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垃圾滲濾液用有機物污染土修復方法

發布時間:2020-1-2 13:57:38  中國污水處理工程網

  申請日2019.08.23

  公開(公告)日2019.11.22

  IPC分類號B09C1/06; B09B3/00; B01D53/14; B01D53/18; B01D53/04

  摘要

  本發明提供了一種垃圾滲濾液用于有機物污染土修復方法及系統,利用垃圾滲濾液進行有機物污染土修復,垃圾滲濾液是一種常見的廢棄物,實現了廢棄物回收利用,符合當今的綠色環保理念。本發明先利用垃圾滲濾液加熱蒸發產生有機熱蒸氣,然后將有機熱蒸氣通入盛有有機物污染土的脫附容器中,浸提,實現有機物污染土修復;其中,浸提包括兩次,第一次浸提結束后產生第一廢氣,然后通入充滿第一處理劑的廢氣處理器Ⅰ中進行第一次處理,產生的第二廢氣返回脫附容器中,再次浸提,產生第三廢氣,再通入充滿第二處理劑的廢氣處理器Ⅱ中進行第二次處理,直接排入空氣;既實現了有機污染土的修復,又避免了產生廢氣對空氣造成污染。

  權利要求書

  1.一種垃圾滲濾液用有機物污染土修復方法,先利用垃圾滲濾液加熱蒸發產生有機熱蒸氣,然后將有機熱蒸氣通入盛有有機物污染土的脫附容器中,浸提,實現有機物污染土修復;其特征在于,浸提包括兩次,第一次浸提結束后產生第一廢氣,然后通入充滿第一處理劑的廢氣處理器Ⅰ中進行第一次處理,產生的第二廢氣返回脫附容器中,再次浸提,產生第三廢氣,再通入充滿第二處理劑的廢氣處理器Ⅱ中進行第二次處理,直接排入空氣;所述的第一處理劑為粗柴油,所述的第二處理劑是以疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、乙烯基三甲氧基硅烷、納米級羧基聚苯乙烯微球為原料制成的富含孔洞的固體物料。

  2.根據權利要求1所述的修復方法,其特征在于,第一次處理的工藝參數為:液氣比為170~200L/m3,處理溫度為20~30℃,壓力為120~130kPaG。

  3.根據權利要求1所述的修復方法,其特征在于,廢氣處理器Ⅰ累計處理3000~3200L/m3第一廢氣后,對所得處理柴油進行回收處理,回收方法是:將處理柴油與加氫原料混合后加氫處理。

  4.根據權利要求1所述的修復方法,其特征在于,所述第二處理劑達到吸附平衡后進行回收處理,回收方法是:用清水洗滌3次,再用1mol/L的硫酸水溶液浸泡24小時,每隔6小時超聲波振蕩2分鐘,然后用蒸餾水洗滌至中性,過濾,將濾餅置于60℃烘箱中干燥20小時,研磨過篩,得到90目產品,即為再生第二處理劑。

  5.根據權利要求1所述的修復方法,其特征在于,所述第二處理劑的制備方法如下:將疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、納米級羧基聚苯乙烯微球混合均勻,通過環加成反應將疊氮化修飾的改性火山石粉末共價螯合在炔基化修飾的膨脹蛭石表面,然后將所得產物倒入乙烯基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中,靜置6~8小時,過濾,甲苯洗滌除去納米級羧基聚苯乙烯微球,超臨界干燥,即得;其中,疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、納米級羧基聚苯乙烯微球、乙烯基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的質量比為1:0.3~0.5:0.08~0.1:10~12,乙烯基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中所含乙烯基三甲氧基硅烷的質量濃度為8~10%。

  6.根據權利要求1所述的修復方法,其特征在于,疊氮化修飾的改性火山石粉末是通過以下方法制備得到的:先將火山石粉末邊攪拌邊緩慢加入質量濃度30%的硫酸水溶液中,繼續攪拌2~3小時,用蒸餾水沖洗至中性,加熱至80~90℃活化1~2小時,冷卻至室溫,然后投入質量濃度40%的氯化鋁水溶液中浸泡10~15小時,過濾,烘干,得到改性火山石粉末;然后將改性火山石粉末超聲分散于二甲基甲酰胺溶液中,加入疊氮化鈉,50~60℃保溫攪拌18~24小時,去離子水洗滌,離心,干燥,即得;其中,火山石粉末、硫酸水溶液和氯化鋁水溶液的質量比為1:8~9:10~12,改性火山石粉末、二甲基甲酰胺溶液、疊氮化鈉的質量體積比為1g:1~1.2L:1.2~1.4g,二甲基甲酰胺溶液的濃度為1mol/L。

