一种超临界CO2氧化法处理垃圾渗滤液的方法

本发明涉及污水处理，具体涉及一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法。

背景技术：

1、随着工业的不断发展，国民经济飞速提高，城市化进程不断加快，城市人口急剧增加，城市垃圾总量也随之以每年10％左右的速率增加，且种类亦日趋繁多。当前，垃圾卫生填埋依然是垃圾处理的主要方式，其处理量约占总垃圾量的80％。垃圾在填埋和堆放过程中，由于压实、发酵等物理、生物、化学作用，以及降水和其他外部来水的渗流作用，产生的一种高浓度的包含有机和无机的液体被称为垃圾渗滤液。垃圾渗滤液含有大量的有机污染物、腐殖质、重金属、微生物代谢产物、盐离子等。并具有以下特征：可生化性差，b/c低，有机物浓度高；含无机盐的组分高；随着时间的变化，水质水量变化大；色度高、硬度大；含重金属的浓度高。垃圾渗滤液未经无害化处理，就直接排放到河流、水库等受纳水体中，会严重破坏生态环境。如受纳水体有的用于农田灌溉，严重污染农作物和水生生物，并通过食物链进入到人体中，导致各种疾病；饮用受渗滤液污染的地表水，会严重危害人体健康。同时，渗滤液中含有多种重金属离子，而一些重金属离子在自然环境中几乎不能被降解，在地表水径流中大多不断沉积积累到土壤中，污染土壤。

2、垃圾渗滤液的无害化处理技术一直是困扰着国内外各垃圾填埋场的难题，如果处理不当，将会对垃圾填埋场的周边环境、底层土壤和地下水造成严重污染。目前，垃圾渗滤液处理方法主要有回喷垃圾焚烧、飞灰固化增湿、mvr蒸发法以及高级氧化技术等方法，其中，回喷垃圾焚烧存在减少发电量、锅炉腐蚀和增加飞灰量等缺点；飞灰固化增湿会产生大量飞灰从而增加填埋场渗滤液的处理难度；mvr蒸发技术存在结垢严重现象和蒸发残渣缺乏适宜处置且存在能耗高、投资成本高等缺点；高级氧化技术在组合工艺也存在工艺复杂、运行费用较高等问题。这些方法均尚不能完全高效、经济的去除污染物，在实际应用中还存在许多问题。因此，研究开发这类高浓度难生化处理的废水的净化处理技术使其达标排放是当前废水处理技术研究领域的一个热点和难点。

3、近年来，绿色化学的研究受到人们的普遍重视，绿色化学化工过程研究尚处于理论和实验室探索水平，还不能成为真正意义上的现实生产力。其中，利用超临界co2替代有毒有害的有机溶剂并开展超临界co2中的化学反应研究，已成前沿热点领域。超临界co2具有适中的临界常数(tc＝304.3k，pc＝7.39mpa)、不易与溶质反应、化学性质稳定、无色无臭、无毒不污染环境、无腐蚀性、来源充足等优点，且在较低温度和压力下对大多数有机化合物有很强的溶解能力，对氧也具有很大的溶解度，加之超临界co2相对的低粘度、高扩散系数和高分子能量，使超临界co2中的反应可以形成均相体系，使得原来工艺中的非均相反应变为均相反应，有助于提高反应速率和反应程度。因此，超临界co2在超临界流体技术领域有着广泛的应用前景，加强这方面的研究，合理高效地利用co2对解决能源问题、环境问题和化工问题都具有重大的意义。本发明的发明人团队经过长期研究与总结，试图利用超临界co2作为氧化垃圾渗滤液的反应介质，以期能找到一种环境友好的处理垃圾渗滤液的绿色工艺。

技术实现思路

1、针对目前生活垃圾渗滤液处理方法存在不足之处，本发明提供一种高效、清洁的超临界co2氧化处理垃圾渗滤液的方法。

2、本发明的技术方案：

3、一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，步骤如下：

4、步骤1、对垃圾渗滤液原液进行絮凝沉淀预处理；

5、进一步的，按质量百分比计，向垃圾渗滤液原液中加入占垃圾渗滤液原液5％～10％的聚合氯化铁，搅拌均匀，静置沉降10～25min，利用过滤方法除去沉淀物。

6、絮凝沉淀预处理过程还能够去除入水水质中的颗粒及悬浮物，可防止处理系统的阻塞，提高处理效果。

7、步骤2、超临界co2氧化反应处理

8、向气密性良好的反应釜中通入氮气，排出混杂气体，将絮凝沉淀预处理后的垃圾渗滤液加入到反应釜中，同时通入o2和co2气体，控制反应釜的反应温度，使反应系统处于超临界状态条件下，反应一段时间反应结束后，垃圾渗滤液中的污染物降解无毒害物质，收集反应气相和液相产物并进行分析。

