多重沉淀法去除城市垃圾填埋場(chǎng)濃縮液鈣、鎂離子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多重沉淀法去除城市垃圾填埋場(chǎng)濃縮液鈣、鎂離子。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于城市垃圾填埋場(chǎng)所產(chǎn)生的滲濾液對(duì)環(huán)境危害非常嚴(yán)重，當(dāng)今世界上很多國(guó) 家對(duì)滲濾液的治理非常重視。甚至某些傳統(tǒng)的純水制備技術(shù)諸如：納濾、反滲透在垃圾滲 濾液處理領(lǐng)域也有了規(guī)?；瘧?yīng)用。在國(guó)內(nèi)，幾年前頒布的《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》 (GB16889-2008)對(duì)垃圾滲濾液的處理提出了更嚴(yán)格的要求。這就意味著在滲濾液處理設(shè) 施新建和改建設(shè)計(jì)過程中，必須要采用更為先進(jìn)的處理水技術(shù)。由于垃圾滲濾液的可生化 性較差，僅僅靠生化法處理很難達(dá)到預(yù)期目的。因此，物理性的分離技術(shù)諸如：超濾、納濾以 及反滲透?jìng)涫芄こ碳夹g(shù)人員的關(guān)注。目前，全國(guó)大多數(shù)在建或者改建的垃圾填埋場(chǎng)的滲濾 液處理工程都采用了超濾、納濾以及反滲透技術(shù)。值得注意的是無(wú)論納濾還是反滲透都僅 僅是一個(gè)物理性的分離過程，這就意味著在膜濾處理過程中必然會(huì)有濃縮液的產(chǎn)生。一般 而言濃縮液的含鹽量非常高，此外濃縮液中還含有生化降解殘留下來(lái)的有機(jī)污染物，雖然 濃度不高但是可生化性非常差。由此可見，采用納濾、反滲透技術(shù)能夠使?jié)B濾液處理滿足廢 水達(dá)標(biāo)排放的要求，但是濃縮液無(wú)害化處置才是衡量滲濾液處理是否全面達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵之所 在。
[0003] 目前，針對(duì)濃縮液處置常用方法有兩種：其一為蒸發(fā)焚燒，其二為濃縮液直接回 灌。濃縮液的蒸發(fā)是利用高效蒸發(fā)裝置，將垃圾滲濾液中的水分及氨與其它物質(zhì)分離。蒸 發(fā)產(chǎn)出的少量濃縮液可以通過固化填埋和焚燒處理。由于很多填埋場(chǎng)和垃圾焚燒設(shè)施比鄰 而建，給濃縮液回噴焚燒提供了有利條件。值得注意的是，目前技術(shù)人員還沒找到解決在蒸 發(fā)和焚燒過程中存在的酸腐蝕、鹽腐蝕以及結(jié)垢導(dǎo)致熱效率低的有效方法，無(wú)論蒸發(fā)還是 焚燒設(shè)備的故障率都很高難以在工程領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。
[0004] 濃縮液的回灌是指將膜深度處理產(chǎn)生的濃縮液回輸送到垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行垃圾堆 體的滲流處理。從1986年開始，濃縮液回灌就作為垃圾滲濾液處理的一個(gè)組成部分而被采 用。滲濾液回灌是讓濃縮液再回到填埋場(chǎng)繼續(xù)參與生物降解。因此，回灌處理從本質(zhì)上講 是延續(xù)了填埋場(chǎng)的降解過程，不會(huì)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生明顯不利的影響。值得注意的是濃縮 液中含有大量的鹽分被填埋場(chǎng)防滲膜和滲濾液處理系統(tǒng)的反滲透膜所阻擋，只能在垃圾填 埋場(chǎng)到滲濾液處理站這個(gè)封閉的體系中循環(huán)。隨著垃圾填埋的進(jìn)行不斷有新的鹽分被帶入 系統(tǒng)導(dǎo)致滲濾液中的鹽份累積，從而提高了滲濾液的電導(dǎo)率使膜處理設(shè)施的產(chǎn)水率降低， 影響滲濾液處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005] 針對(duì)濃縮液處理難的問題，我們提出首先將濃縮液中的一部分鹽(鈣離子和鎂離 子以及部分重金屬離子）通過沉淀的方式分離出來(lái)。然后將脫鹽的濃縮液回灌到垃圾填埋 場(chǎng)。
