去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置和方法，具體講是涉及一種用富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣曝氣法去除從城市生活垃圾填埋滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置和方法，其屬于環保【技術領域】；利用二氧化碳在偏堿性的環境中與滲濾液中的鈣離子作用生成碳酸鈣膠體，因為碳酸鈣膠體帶負電荷可以吸附重金屬陽離子形成沉淀。富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣曝氣可以有效的去除滲濾液中的重金屬。通過焚燒垃圾場的垃圾填埋氣體制得富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣，氣體獲取容易；法簡單，易操作。
【專利說明】去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置和方法，具體講是涉及一種用富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣曝氣法去除從城市生活垃圾填埋滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置和方法，其屬于環保【技術領域】。
【背景技術】
[0002]垃圾填埋因經濟低廉，技術可靠一直是城市生活垃圾處置的主要技術之一，在垃圾場的日常運行管理中，滲濾液的處理達標至今還是個難題。滲濾液難處置的本質原因是滲濾液中含有高濃度的難生物降解有機物一腐植酸，重金屬和氨氮。滲濾液的性質與垃圾成分、垃圾數量、垃圾填埋方式、填埋時間以及當地水文地質和氣象條件有關。雖然各填埋場滲濾液成分不盡相同，但總的來說，垃圾填埋滲濾液的pH值變化是:填埋初期pH值在6?7之間，隨填埋時間的推移和填埋場的穩定，pH值可提高至7?8之間。滲濾液中Ca的變化范圍是200?300mg/l。對于只填埋生活垃圾的填埋場，由于垃圾在填埋之前，一般已經多次挑選，生活垃圾含有一定量的重金屬，因此也導致滲濾液中含有一定量的重金屬。但重金屬具有生物聚集性。現在市場上銷售的用腐植酸制成的肥料沒有去除重金屬，這些重金屬通過食物鏈最終在人體中聚集。因此，重金屬對人們生活有很大危害。
[0003]現在，應用最廣泛的去除城市生活垃圾填埋滲濾液中重金屬的技術是反滲透(RO)技術。應用最多、最方便的城市生活垃圾填埋滲濾液處理的系統是碟管式反滲透系統(DT — R0)，對重金屬的平均去除率大于99.2%。雖然反滲透技術對重金屬的去除率很高，但是用反滲透技術處理滲濾液需要在高壓的條件下進行，有時候壓力要超過lOMPa。用反滲透技術處理滲濾液的投資和運行費用均較高。反滲透對滲濾液中各成分，包括有機物和無機鹽份的截留率均很高，但選擇性又較差，因此濃縮液的成分復雜，濃度高。目前處理這些濃縮液的主要方法有回灌、化學氧化、焚燒、固化等。其中焚燒和固化的成本較高，而回灌成本較低，但濃縮液中鹽類離子濃度相對滲透原液較高，會導致回灌后填埋場的滲濾液中鹽類離子的累計，影響膜工藝的正常運行。在實際操作過程中，由于滲濾液中的膠體物質的黏結以及某些礦物成分超過了溶解度而凝結，在膜表面經常有一層覆蓋物，因此當某種損壞膜材料的物質超過一定濃度極限或膜遭受細菌感染時都會產生膜污染現象。因此，用反滲透技術處理滲濾液需要達到的技術要求高，膜污染會降低反滲透膜的使用壽命，會增加經濟投資。
[0004]滲濾液中的腐植酸是一種最難生化降解的大分子有機物，其含量占總有機物的70%以上，在農業生產中可作為有機肥料或制肥原料。但利用反滲透技術去除滲濾液中的重金屬會增加有機肥料的成本，使有機肥料的價格上升。因此，這種去除重金屬的方法在實際中不適用。
[0005]綜上，傳統的滲濾液生物膜截留液中腐殖酸的超濾或納濾提取方法存在腐植酸肥料中含有重金屬的缺陷。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對現有傳統滲濾液生物膜膜截留液中腐植酸的超濾或納濾提取方法中含有重金屬的技術缺陷和反滲透技術去除滲濾液中重金屬成本過高增加腐殖酸肥料成本的缺點，提供一種用富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣曝氣法去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的方法，其能夠將腐植酸變為無害化肥料供人們使用，同時將滲濾液變廢為寶，節約資源。