9、进一步的，反应开始之前，打开高压氮气钢瓶出口阀，高压氮气进入反应釜，检查反应釜及各阀门的气密性；在气密性良好的情况下，将絮凝沉淀预处理后的垃圾渗滤液加入到反应釜中；由通气阀分别通入o2和co2气体；打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度保持在设定的反应温度。同时打开水冷装置，对反应釜进行降温；在电加热装置、温控装置和水冷装置共同作用下，当反应釜温度达到设定的反应温度，并稳定后开始计时，在达到设定的反应时间后，反应结束，关闭电加热装置；待反应釜内温度冷却至50℃以下后，收集反应气相和液相产物并进行分析。

10、进一步的，超临界co2氧化反应处理过程中，调节反应釜中的温度为360～440℃；根据渗滤液中cod浓度计算出完全氧化所需的氧气量，根据压力表的读数控制氧化系数为3～7；根据压力表的读数调节co2分压量为0.2～0.6mpa；控制反应时间10～50min。氧化系数按照氧气的实际加入量与进入反应釜的垃圾渗滤液完全氧化需要的理论氧气量的比值计算。

11、进一步的，反应釜中温度通过电加热装置和温控装置控制，使反应系统处于超临界状态条件下，垃圾渗滤液中的高浓度有机物被迅速分解。

12、进一步的，对超临界co2氧化处理后的垃圾渗滤液进行取样分析，由出气阀收集气体，由重铬酸钾滴定法测量cod、纳氏试剂分光光度法测量nh3-n、电感耦合等离子体发射光谱测量液相中金属离子的质量浓度。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

14、本发明利用co2在超临界条件下对大多数有机物和o2均有较强的溶解能力这一特点，在较低温度下对于垃圾渗滤液中难降解有机物均能被高效去除，垃圾渗滤液中的难降解有机物污染物降解为co2、n2、h2o和小分子有机物等无毒害物质，所得出水cod和nh3-n质量浓度均已达到《污水综合排放标准》gb8978-1996中的二级排放标准，工艺简单，可操作性好，出水水质稳定，无二次污染，应用前景极为广阔。且本发明实现了co2的减量化和资源化。

技术特征：

1.一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，按质量百分比计，向垃圾渗滤液原液中加入占垃圾渗滤液原液5％～10％的聚合氯化铁，搅拌均匀，静置沉降10～25min，利用过滤方法除去沉淀物。

3.根据权利要求1所述的一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，絮凝沉淀预处理过程还能够去除入水水质中的颗粒及悬浮物，防止处理系统的阻塞。

4.根据权利要求1所述的一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，反应开始之前，打开高压氮气钢瓶出口阀，高压氮气进入反应釜，检查反应釜及各阀门的气密性；在气密性良好的情况下，将絮凝沉淀预处理后的垃圾渗滤液加入到反应釜中；由通气阀分别通入o2和co2气体；打开电加热装置和温控装置，控制反应釜内的温度保持在设定的反应温度；同时打开水冷装置，对反应釜进行降温；在电加热装置、温控装置和水冷装置共同作用下，当反应釜温度达到设定的反应温度，并稳定后开始计时，在达到设定的反应时间后，反应结束，关闭电加热装置；待反应釜内温度冷却至50℃以下后，收集反应气相和液相产物并进行分析。

5.根据权利要求1所述的一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，超临界co2氧化反应处理过程中，调节反应釜中的温度为360～440℃；根据渗滤液中cod浓度计算出完全氧化所需的氧气量，根据压力表的读数控制氧化系数为3～7；根据压力表的读数调节co2分压量为0.2～0.6mpa；控制反应时间10～50min；氧化系数按照氧气的实际加入量与进入反应釜的垃圾渗滤液完全氧化需要的理论氧气量的比值计算。

6.根据权利要求1所述的一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，反应釜中温度通过电加热装置和温控装置控制，使反应系统处于超临界状态条件下，垃圾渗滤液中的高浓度有机物被迅速分解。

7.根据权利要求1所述的一种超临界co2氧化法处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于，对超临界co2氧化处理后的垃圾渗滤液进行取样分析，由出气阀收集气体，由重铬酸钾滴定法测量cod、纳氏试剂分光光度法测量nh3-n、电感耦合等离子体发射光谱测量液相中金属离子的质量浓度。

技术总结
本发明公开了一种超临界CO<subgt;2</subgt;氧化法处理垃圾渗滤液的方法，包括如下步骤：首先对垃圾渗滤液进行絮凝沉淀预处理，向气密性良好反应釜中通入氮气，排出混杂气体，将絮凝沉淀预处理后的垃圾渗滤液加入到反应釜中，同时通入O<subgt;2</subgt;和CO<subgt;2</subgt;气体，控制反应釜的反应温度，使反应系统处于超临界状态条件下，反应结束后垃圾渗滤液中的污染物降解为CO<subgt;2</subgt;、N<subgt;2</subgt;和H<subgt;2</subgt;O等无毒害物质。本发明充分利用CO<subgt;2</subgt;在超临界条件下对大多数有机物和O<subgt;2</subgt;均有较强的溶解能力这一特点，在较低温度下垃圾渗滤液中的COD、NH<subgt;3</subgt;‑N、重金属离子等污染物均能被高效去除，反应迅速，出水无色透明，无二次污染，应用前景极为广阔。且本发明实现了CO<subgt;2</subgt;的减量化和资源化。

技术研发人员：李爱民,代舒珍
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25