[0006] 從分析數(shù)據(jù)可以看出，濃縮液中的二價(jià)鹽中鈣離子和鎂離子占絕大多數(shù)，并且是 以暫時(shí)硬度和永久硬度的形式存在的。圖1所示為垃圾填埋場(chǎng)管道系統(tǒng)出現(xiàn)鹽類沉積以后 的圖片記錄。這些沉積物主要是二價(jià)鹽類引起的，因此將除掉濃縮液中的二價(jià)鹽作為我們 的主要目標(biāo)。
[0007] 石灰-蘇打法，是目前除掉廢水暫時(shí)硬度的常用方法。其采用的主要化學(xué)藥劑是 石灰和蘇打，以及必要的混凝劑。廢水中的鈣離子和鎂離子最終轉(zhuǎn)化為Mg (OH)2和CaCO3難 溶鹽沉淀。石灰蘇打法工藝流程簡(jiǎn)圖見圖2 前期的研究結(jié)果表明：投入石灰和蘇打后反應(yīng)過程進(jìn)行的比較快，但是凝聚過程進(jìn) 行的非常緩慢，所生成的Mg(OH)2和CaCO3是以膠體和微懸浮顆粒的形式存在的。投加 Al2(SO4)3混凝劑后沉淀速率改善不明顯。另外由于石灰蘇打法反應(yīng)過程的最佳pH為 10 - 11. 5。在pH調(diào)整的過程中需要加入蘇打或者堿。因此凈化后的廢水中含鹽量（TS)有 相當(dāng)幅度提高。此外這種方法的污泥產(chǎn)量很大，投入Ikg石灰產(chǎn)泥量在2. 2kg左右。因?yàn)?所產(chǎn)生的污泥最終的處置方式是固化填埋以免沉淀下來(lái)的鹽類再次回到填埋場(chǎng)系統(tǒng)，所以 產(chǎn)泥量大的石灰-蘇打法并非是處理濃縮液的最佳選擇。
[0008] 針對(duì)石灰蘇打法在處理濃縮液二價(jià)鹽方面存在的諸多問題，我們提出采用多重沉 淀法處理濃縮液的技術(shù)路線。以此解決石灰蘇打法產(chǎn)泥量大，需要投入大量沉淀劑和混凝 劑等方面問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于利用多重沉淀法濃縮液中的鈣離子、鎂離子以及部分重金屬離 子能夠通過正鹽、復(fù)鹽和絡(luò)合反應(yīng)生成溶解度較低的鹽類沉淀，使?jié)饪s液中的二價(jià)鹽和部 分重金屬離子得到去除。
[0010] 本發(fā)明為達(dá)到上述目的采取的技術(shù)方案時(shí)： 向濃縮液中加入的藥劑為磷酸銨和氫氧化鈉，磷酸銨中的離解出來(lái)的氨作為沉淀的配 位體物質(zhì)。投加的數(shù)量在500-2000ppm，要根據(jù)廢水實(shí)際鈣離子和鎂離子的含量來(lái)確投入量 的準(zhǔn)確值。而投入氫氧化鈉是為了將混合液的PH維持在8左右，投入量要根據(jù)廢水的pH 來(lái)確定。
[0011] 本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)原理為：一般而言，鈣離子和鎂離子除了能夠轉(zhuǎn)為碳酸鹽和氫氧化 物沉淀外還轉(zhuǎn)化其他形式正鹽或復(fù)鹽沉淀。此外，銅離子和鐵離子等重金屬離子可以轉(zhuǎn)化 為絡(luò)合物沉淀。復(fù)鹽沉淀和絡(luò)合物沉淀的溶解度比金屬氫氧化物沉淀和碳酸鹽沉淀的溶解 度更低，因此所生成的沉淀產(chǎn)物更穩(wěn)定也更容易脫水分離。在本發(fā)明中：向濃縮液中加入適 當(dāng)?shù)呐湮惑w物質(zhì)（MV)和陰離子物質(zhì)（PO 43 )以及pH調(diào)節(jié)劑就可以實(shí)現(xiàn)上述多重鹽沉淀反 應(yīng)過程。加入的磷酸銨和過濾液中的鈣離子生成沉淀，其化學(xué)反應(yīng)方程式為： Mg2++ ΝΗ4++Ρ043 +6H20 - Mg NH4 PO4 · 6H20 I Mg NH4 PO4 ·6Η20作為絡(luò)合物沉淀，其溶解度比氫氧化鎂沉淀的溶解度更低，因此容易 脫水分離。
[0012] 反應(yīng)形成的磷酸氨鎂沉淀是一種用途廣泛的化工原料，通常以Mg NH4 PO4 ·6Η20的 形式存在，除了用作緩釋肥料外，還可以用作污泥添加劑或結(jié)構(gòu)制品阻火劑等，不會(huì)造成二 次污染。
[0013] 鈣離子和磷酸根離子能夠生成磷酸鈣沉淀，作為復(fù)鹽沉淀，溶解度比碳酸鈣沉淀 的溶解度更低，因此更容易脫水分離。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1、產(chǎn)泥量少可靠性高。因