基于垃圾渗滤液膜浓缩液资源化利用的氯消毒剂的制备方法

本发明涉及垃圾焚烧厂渗滤液膜处理浓缩液的资源化回收利用领域，具体为一种基于垃圾渗滤液膜浓缩液资源化利用的氯消毒剂的制备方法。

背景技术：

1、膜浓缩液是焚烧垃圾渗滤液经膜深度处理后浓缩的废水，含有高浓度的难生物降解有机物、氯离子和硬度，处理难度较大，目前应用较多的处理技术有回喷焚烧法、回灌法、高级氧化法等。

2、回喷焚烧法即将膜浓缩液经过高压泵雾化后回喷至垃圾焚烧炉进行高温分解，但膜浓缩液中含有的氯化物、硫酸盐会对焚烧系统和烟气处理系统造成腐蚀，回喷量过大可能会造成炉内温度下降，产生二噁英等有毒气体。回灌法是一种将膜浓缩液重新注入垃圾储坑或垃圾填埋场的方法，在2022年国标16889的征求意见稿中，明确规定处理渗滤液产生的浓缩液应单独处置，不得回灌生活垃圾填埋场或进入污水集中处理设施。高级氧化法通过生成具有强氧化性的自由基使目标污染物分解、矿化，具有反应迅速、氧化效率高等优点，其包括光化学法、臭氧氧化法、fenton氧化法、电化学氧化法等。光化学法对透光性较差的膜浓缩液处理限制较大；臭氧氧化法由于臭氧分解速度很快、溶气效率低，单独处理膜浓缩液效果较差，为达到处理效果往往需要投加过量的臭氧；fenton氧化法需要添加化学药剂以保证反应在酸性条件下进行，反应条件苛刻、控制难度大、药剂成本高。与上述高级氧化法相比，电化学氧化法反应条件更为简单，可操作性强，易控制。由于膜浓缩液成分的复杂性，往往需要组合工艺进行处理。

3、本发明针对膜浓缩液的电导率通常在20ms/cm以上、氯离子浓度高的特点，提供一种基于垃圾渗滤液膜浓缩液资源化利用的氯消毒剂的制备方法，同步削减有机物含量，从而将膜浓缩液制备为氯消毒剂用于焚烧厂厂区敞开式循环冷却水的消毒。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于垃圾渗滤液膜浓缩液资源化利用的氯消毒剂的制备方法。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于垃圾渗滤液膜浓缩液资源化利用的氯消毒剂的制备方法，包括依次进行的①高效混凝固液分离，②选择性纳滤膜过滤，③无隔膜、多段式电解回收三个步骤；其中，步骤①、②构成强化预处理过程，步骤③为终端制备过程。

4、步骤①高效混凝固液分离的方法如下：

5、向垃圾渗滤液膜浓缩液中投加混凝剂进行混凝，固液分离后得到混凝处理上清液；

6、垃圾渗滤液膜浓缩液为垃圾焚烧厂渗滤液经“mbr+nf/ro”膜工艺处理后的nf/ro浓缩液废水，投加混凝剂后进行固液分离，将部分难生物降解有机污染物去除，并降低后续步骤②中的污染负荷；

7、混凝剂可以采用氯化铁或聚合氯化铝；混凝剂的投加量根据实际膜浓缩液的混凝烧杯试验确定，混凝烧杯试验的方法可参考如下：膜浓缩液投加一定量混凝剂后300r/min快速搅拌1min，100r/min慢速搅拌10min，然后静置30min，取上清液以codcr为检测指标确定混凝效果；混凝剂以氯化铁为例，投加量在1000～2000mg/l；

8、固液分离可根据渗滤液处理站的实际情况采用沉淀或气浮工艺；一般情况下，铁系混凝剂对有机物的去除效果优于铝系混凝剂；在不使用助凝剂的情况下，铁系混凝剂形成的絮体与铝系混凝剂相比更加密实，更适用于沉淀进行固液分离；铝系混凝剂形成的絮体更加细小，可采用气浮进行固液分离，固液分离的方式根据现场的实际条件以及混凝剂的种类进行确定。