[0007]為實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案為去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置，其包括:火炬燃燒裝置、與火炬燃燒裝置相連接的圓形逆流冷卻塔，圓形逆流冷卻塔與曝氣裝置相連接；圓形逆流冷卻塔與曝氣裝置之間的管道內設有自力式流量控制器和逆止閥，所述圓形逆流冷卻塔與自力式流量控制器之間設有羅茨鼓風機；其特征在于:所述曝氣裝置包括:殼體、穿過殼體并位于殼體的中心線上的中心軸和氣體進口 ；所述殼體由滲濾液入口端、滲濾液出口端和筒體構成，滲濾液入口端和滲濾液出口端內分別設有螺旋槳；所述滲濾液入口端和滲濾液出口端為圓臺結構，筒體為圓柱型，圓臺的大圓內徑與圓柱型內徑相同；筒體內安裝有若干曝氣器組，曝氣器組軸向等距設置在殼體上，每個曝氣器組前設有一個螺旋槳，螺旋槳安裝在中心軸上，所述滲濾液出口端的筒體內設有沉積區和過濾布。
[0008]所述曝氣器組有若干個曝氣器構成，其圓周等距的繞圓柱形容器側面一周，每個曝氣器沿滲濾液流動的放下傾斜45度。
[0009]所述螺旋槳與曝氣器組的距離為圓柱型殼體內徑的1/2。
[0010]所述曝氣器為盤式超微孔曝氣器。
[0011]所述曝氣裝置還包括氮氣密封裝置，氮氣密封裝置包括輸氣管道和調節閥，調節閥設于輸氣管道上，輸氣管道口分別設于填埋場氣體燃燒尾氣曝氣裝置的滲濾液入口端和滲濾液出口端內；氮氣通過輸氣管道被輸送滲濾液入口端和滲濾液出口端形成氣簾，滲濾液不受氣簾影響正常流動，空氣被氣簾隔絕在二氧化碳曝氣裝置的外面，防止空氣中的二氧化碳進入到曝氣裝置中。
[0012]去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的方法，其過程如下:收集起來的垃圾填埋氣通入到火炬燃燒裝置中進行燃燒，收集富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣；燃燒尾氣進行圓形逆流冷卻塔并在圓形逆流冷卻塔內冷卻；冷卻后的燃燒尾氣通過羅茨鼓風機加壓后通過管道進入曝氣裝置的內去曝氣器內，燃燒尾氣聚集在中心軸線的一點上，聚集到一點燃燒尾氣通過螺旋槳均勻的再分散到通過滲濾液入口和氮氣密封裝置形成氣簾進入曝氣裝置內的滲濾液中；滲濾液與燃氣尾氣中的二氧化碳在曝氣裝置內反應，反應后的滲濾液經過自然沉降和過濾布過濾，過濾后的滲濾液穿過氮氣密封裝置形成氣簾通過滲濾液出口流程曝氣裝置。
[0013]本發明的優點在于:
[0014](I)利用二氧化碳在偏堿性的環境中與滲濾液中的鈣離子作用生成碳酸鈣膠體，因為碳酸鈣膠體帶負電荷可以吸附重金屬陽離子形成沉淀。富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣曝氣可以有效的去除滲濾液中的重金屬。通過焚燒垃圾場的垃圾填埋氣體制得富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣，氣體獲取容易；法簡單，易操作。
[0015](2)通過富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣曝氣法去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的方法，去除滲濾液中的重金屬，得到對人類無害化的肥料。避免重金屬對人類健康的影響。真正的做到變廢為寶，既可以解決環境污染問題又可以解決能源循環利用問題，是建設資源節約型、環境友好型社會建設的有力技術。
[0016](3)氮氣密封裝置可以防止空氣中的二氧化碳進入到曝氣裝置中。保證在第一組曝氣器前曝氣裝置中沒有碳酸鈣膠體生成，以防止碳酸鈣膠體降落到盤式超微孔曝氣器上，堵塞曝氣器，減少曝氣器的使用壽命。
