復(fù)合混凝劑處理垃圾填埋場滲濾液的研究*

徐速標，余文騰

（1.韓山師范學院化學系，廣東潮州521041；2.廣東省潮州市饒平縣環(huán)境監(jiān)測站，廣東潮州521041）

復(fù)合混凝劑處理垃圾填埋場滲濾液的研究*

徐速標1，余文騰2

（1.韓山師范學院化學系，廣東潮州521041；2.廣東省潮州市饒平縣環(huán)境監(jiān)測站，廣東潮州521041）

針對垃圾滲濾液的高濃度、難降解、具有生物毒性的特點，采用混凝沉降法對其進行處理，以處理出水的CODcr為處理程度的表征指標。通過正交實驗，確定最佳復(fù)合混凝劑的試劑用量，比較不同反應(yīng)條件對CODcr去除率的影響，優(yōu)化操作條件。實驗結(jié)果表明，最佳復(fù)合混凝劑：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/L PFS+50 mg/LPAM；最佳條件：pH=7.0，攪拌時間為15 min，沉降時間為20 min；CODcr去除率達到66.9%。

垃圾滲濾液；復(fù)合混凝劑；CODcr去除率；混凝沉降法

伴隨經(jīng)濟快速發(fā)展和城市規(guī)模擴大，我國城市生活垃圾產(chǎn)量每年約按8%～10%的速度迅猛增長[1]。衛(wèi)生填埋具有運輸管理方便、處理費用低、技術(shù)成熟等優(yōu)點。由于垃圾成分非常復(fù)雜，致使垃圾滲濾液中含有大量的有機物、無機鹽以及種類繁多且含量超標的重金屬類物質(zhì)[2]。張?zhí)m英等采用GC-MSDS聯(lián)用技術(shù)，鑒定出垃圾滲濾液中有93種有機化合物，其中22種被列入我國和美國EPA環(huán)境優(yōu)先控制污染物的黑名單中[3]。它的處理一直是近幾年污水處理領(lǐng)域的熱點和難點。

1 實驗部分

1.1研究對象

本研究所用滲濾液試樣全部采自潮州市饒平縣黃岡鎮(zhèn)垃圾填埋場。饒平縣垃圾填埋場位于丘陵山谷地帶，已投入使用10年以上，設(shè)計能力為日消納180 t垃圾，未有規(guī)范的垃圾滲濾液處理設(shè)施，僅利用低洼地筑壩形成污水塘收集滲濾液，滲透或蒸發(fā)自然減量，遇雨天則向外漫流擴散，嚴重污染地表水，隨著垃圾場使用年限的延長，垃圾的收集與儲存量大大增加，產(chǎn)生的滲濾液污水量大，可生化性減低，氨氮濃度升高，給下游農(nóng)村用水及黃岡河水源地造成威脅，引起當?shù)卣母叨戎匾暋?/p>

表1 垃圾滲濾液原水樣的各項參數(shù)指標Table 1 Various parameters of the original samples from landfill leachate

實驗測得：垃圾滲濾液原水樣最大吸收波長325 nm，吸光度A=100×0.561=56.1，CODcr=16 611 mg/L，如表1所示。

1.2 實驗試劑與儀器

實驗試劑：PAC、PFS、PAM、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、硫酸、1-10菲啰啉、硫酸汞、硫酸銀；試劑均為分析純。

實驗儀器見表2。

表2 儀器一覽表Table 2 Listof Experimental Apparatus

1.3 實驗方法

（1）混凝劑的篩選和最佳投加劑量研究

將儲液桶中的垃圾滲濾液充分攪勻后，取200 mL的待處理滲濾液于容量為500 mL的燒杯中，適當攪拌后，加入適量的凝聚劑（PAC、PFS）或絮凝劑（PAM），用電動調(diào)整速度定時攪拌器攪拌15 min，放置沉降20 min，過濾后獲得的上層清液按規(guī)定適當稀釋后，采用重鉻酸鉀回流加熱法進行CODcr測定。研究各種混凝劑的處理效果和最佳投加劑量。

（2）混凝劑復(fù)合的正交實驗

為了強化垃圾滲濾液的混凝預(yù)處理，實驗研究3種混凝劑聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）藥劑復(fù)合對垃圾滲濾液CODcr的去除率的影響。通過正交實驗，確定最佳混凝劑復(fù)合方案和試劑用量。

（3）混凝劑復(fù)合處理滲濾液的最佳反應(yīng)條件深入研究混凝劑復(fù)合處理滲濾液的最佳攪拌時間，最佳靜置沉淀時間，以及pH值對滲濾液處理的影響。

在此實驗中采用的混凝劑是聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。這主要是考慮到滲濾液中非溶解性有機物帶有負電荷，采用陽離子型高分子凝聚劑能夠得到更好的效果。而聚丙烯酰胺作為常用的有機高聚合度的絮凝劑，對于滲濾液中的懸浮顆粒物有很好的絮凝作用。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)酸堿度的影響

水質(zhì)pH對滲濾液的電化學環(huán)境影響很大，從而影響著滲濾液中CODcr的去除效果。為此，研究了pH值對CODcr的去除效果的影響。

試驗條件：試樣用量200 mL；攪拌時間15 min；沉降時間：20 min。

混凝藥劑：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/LPFS+50 mg/LPAM。

pH值：3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0。

結(jié)果如圖1所示。

圖1 pH值對CODcr去除率的影響Fig.1 Influence of pHonthe CODcrremoval rate

實驗結(jié)果表明：滲濾液中有機污染物的零電點接近電中性（pH 6.0～7.0），在pH=7.0時，PAC+PFS +PAM對CODcr的去除率最高，有機污染物團聚，沉降效果最好。原滲濾液呈中性偏堿，pH值調(diào)節(jié)至pH=7呈中性，便于生產(chǎn)運行管理，且不腐蝕管網(wǎng)以及節(jié)省費用。預(yù)處理后滲濾液呈現(xiàn)中性對于后續(xù)生化處理是非常有利的。

