Cr或so42_的鈣鹽、鋁鹽時，需將該鹽類溶解產生的Cl—或SO42-考慮在尾水中Cl-或SO42-的濃度范圍內；從而補充所需Ca2+和Al3+的濃度，以調控形成Ca-Al-LDH化合物； c.再次，添加堿性物質，控制體系初始反應的pH為8 13，隨后將反應漿體在常壓及.15^80 °C條件下水浴或氣浴振蕩6 80 h，使反應均勻進行，隨后進行固液分離；添加的堿性物質包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、石灰或石灰質材料中的任一種；其中若使用石灰或石灰質材料需要將其在滲濾液尾水中可溶出Ca2+濃度考慮在補充的含鈣化合物可溶出Ca2+濃度的范圍內，進而控制好補充的含鋁化合物的量；振蕩一定時間后，將漿體經過多次抽濾洗滌即可得到吸附了滲濾液尾水體系污染物后的吸附劑產物；經過處理后的滲濾液尾水中化學需氧量(COD)與總有機碳(TOC)的去除率達到30 90%，總氮(TN)、硝酸鹽氮(NCV-N)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)和氨氮(NH3-N)的去除率達到20 80%，總磷(TP)的去除率達到40 100%，CF的去除率在10 80%左右，SO/—的去除率達到50 100% ； d.最后，將吸附了滲濾液尾水體系污染物后的吸附劑產物(即固液分離后的固體產物)在40(T60(TC下煅燒6 10 h，將1 30 g/L煅燒產物重新投入待處理的滲濾液尾水體系或者經過調理形成Ca-Al-LDH化合物處理一次后的滲濾液出水中，控制反應的pH為8 13，在常壓及15 80°C條件下水浴或氣浴振蕩6 80 h，使反應均勻進行后固體分離，可實現Ca-Al-LDH的再生；同時可進一步去除滲濾液生化尾水中的污染物,對COD的去除率可達到.20^80%,滲濾液中的NO3' NO2' Cl' SO廣也由于吸附劑的重構而有不同程度的減少。
全文摘要
本發明涉及一種調控形成類水滑石化合物深度處理垃圾滲濾液尾水的方法，屬廢水處理及環境保護工程技術領域。本發明方法是向待處理的滲濾液尾水體系中補充含Ca2+和含Al3+化合物，控制滲濾液尾水體系中的Ca2+與SO42-的摩爾濃度比介于2.0~5.0之間，與Cl-的摩爾濃度比介于1.0~3.0之間；同時控制滲濾液尾水體系中Ca2+與Al3+的摩爾濃度比在1.0~3.0之間，控制體系初始pH8~13與反應溫度15~80oC，在常壓下水浴或氣浴振蕩6~80h，在振蕩過程中充分利用滲濾液尾水中的陰離子逐漸形成一種吸附劑，振蕩結束后，固體分離后得到吸附了滲濾液尾水中污染物后的固體吸附劑產物，最后煅燒再生循環利用。經過處理后的滲濾液COD、TOC去除率達到30~90%，TN、TP、Cl-和SO42-等也有較好的去除效果。本發明具有原料廉價、處理過程簡單、去除效果好、可控性強且可以循環利用的優點，在該體系中合成吸附劑材料的同時，緩解環境污染，實現廉價材料的高附加值應用。
文檔編號C02F1/28GK102674515SQ201210154269
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者余穎, 馮淋淋, 吳岳英, 周吉峙, 朱明英, 王琳, 竇麗, 錢光人 申請人:上海大學