[0017](4)盤式超微孔曝氣器等距離的繞圓柱形容器側面一周，曝氣器沿滲濾液流動的方向傾斜45度，最后富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣聚集在中心軸線的一點上，在該點前D/2(D為圓柱形容器的直徑)處安裝一個螺旋槳，螺旋槳可以使聚集到一點的富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣均勻的再分散到滲濾液中。超微孔曝氣器可以使氣體快速、均勻的進入到滲濾液中，螺旋槳可以使聚集到一點的富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣均勻的再分散到滲濾液中。可以使二氧化碳與滲濾液中的鈣離子快速的反應，快速的生成碳酸鈣膠體去吸附滲濾液中的重金屬。曝氣器沿滲濾液流動的方向傾斜一定的角度，可以防止形成的碳酸鈣沉積到曝氣器上，延長曝氣器的使用壽命。
[0018](5)此方法用羅茨鼓風機給冷卻后的富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣加壓。羅茨鼓風機屬于恒流量、高壓風機。一般來說羅茨鼓風機風量比較大，壓力也比較大。羅茨鼓風機各支葉輪始終由同步齒輪保持正確的相位，不會出現互相碰撞的現象，因此可以高速化，不需要內部潤滑，而且結構簡單，運行穩定。
[0019](6)此方法應有靈活，可以置于提取腐殖酸前去除重金屬，也可以置于提取完腐殖酸后去除重金屬。工藝的技術要求低，實際操作簡單、容易，占地少，無二次污染，投資費用少。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本申請的流程圖；
[0021]圖2為羅茨鼓風機結構示意圖；
[0022]圖3為自力式流量控制器原理圖；
[0023]圖4為止回閥原理圖；
[0024]圖5為曝氣裝置主視圖；
[0025]圖6為曝氣裝置立體圖；
[0026]圖中:1、調節閥，2、氮氣入口，3、螺旋槳，4、滲濾液入口端，5、尾氣入口，6、曝氣器，7、沉淀區，8、過濾布，9、滲濾液出口端。
【具體實施方式】
[0027]為進一步了解該去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置和方法，下面結合附圖做進一步說明。
[0028]去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置包括:火炬燃燒裝置、與火炬燃燒裝置相連接的圓形逆流冷卻塔，圓形逆流冷卻塔與曝氣裝置相連接；圓形逆流冷卻塔與曝氣裝置之間的管道內設有自力式流量控制器，所述圓形逆流冷卻塔與自力式流量控制器之間設有羅茨鼓風機；其特征在于:所述曝氣裝置包括:殼體、穿過殼體并位于殼體的中心線上的中心軸和尾氣入口 5 ;所述殼體由滲濾液入口端4、滲濾液出口端9和筒體構成，滲濾液入口端4和滲濾液出口端9內分別設有螺旋槳3 ;所述滲濾液入口端4和滲濾液出口端9為圓臺結構，筒體為圓柱型，圓臺的大圓內徑與圓柱型內徑相同；筒體內安裝有若干曝氣器組，曝氣器組軸向等距設置在殼體上，所述曝氣器組有若干個曝氣器6構成，其圓周等距的繞圓柱形容器側面一周，每個曝氣器6沿滲濾液流動的放下傾斜45度，所述曝氣器6為盤式超微孔曝氣器，每個曝氣器組前設有一個螺旋槳3，螺旋槳3安裝在中心軸上，所述滲濾液出口端9的筒體內設有沉積區7和過濾布8 ;所述螺旋槳3與曝氣器組的距離為圓柱型殼體內徑的1/2。
[0029]在富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣曝氣裝置的滲濾液入口端4和滲濾液出口端9分別連接氮氣密封裝置；所述的氮氣密封裝置包括輸氣管道和調節閥1，調節閥I設于輸氣管道上，輸氣管道口分別設于填埋場氣體燃燒尾氣曝氣裝置的滲濾液入口端4和滲濾液出口端9。具有一定壓力的氮氣，通過輸氣管道被輸送到密封預定位置形成氣簾，滲濾液不受氣簾影響正常流動，空氣被氣簾隔絕在二氧化碳曝氣裝置的外面，進而防止空氣中的二氧化碳進入到曝氣裝置中。用氮氣密封可以防止空氣中的二氧化碳與滲濾液中的鈣離子慢速的反應，生成碳酸媽絮狀物，影響反應速率。