9、步骤②选择性纳滤膜过滤的方法如下：

10、调节步骤①所得混凝处理上清液的ph为6～8，投加纳滤膜阻垢剂，进行纳滤膜过滤；纳滤膜透过液进入后续电解回收处理，浓水回流至前段的混凝处理；

11、ph的调节可采用烧碱(naoh)，应避免采用生石灰等会增加废液总硬度的ph调节方式；

12、纳滤膜阻垢剂可商购获得，具体例如：购自上海环巨科技有限公司，外观：无色至淡黄色透明液体，阻垢剂参数：ph(1％)：2.5±1.0，比重(25℃g/cm3)：1.10±0.05；阻垢剂投加量在5～6mg/l；

13、纳滤膜可采用哌嗪聚合物类的螺旋卷式膜，进水压力控制在0.45～0.60mpa，回收率控制在70％左右；

14、步骤②的原理在于：由于前端混凝剂投加结束后ph值较低，需要将ph调节至6～8，即适合纳滤运行的ph，纳滤膜主要用于去除膜浓缩液中的大部分硬度以及难生物降解有机污染物，过高的硬度会在步骤③中的阴极极板表面快速生成氢氧化钙、氢氧化镁等垢层，难生物降解有机污染物分子量过大，电解过程中会与氯离子争夺电子，且无法被完全矿化，最终影响有效氯的生成效率以及氯消毒剂的纯度，纳滤膜不会截留膜浓缩液中的氯离子，影响后续的氯离子电解。

15、步骤③无隔膜、多段式电解回收的方法如下：

16、经过步骤②纳滤处理的滤后水在无隔膜、多段式的电解罐中进行电解回收，采用镀钛极板，极板间距控制在1～2cm，电流密度控制在30～40ma/cm2，设定出液温度≤45℃，电解回收之后的最终出水即为含有效氯的氯消毒剂；

17、该步将纳滤处理过的废液进行电解回收，利用阳极直接氧化和间接氧化基本矿化溶液中残留的分子量较小的有机物污染物，同时将废液中的氯离子转化为有效氯，得到最终的氯消毒剂；

18、当废液的电导率在20ms/cm以上时不需要另外添加电解质，步骤②中保留的钙镁离子还能够促进电解，极板可采用商业镀钛极板，并采用直流电源；无隔膜电解罐应为多段式，可利用前后顺序的调整，防止出水ph过高导致末端沉淀严重堵塞管路，并减少清洗次数；电解回收过程中会产生大量的热，体系温度的上升会影响有效氯的生成，因此需要设定出液温度限制，并设置工作间隔进行降温，出液温度通常设置在45℃左右；电解过程中，极板表面会出现结垢现象，可通过每1～2h的倒极实现极板的自清洁；由于出水端ph过高导致末端罐体硬度沉淀过多，可通过分段清洗以及首末段电解罐调序的方式，实现系统长时间的稳定运行；

19、经过电解回收可制得有效氯浓度大于0.30％的氯消毒剂，检测其有效氯含量后，根据厂区敞开式循环冷却水的实际需要进行投加氯消毒剂。

20、本发明的技术原理如下：

21、为保证电解的正常进行，强化预处理能够去除膜浓缩液中难生物降解有机物，利用纳滤膜的截留特性保留氯离子的同时适度保留了钙镁离子。终端制备采用无隔膜、多段式的电解方法制备氯消毒剂，电极板间没有隔膜的阻挡能使体系中的传质加快，利用多段式的电解方式提高氯消毒剂的回收率，并且便于分段清洗以及前后端罐体的调序，保证电解系统的长时间稳定运行。电解过程中，预处理残留的低分子量有机物被迅速矿化，不会与氯离子争夺电子，影响有效氯的生成。另外充分利用预处理出水保留的钙镁离子，一方面钙镁离子作为电解质更有利于有效氯的产生，另一方面硬度能够在罐体中沉淀，加剧紊流、加快罐内传质，增加有效氯含量，最终制成的氯消毒剂有效氯浓度高、污染物浓度低。

22、本发明的有益效果在于：

23、本发明对垃圾渗滤液膜浓缩液进行资源化利用，最终制备的氯消毒剂有效氯含量高，有机物含量低，将其用于厂区敞开式循环冷却水的消毒兼具环境效益与经济效益。