  7.根據權利要求1所述的修復方法,其特征在于,炔基化修飾的膨脹蛭石是通過以下方法制備得到的:將膨脹蛭石超聲分散于聚丙烯酸水溶液中,80~90℃攪拌50~60分鐘,酸化,洗滌,干燥,實現表面羧基化;再次分散于四氫呋喃溶液中,依次加入碳化二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和炔丙胺,室溫(25℃)攪拌10~12小時發生酰胺反應,去離子水洗滌,40~50℃干燥8~10小時即得。

  8.權利要求1~7中任一項所述方法對應的一種垃圾滲濾液用有機物污染土修復系統,包括蒸發器、脫附容器,蒸發器設有垃圾滲濾液入口和有機熱蒸氣出口,脫附容器設有有機熱蒸氣入口、有機污染土入口、潔凈土壤出口和有機廢氣出口;其特征在于,所述脫附容器還包括返回入口,所述有機廢氣出口包括兩個,分別是出口Ⅰ和出口Ⅱ,出口Ⅰ與充滿第一處理劑的廢氣處理器Ⅰ連通,出口Ⅱ與充滿第二處理劑的廢氣處理器Ⅱ連通,廢氣處理器Ⅰ通過返回管道與返回入口連通,廢氣處理器Ⅱ設有出口Ⅲ,直接排入空氣。

  說明書

  一種垃圾滲濾液用有機物污染土修復方法及系統

  技術領域

  本發明涉及污染土壤修復技術領域,特別地,涉及一種垃圾滲濾液用有機物污染土修復方法及系統。

  背景技術

  近年來隨著城市化和工業化進程的加快,我國土壤的有機物污染越來越嚴重,隨之而來的是對農產品和人類健康的負面影響也越來越大。土壤的有機物污染主要來源為有機農藥的使用以及工業廢棄物的不合理排放,具體包括:有機農藥類、多環芳烴類、鹵代烴類以及鄰苯二甲酸酯等。

  目前針對有機物污染土的修復方法主要包括生物修復技術和化學修復技術兩種,兩者各有優缺點,生物修復技術中的生物包括植物、微生物等,植物吸收修復過程極為緩慢,微生物適應環境過于復雜,抗性較差,相對來說,化學修復技術更為穩定成熟,施工難度較小,F在常用的化學修復技術是化學氧化技術,常用硫酸亞鐵、氧化鐵等催化劑,過硫酸鈉、臭氧、雙氧水等氧化劑,生產過程污染大,治理成本相對較高,不符合綠色環保的理念。廢棄物再利用是值得考慮的解決途徑之一,但是現成的廢棄物往往有很多有害物質存在,無法直接應用到土壤治理中來,修復效果也有限。

  垃圾滲濾液就包含了很多廢棄物,是來源于垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進入填埋場的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土層的飽和持水量,并經歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度有機廢水。

  發明內容

  本發明目的在于提供一種垃圾滲濾液用于有機物污染土修復方法及系統,以解決目前有機物污染土修復效果有限、現有的廢棄物無法直接應用等技術問題。

  為實現上述目的,本發明提供了一種垃圾滲濾液用有機物污染土修復方法,先利用垃圾滲濾液加熱蒸發產生有機熱蒸氣,然后將有機熱蒸氣通入盛有有機物污染土的脫附容器中,浸提,實現有機物污染土修復;其中,浸提包括兩次,第一次浸提結束后產生第一廢氣,然后通入充滿第一處理劑的廢氣處理器Ⅰ中進行第一次處理,產生的第二廢氣返回脫附容器中,再次浸提,產生第三廢氣,再通入充滿第二處理劑的廢氣處理器Ⅱ中進行第二次處理,直接排入空氣;所述的第一處理劑為粗柴油,所述的第二處理劑是以疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、乙烯基三甲氧基硅烷、納米級羧基聚苯乙烯微球為原料制成的富含孔洞的固體物料。

  優選的,所述垃圾滲濾液的BOD5/CODcr為0.5~0.6,有機污染土中絕大部分有機污染物沸點為100~300℃。

  優選的,使用蒸發器實現垃圾滲濾液的加熱蒸發,蒸發器內保持微負壓,加熱蒸發溫度為120~130℃。所述蒸發器選自微波蒸發器或高溫氣體蒸發器。

  優選的,脫附容器內保持微負壓,浸提時間為10~30分鐘。

  優選的,所述粗柴油選自常二線粗柴油、常三線粗柴油或催化裂化粗柴油。

  優選的,第二廢氣返回脫附容器時,停止通入有機熱蒸汽,第二廢氣處理完畢后即可取出潔凈土壤。

  優選的,第一次處理的工藝參數為:液氣比為170~200L/m3,處理溫度為20~30℃,壓力為120~130kPaG。

  優選的,廢氣處理器Ⅰ累計處理3000~3200L/m3第一廢氣后,對所得處理柴油進行回收處理,回收方法是:將處理柴油與加氫原料混合后加氫處理。

  優選的,所述第二處理劑達到吸附平衡后進行回收處理,回收方法是:用清水洗滌3次,再用1mol/L的硫酸水溶液浸泡24小時,每隔6小時超聲波振蕩2分鐘,然后用蒸餾水洗滌至中性,過濾,將濾餅置于60℃烘箱中干燥20小時,研磨過篩,得到90目產品,即為再生第二處理劑。