2.2 攪拌時間的影響

攪拌時間對滲濾液的電化學環(huán)境影響很大，從而影響著滲濾液中CODcr的去除效果。為此，研究了攪拌時間對CODcr去除率的影響。

試驗條件：試樣用量200 mL；pH值7.0；沉降時間20 min。

混凝藥劑：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/LPFS+50 mg/LPAM.。

攪拌時間：5，10，15，20，25 min。

試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 攪拌時間對CODcr去除率的影響Fig.2 Influence of stirring time onthe CODcrremoval rate

從圖1、2可以看出：

（1）攪拌時間為15 min時，凝聚劑的處理效果最好，CODcr的去除率可達到66.9%；

（2）攪拌時間低于15 min時，溶液中主要是擴散傳質(zhì)占主導(dǎo)的反應(yīng)過程，此時，攪拌的作用主要是使藥劑與溶液混合均勻，使藥劑與微粒狀有機物有充分接觸機會，故隨著攪拌時間的加長，CODcr的去除率增加。攪拌時間高于15 min時，溶液中主要是化學反應(yīng)占主導(dǎo)的過程，此時，加長攪拌時間，不僅不會促進有機污染物的團聚，而且會產(chǎn)生對已經(jīng)形成的大絮團的剪切破壞作用[4]，故CODcr的去除率下降。因此，本研究選擇攪拌時間為15 min。參考相關(guān)實驗，結(jié)合藥劑與溶液的混合程度，選擇攪拌強度為150 r/min。

2.3 沉降時間的影響

經(jīng)驗表明，混凝后的沉降時間對混凝效果的影響很大，且是后續(xù)處理中濃縮工藝的一個非常重要的設(shè)計參數(shù)，故考察不同的沉降時間對聯(lián)合藥劑的CODcr去除率的影響。

試驗條件：試樣用量200 mL；pH值7.0；攪拌時間15 min。

混凝藥劑：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/LPFS+50 mg/LPAM。

沉降時間：5，10，20，40 min。

試驗結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出：

（1）沉降時間的不同對CODcr的去除率有一定的影響；

（2）沉降時間在20 min以后，CODcr的去除率就達到穩(wěn)定值，說明所采用復(fù)合藥劑的混凝、沉降效果很好，有較明顯的使用價值；

（3）考慮到實際運行，為了節(jié)省流程時間，最終選擇混凝的沉降時間為20 min。

圖3 沉降時間對CODcr去除率的影響Fig.3 Influence of settling time onthe CODcrremoval rate

3 結(jié)論

（1）復(fù)合混凝劑相對單一混凝劑的處理效果較高，其沉淀淤泥易自行降解，可用作肥料，沒有二次污染；作為綠色環(huán)保型水處理劑，前景看好。

（2）處理200 mL的垃圾滲濾液的最佳用量是：1 250 mg/L PAC+1 500 mg/L PFS+50 mg/L PAM，即處理垃圾滲濾液的最佳配比：m（PAC）/m（PFS）/m（PAM）=25︰30︰1。

（3）確定最佳的條件：pH=7.0，攪拌時間為15 min，沉降時間為 20 min；CODcr去除率達到66.9%。

致謝：本文在完成過程中，得到了韓山師范學院張永利副教授的幫助，特此表示感謝！

[1]王健.催化濕式氧化降解垃圾滲濾液模擬廢水的研究[D].吉林：吉林大學，2008.

[2]劉亞麗.SIPR-SBBR垃圾滲濾液處理工藝研究[D].重慶：重慶大學，2008.

[3]張?zhí)m英，張德安.垃圾滲濾液中有機污染物的污染及去除[J].中國環(huán)境科學，1998，18（2）：184-188．

[4]劉東，江丁酉，張林.用化學混凝法處理垃圾滲濾液的實驗研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2000，8（2）：65-67.

Study on Treatment of Landfill Leachate With PFC-PDMDAAC

XV Su-biao1，YV Wen-teng2
（1.Departmentof Chemistry，HanshanNormal University，Guangdong Chaozhou521041，China；2.Environmental Monitoring Stationof Raoping County，Guangdong Chaozhou521041，China）

Aiming atthe landfill leachate with high concentration，refractory and biotoxicity，coagulation and sedimentation were used to treat it，taking liquid CODCras index.According to orthogonal experiment，suitable dosage of PFC-PDMDAAC was determined.Influence of different reaction conditions on the CODCrremoval rate was discussed，operating conditions were optimized.The experimental results show that the best dosage of PFC-PDMDAAC is 1 250 mg/LPAC and 1 500 mg/LPFS and 50 mg/LPAM，the best conditions are as follows：pH is 7.0，the stirring time is 15 min，the settling time is 20 min，underabove conditions，the CODCrremoval rate canreach66.9%.

Landfill leachate；PFC-PDMDAAC；CODcrremoval rate；Coagulationandsedimentation

X703

A

1671-0460（2010）04-0386-03

廣東省潮州市科技局項目（2008S20）。

2010-07-16

徐速標（1988-），男，廣東省韓山學院化學系環(huán)境科學專業(yè)。