[0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0017] 生活垃圾渗滤液采样与基本性质说明:试验用生活垃圾渗滤液取自连云港市海州区青城山生活垃圾卫生填埋场。该批次城市生活垃圾渗滤液的COD质量浓度为1089mg/L,总磷的浓度为187mg/L,氨氮的浓度为856mg/L,汞离子的浓度为0.82mg/L。
[0018] 实施例1
[0019] 垃圾焚烧飞灰与水固液比对所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能影响
[0020] 聚合氯化铁絮凝剂的制备:如图1所示,按照垃圾焚烧飞灰与水固液比分别为0.5:1、0.7:1、0.9:1、1:1、1.5:1、2:1、2.1:1、2.3:1、2.5:1(g:mL)将垃圾焚烧飞灰和水混合,搅拌均匀,得到垃圾焚烧飞灰浆,将垃圾焚烧飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区,在阴阳极分别加入0.05mol/L的氯化钠水溶液至没过样品处置区堆置的垃圾焚烧飞灰浆,启动电源进行电动处置0.5小时,电动过程中样品区加载的电压梯度为0.5V/cm;取废铁渣研磨1小时,得到废铁渣粉,按照废铁渣粉与水固液比0.2:1(g:mL)将废铁渣粉与水混合,搅拌均匀,得到铁基脱氯浆,将电动过程中阳极产生的气体通入到铁基脱氯浆中,得氯载铁基浆;电动处置后,将阳极电解液与氯载铁基浆混合,搅拌均匀,50℃温度条件下陈化3小时,得到氯铁絮凝浆;将阴极电解液与氯铁絮凝浆混合,搅拌均匀,50℃温度条件下陈化3小时,烘干,研磨成粉,得到聚合氯化铁絮凝剂。
[0021] 生活垃圾渗滤液处理:用5mol/L硫酸调节生活垃圾渗滤液的pH至1,按照固液比20:1(g:L)称取絮凝剂加入到垃圾渗滤液中,搅拌30分钟,置于离心机中,5000rpm离心5分钟,固液分离,取上清液用于生活垃圾渗滤液中污染物检测。
[0022] 氯含量的测定及垃圾焚烧飞灰氯去除率计算:垃圾焚烧飞灰氯含量按照《建筑用砂》(GB/T 14684‑2011)进行测定。氯去除率按照公式(1)计算,其中RCl为氯去除率,ccl0和cclt分别为电动处置前和处置后的焚烧飞灰中氯含量(mg/L)。
[0023]
[0024] COD浓度检测及COD去除率的计算:渗滤液化学需氧量COD浓度按照国家标准《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(GB 11914‑1989)进行测定。COD去除率按照公式(2)计算,其中RCOD为COD去除率,cc0和cct分别为生活垃圾渗滤液处置前和处置后的COD浓度(mg/L)。
[0025]
[0026] 总磷浓度检测及总磷去除率计算:渗滤液总磷浓度按照标准《水质磷酸盐和总磷的测定连续流动‑钼酸铵分光光度法》(HJ 670‑2013)进行测定。总磷去除率按照公式(3)计算,其中RTP为总磷去除率,cTP0和cTPt分别为生活垃圾渗滤液处置前和处置后的总磷浓度(mg/L)。
[0027]
[0028] 氨氮浓度检测及氨氮去除率计算:渗滤液氨氮的浓度按照《水质氨氮的测定水杨酸分光光度法》(HJ536‑2009)进行测定。氨氮去除率按照公式(4)计算,其中RN为氨氮去除率,cN0为处置前渗滤液中氨氮初始浓度(mg/L),cNt为处理后的渗滤液中氨氮剩余浓度(mg/L)。
[0029]
[0030] 汞离子浓度检测及去除率计算:渗滤液中汞离子浓度按照《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》(HJ 695‑2014)进行测定。汞离子去除率按照公式(5)计算,其中RH为汞离子去除率,cH0为处置前渗滤液中汞离子初始浓度(mg/L),cHt为处理后的渗滤液中汞离子浓度(mg/L)。
[0031]
[0032] 氯、COD、总磷、氨氮、汞离子去除率结果见表1。
[0033] 表1垃圾焚烧飞灰与水固液比对所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能影响[0034]