[0030]去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的方法，將收集起來的垃圾填埋氣通入到火炬燃燒裝置中進行燃燒，收集富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣。然后在圓形逆流冷卻塔中對富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣進行冷卻。用羅茨鼓風機對冷卻后的富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣加壓，加壓后富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣通過盤式超微孔曝氣器快速均勻通入到滲濾液中，盤式超微孔曝氣器等距離的繞圓柱形容器側面一周，曝氣器沿滲濾液流動的方向傾斜45度，富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣可以隨滲濾液流動，沉淀在盤式超微孔曝氣器后方生成。可以防止生成的碳酸鈣沉積到盤式超微孔曝氣器上。最后富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣聚集在中心軸線的一點上，在該點前D/2(D為圓柱形容器的直徑)處安裝一個螺旋槳，可以使聚集到一點的富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣均勻的再分散到滲濾液中；。利用富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣中的二氧化碳與滲濾液中的鈣離子生成碳酸鈣膠體，用碳酸鈣膠體吸附重金屬；重金屬自然沉降和過濾布強制去除。
【權利要求】
1.去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置，其包括:火炬燃燒裝置、與火炬燃燒裝置相連接的圓形逆流冷卻塔，圓形逆流冷卻塔與曝氣裝置相連接；圓形逆流冷卻塔與曝氣裝置之間的管道內設有自力式流量控制器和逆止閥，所述圓形逆流冷卻塔與自力式流量控制器之間設有羅茨鼓風機；其特征在于:所述曝氣裝置包括:殼體、穿過殼體并位于殼體的中心線上的中心軸和氣體進口 ；所述殼體由滲濾液入口端、滲濾液出口端和筒體構成，滲濾液入口端和滲濾液出口端內分別設有螺旋槳；所述滲濾液入口端和滲濾液出口端為圓臺結構，筒體為圓柱型，圓臺的大圓內徑與圓柱型內徑相同；筒體內安裝有若干曝氣器組，曝氣器組軸向等距設置在殼體上，每個曝氣器組前設有一個螺旋槳，螺旋槳安裝在中心軸上，所述滲濾液出口端的筒體內設有沉積區和過濾布。
2.根據權利要求1所述的去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置，其特征在于:所述曝氣器組有若干個曝氣器構成，其圓周等距的繞圓柱形容器側面一周，每個曝氣器沿滲濾液流動的放下傾斜45度。
3.根據權利要求1所述的去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置，其特征在于:所述螺旋槳與曝氣器組的距離為圓柱型殼體內徑的1/2。
4.根據權利要求1所述的去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置，其特征在于:所述曝氣器為盤式超微孔曝氣器。
5.根據權利要求1所述的去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的裝置，其特征在于:所述曝氣裝置還包括氮氣密封裝置，氮氣密封裝置包括輸氣管道和調節閥，調節閥設于輸氣管道上，輸氣管道口分別設于填埋場氣體燃燒尾氣曝氣裝置的滲濾液入口端和滲濾液出口端內；氮氣通過輸氣管道被輸送滲濾液入口端和滲濾液出口端形成氣簾，滲濾液不受氣簾影響正常流動，空氣被氣簾隔絕在二氧化碳曝氣裝置的外面，防止空氣中的二氧化碳進入到曝氣裝置中。
6.去除從滲濾液中提取的腐植酸中重金屬的方法，其過程如下:收集起來的垃圾填埋氣通入到火炬燃燒裝置中進行燃燒，收集富含二氧化碳的填埋場氣體燃燒尾氣；燃燒尾氣進行圓形逆流冷卻塔并在圓形逆流冷卻塔內冷卻；冷卻后的燃燒尾氣通過羅茨鼓風機加壓后通過管道進入曝氣裝置的內去曝氣器內，燃燒尾氣聚集在中心軸線的一點上，聚集到一點燃燒尾氣通過螺旋槳均勻的再分散到通過滲濾液入口和氮氣密封裝置形成氣簾進入曝氣裝置內的滲濾液中；滲濾液與燃氣尾氣中的二氧化碳在曝氣裝置內反應，反應后的滲濾液經過自然沉降和過濾布過濾，過濾后的滲濾液穿過氮氣密封裝置形成氣簾通過滲濾液出口流程曝氣裝置。
【文檔編號】C02F1/62GK104445552SQ201410665023
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月19日 優先權日:2014年11月19日
【發明者】王雷, 季秋俠, 高崇, 馮磊, 李少白, 欒敬德 申請人:沈陽航空航天大學