  優選的,所述第二處理劑的制備方法如下:將疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、納米級羧基聚苯乙烯微球混合均勻,通過環加成反應將疊氮化修飾的改性火山石粉末共價螯合在炔基化修飾的膨脹蛭石表面,然后將所得產物倒入乙烯基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中,靜置6~8小時,過濾,甲苯洗滌除去納米級羧基聚苯乙烯微球,超臨界干燥,即得;其中,疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、納米級羧基聚苯乙烯微球、乙烯基三甲氧基硅烷的甲苯溶液的質量比為1:0.3~0.5:0.08~0.1:10~12,乙烯基三甲氧基硅烷的甲苯溶液中所含乙烯基三甲氧基硅烷的質量濃度為8~10%。

  進一步優選的,環加成反應的具體方法是:將疊氮化修飾的改性火山石粉末與納米級羧基聚苯乙烯微球、炔基化修飾的膨脹蛭石超聲分散于二甲基甲酰胺溶液中,加入抗壞血酸鈉和硫酸銅作為催化劑,加熱回流反應4~5小時,過濾,即得;其中,疊氮化修飾的改性火山石粉末、二甲基甲酰胺溶液、抗壞血酸鈉、硫酸銅的質量體積比為1g:30~40mL:0.1~0.12g:0.03~0.04g;二甲基甲酰胺溶液的濃度為1mol/L。

  進一步優選的,超臨界干燥的時間為2~3小時。

  優選的,疊氮化修飾的改性火山石粉末是通過以下方法制備得到的:先將火山石粉末邊攪拌邊緩慢加入質量濃度30%的硫酸水溶液中,繼續攪拌2~3小時,用蒸餾水沖洗至中性,加熱至80~90℃活化1~2小時,冷卻至室溫,然后投入質量濃度40%的氯化鋁水溶液中浸泡10~15小時,過濾,烘干,得到改性火山石粉末;然后將改性火山石粉末超聲分散于二甲基甲酰胺溶液中,加入疊氮化鈉,50~60℃保溫攪拌18~24小時,去離子水洗滌,離心,干燥,即得;其中,火山石粉末、硫酸水溶液和氯化鋁水溶液的質量比為1:8~9:10~12,改性火山石粉末、二甲基甲酰胺溶液、疊氮化鈉的質量體積比為1g:1~1.2L:1.2~1.4g,二甲基甲酰胺溶液的濃度為1mol/L。

  進一步優選的,火山石粉末的制備方法如下:將火山石在100~110℃溫度下焙燒3~4小時,冷卻至室溫,研磨過篩得80~100目火山石粉末。

  優選的,炔基化修飾的膨脹蛭石是通過以下方法制備得到的:將膨脹蛭石超聲分散于聚丙烯酸水溶液中,80~90℃攪拌50~60分鐘,酸化,洗滌,干燥,實現表面羧基化;再次分散于四氫呋喃溶液中,依次加入碳化二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和炔丙胺,室溫(25℃)攪拌10~12小時發生酰胺反應,去離子水洗滌,40~50℃干燥8~10小時即得。

  進一步優選的,聚丙烯酸水溶液的質量濃度為10~12%,四氫呋喃溶液的濃度為1mol/L。膨脹蛭石、碳化二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和炔丙胺的摩爾比為1:0.5~0.6:1.2~1.4:1.2~1.4。

  上述方法對應的一種垃圾滲濾液用有機物污染土修復系統,包括蒸發器、脫附容器,蒸發器設有垃圾滲濾液入口和有機熱蒸氣出口,脫附容器設有有機熱蒸氣入口、有機污染土入口、潔凈土壤出口和有機廢氣出口;其中,所述脫附容器還包括返回入口,所述有機廢氣出口包括兩個,分別是出口Ⅰ和出口Ⅱ,出口Ⅰ與充滿第一處理劑的廢氣處理器Ⅰ連通,出口Ⅱ與充滿第二處理劑的廢氣處理器Ⅱ連通,廢氣處理器Ⅰ通過返回管道與返回入口連通,廢氣處理器Ⅱ設有出口Ⅲ,直接排入空氣。