[0035] 由表1可看出,当垃圾焚烧飞灰与水固液比小于1:1(g:mL)(如表1中,垃圾焚烧飞灰与水固液比=0.9:1、0.7:1、0.5:1(g:mL)时以及表1中未列举的更低比值),垃圾焚烧飞灰过少,孔隙液中可迁移离子减少过快,短时间内电流降低明显且电极水解降低显著,使得氯有效去除的时间变短,阳极电解液中氢离子和氯相关物质及阴极电解液中氢氧根显著减少,导致所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能随着垃圾焚烧飞灰与水固液比减小而显著变差。当垃圾焚烧飞灰与水固液比等于1~2:1(g:mL)(如表1中,垃圾焚烧飞灰与水固液比=1:1、1.5:1、2:1(g:mL)时),垃圾焚烧飞灰和水混合搅拌过程中大量可溶性氯化物溶解到孔隙液中,形成游离态的氯离子。接通电源后,在电迁移作用下氯离子通过样品区向阳极迁移,飞灰孔隙液中的钠离子、钾离子、钙离子向阴极迁移。氯离子在阳极表面失去电子生成氯气、次氯酸和氯酸。电动处置过程中,阴极表面水分子得到电子水解生成氢氧根离子和氢气,阳极表面水分子失去电子水解生成氢离子和氧气。最终,所制备聚合氯化铁絮凝剂实现的飞灰氯去除率均大于89%、渗滤液污染物COD去除率均大于91%、总磷去除率均大于
87%、氨氮去除率均大于85%、汞离子去除率均大于92%。当垃圾焚烧飞灰与水固液比大于
2:1(g:mL)(如表1中,垃圾焚烧飞灰与水固液比=2.1:1、2.3:1、2.5:1(g:mL)时以及表1中未列举的更高比值),垃圾焚烧飞灰过多,样品区飞灰浆电阻显著增加,氯离子溶解迁移阻力加大,水解效率降低,导致所制备聚合氯化铁絮凝剂实现的飞灰氯去除率及渗滤液污染物COD、总磷、氨氮、汞离子去除率均随着垃圾焚烧飞灰与水固液比进一步增加而显著降低。
因此,综合而言,结合效益与成本,当垃圾焚烧飞灰与水固液比等于1~2:1(g:mL)时,最有利于提高所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能。
[0036] 实施例2
[0037] 氯化钠水溶液浓度对所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能影响
[0038] 聚合氯化铁絮凝剂的制备:按照垃圾焚烧飞灰与水固液比2:1(g:mL)将垃圾焚烧飞灰和水混合,搅拌均匀,得到垃圾焚烧飞灰浆,将垃圾焚烧飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区,在阴阳极分别加入0.025、0.035、0.045、0.05、0.275、0.5、0.525、0.55、0.6mol/L的氯化钠水溶液至没过样品处置区堆置的垃圾焚烧飞灰浆,启动电源进行电动处置2小时,电动过程中样品区加载的电压梯度为2V/cm;取废铁渣研磨2小时,得到废铁渣粉,按照废铁渣粉与水固液比0.7:1(g:mL)将废铁渣粉与水混合,搅拌均匀,得到铁基脱氯浆,将电动过程中阳极产生的气体通入到铁基脱氯浆中,得氯载铁基浆;电动处置后,将阳极电解液与氯载铁基浆混合,搅拌均匀,70℃温度条件下陈化7.5小时,得到氯铁絮凝浆;将阴极电解液与氯铁絮凝浆混合,搅拌均匀,70℃温度条件下陈化7.5小时,烘干,研磨成粉,得到聚合氯化铁絮凝剂。
[0039] 垃圾渗滤液处理:用5mol/L硫酸和5mol/L氢氧化钠调节垃圾渗滤液的pH至7,按照固液比20:1(g:L)称取絮凝剂加入到垃圾渗滤液中,搅拌30分钟,置于离心机中,5000rpm离心5分钟,固液分离,取上清液用于垃圾渗滤液中污染物检测。
[0040] 氯含量的测定及垃圾焚烧飞灰氯去除率计算、生活垃圾渗滤液采样与基本性质说明、COD浓度检测及COD去除率的计算、总磷浓度检测及总磷去除率计算、氨氮浓度检测及氨氮去除率计算、汞离子浓度检测及去除率计算均同实施例1,试验结果见表2。
[0041] 表2氯化钠水溶液浓度对所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能影响
[0042]
[0043] 由表2可看出,当氯化钠浓度小于0.05mol/L(如表2中,氯化钠浓度=0.045、0.035、0.025mol/L时以及表2中未列举的更低值),电动启动初期阴阳极电解液中可迁移的离子较少,电动启动慢,电极水解效率低,样品处置区离子迁移阻力大迁移效率低,最终导致所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能随着氯化钠浓度减小而显著变差。当氯化钠浓度等于
0.05~0.5mol/L(如表2中,氯化钠浓度=0.05、0.275、0.5mol/L时),在阴阳极分别加入氯化钠水溶液至没过样品处置区堆置的飞灰浆,这不仅可以提高导电性,而且可以补充一部分氯离子。同时,垃圾焚烧飞灰和水混合搅拌过程中大量可溶性氯化物溶解到孔隙液中,形成游离态的氯离子。接通电源后,在电迁移作用下氯离子通过样品区向阳极迁移,飞灰孔隙液中的钠离子、钾离子、钙离子向阴极迁移。氯离子在阳极表面失去电子生成氯气、次氯酸和氯酸。电动处置后将全部阳极电解液与氯载铁基浆混合,陈化过程中阳极电解液中的氢离子可进一步加速废铁渣溶解,而阳极电解液中的次氯酸酸和氯酸可将零价铁和二价铁进一步氧化为三价铁,从而生成更多的三氯化铁。最终,所制备聚合氯化铁絮凝剂实现的飞灰氯去除率均大于93%、渗滤液污染物COD去除率均大于95%、总磷去除率均大于92%、氨氮去除率均大于90%、汞离子去除率均大于94%。当氯化钠浓度大于0.5mol/L(如表2中,氯化钠浓度=0.525、0.55、0.6mol/L时以及表2中未列举的更高值),所制备聚合氯化铁絮凝剂实现的飞灰氯去除率及渗滤液污染物COD、总磷、氨氮、汞离子去除率均随着氯化钠浓度进一步增加变化不显著。因此,综合而言,结合效益与成本,当氯化钠浓度等于0.05~0.5mol/L时,最有利于提高所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能。
[0044] 实施例3
[0045] 电压梯度对所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能影响
[0046] 聚合氯化铁絮凝剂的制备:按照垃圾焚烧飞灰与水固液比2:1(g:mL)将垃圾焚烧飞灰和水混合,搅拌均匀,得到垃圾焚烧飞灰浆,将垃圾焚烧飞灰浆倒入电动反应槽的样品处置区,在阴阳极分别加入0.5mol/L的氯化钠水溶液至没过样品处置区堆置的垃圾焚烧飞灰浆,启动电源进行电动处置3.5小时,电动过程中样品区加载的电压梯度为分别为0.25V/cm、0.35V/cm、0.45V/cm、0.5V/cm、2V/cm、3.5V/cm、3.6V/cm、3.8V/cm、4V/cm;取废铁渣研磨3小时,得到废铁渣粉,按照废铁渣粉与水固液比1.2:1(g:mL)将废铁渣粉与水混合,搅拌均匀,得到铁基脱氯浆,将电动过程中阳极产生的气体通入到铁基脱氯浆中,得氯载铁基浆;
电动处置后,将阳极电解液与氯载铁基浆混合,搅拌均匀,90℃温度条件下陈化12小时,得到氯铁絮凝浆;将阴极电解液与氯铁絮凝浆混合,搅拌均匀,90℃温度条件下陈化12小时,烘干,研磨成粉,得到聚合氯化铁絮凝剂。
[0047] 垃圾渗滤液处理:用5mol/L氢氧化钠调节垃圾渗滤液的pH至13,按照固液比20:1(g:L)称取絮凝剂加入到垃圾渗滤液中,搅拌30分钟,置于离心机中,5000rpm离心5分钟,固液分离,取上清液用于垃圾渗滤液中污染物检测。
[0048] 氯含量的测定及垃圾焚烧飞灰氯去除率计算、生活垃圾渗滤液采样与基本性质说明、COD浓度检测及COD去除率的计算、总磷浓度检测及总磷去除率计算、氨氮浓度检测及氨氮去除率计算、汞离子浓度检测及去除率计算均同实施例1,试验结果见表3。
[0049] 表3电压梯度对所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能影响
[0050]
[0051] 由表3可看出,当电压梯度小于0.5V/cm(如表3中,电压梯度=0.45V/cm、0.35V/cm、0.25V/cm时以及表3中未列举的更低值),电极水解、孔隙液中阴阳离子电迁移、氯离子转化移效率均降低,最终导致所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能随着电压梯度减小而显著变差。当电压梯度等于0.5~3.5V/cm(如表3中,电压梯度=0.5V/cm、2V/cm、3.5V/cm时),接通电源后,在电迁移作用下氯离子通过样品区向阳极迁移,飞灰孔隙液中的钠离子、钾离子、钙离子向阴极迁移。氯离子在阳极表面失去电子生成氯气、次氯酸和氯酸。电动处置过程中,阴极表面水分子得到电子水解生成氢氧根离子和氢气,阳极表面水分子失去电子水解生成氢离子和氧气。电动过程中阳极产生的气体通入到铁基脱氯浆中,阳极气体中的氧气和氯气与部分铁渣粉反应,生成二氯化亚铁和三氯化铁。最终,所制备聚合氯化铁絮凝剂实现的飞灰氯去除率均大于96%、渗滤液污染物COD去除率均大于97%、总磷去除率均大于96%、氨氮去除率均大于95%、汞离子去除率均大于97%。当电压梯度大于3.5V/cm(如表3中,电压梯度=3.6V/cm、3.8V/cm、4V/cm时以及表3中未列举的更高值),所制备聚合氯化铁絮凝剂实现的飞灰氯去除率及渗滤液污染物COD、总磷、氨氮、汞离子去除率均随着电压梯度进一步增加而显著降低。因此,综合而言,结合效益与成本,当电压梯度等于0.5~3.5V/cm时,最有利于提高所制备聚合氯化铁絮凝剂吸附性能。