  本發明具有以下有益效果:

  本發明利用垃圾滲濾液進行有機物污染土修復,垃圾滲濾液是一種常見的廢棄物,實現了廢棄物回收利用,符合當今的綠色環保理念。本發明先利用垃圾滲濾液加熱蒸發產生有機熱蒸氣,然后將有機熱蒸氣通入盛有有機物污染土的脫附容器中,浸提,實現有機物污染土修復;其中,浸提包括兩次,第一次浸提結束后產生第一廢氣,然后通入充滿第一處理劑的廢氣處理器Ⅰ中進行第一次處理,產生的第二廢氣返回脫附容器中,再次浸提,產生第三廢氣,再通入充滿第二處理劑的廢氣處理器Ⅱ中進行第二次處理,直接排入空氣;既實現了有機污染土的修復,又避免了產生廢氣對空氣造成污染。

  第一處理劑為粗柴油,吸收第一廢氣后可回收處理,避免造成二次污染。第二處理劑是以疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、乙烯基三甲氧基硅烷、納米級羧基聚苯乙烯微球為原料制成的富含孔洞的固體物料,微觀結構蓬松,具有良好的氣體吸附效果,并且對苯、甲苯、2-氯甲苯、氯仿等有機污染物提供了更多的吸附位點,具有良好的吸附選擇性,起到凈化第三廢氣的作用。物理吸附是由吸附質和吸附劑分子間作用力實現的,吸附劑表面的分子由于作用力沒有平衡而保留自由的力場來吸引吸附質,不同的吸附劑對不同吸附質的吸附效果相差迥異,完全沒有可比性。改性火山石粉末和膨脹蛭石表面孔尺寸較大,納米級羧基聚苯乙烯微球的尺寸在50~300nm之間,洗滌除去后即形成相應尺寸的微孔,所得第二處理劑由上述不同尺寸的孔構筑成獨特的吸附結構,可對苯、甲苯、2-氯甲苯、氯仿等不同尺寸的有機污染物形成較好的吸引作用,達到多種有機污染物的有效吸附。疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石、乙烯基三甲氧基硅烷、納米級羧基聚苯乙烯微球這些原料中任意一種的缺失會直接導致相應尺寸表面孔的形成,相應的,就不會對相應尺寸的有機污染物達到吸附效果,無法實現苯、甲苯、2-氯甲苯、氯仿等的全面吸附。

  脫附容器中的有機物污染土含有高含量有機物,先利用有機熱蒸汽脫附,產生第一廢氣,有機物含量高,經第一處理劑處理后有機物含量降低,產生第二廢氣,返回經過第一次浸提處理的有機物污染土,第二廢氣與有機熱蒸汽相比,有機物含量相對較低,更有利于脫附在脫附容器中有機物含量已經降低的有機物污染土,修復效果好。整體流程環環相扣,前一步的處理產物進入后一步繼續處理,若沒有有機熱蒸汽脫附后第一處理劑的處理,廢氣中的有機物含量高,會直接影響后續對有機物污染土的修復效果。

  火山石粉末表面積大,孔隙充分暴露,具有較好的吸附性能,酸處理后增強吸附能力,這是因為火山石孔洞較大且分布均勻,酸處理可以在表面形成小孔洞,并打開孔洞之間通道,進一步增大比表面積,增強吸附能力。氯化鋁水溶液浸泡可促進氯化鋁填充至火山石的內部孔隙中,進一步增強吸附性能。膨脹蛭石具有良好的吸附作用,本發明通過改性火山石粉末的疊氮化、膨脹蛭石的炔基化,而后進行環加成反應將疊氮化修飾的改性火山石粉末共價螯合在炔基化修飾的膨脹蛭石,進一步改善改性火山石粉末、膨脹蛭石的表面性能,增強吸附性能,改性火山石粉末與膨脹蛭石表面孔尺寸本身就有差異,吸引吸附質的尺寸有差別,通過兩者連接,連接鏈的引入使得整體比表面積有所改變,又會吸引其他尺寸的吸附質,實現了對更多種尺寸吸附質的吸引作用,進一步增強吸附性能。并且通過納米級羧基聚苯乙烯微球形成更多微小孔洞,提供更多的吸附位點,最后的乙烯基三甲氧基硅烷改性處理,增強有機廢氣處理性能,再生性好,可循環使用。疊氮化修飾的改性火山石粉末、炔基化修飾的膨脹蛭石兩者用量比應當適當,這是與有機物污染土中有機污染物的尺寸相適應的,任何一個用量過多或過少都會影響孔洞尺寸分布的變化,無法實現對各種有機污染物的全方位吸附。

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