高分子多糖復(fù)合生物絮凝劑在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用研究

曲 浩 姜守武

（威海市垃圾處理廠 山東 威海 264200）

目前，生化法是處理垃圾滲濾液一種必不可少的主體處理方法，但垃圾滲濾液的化學(xué)成份較復(fù)雜，BOD5/CODCr的比例對(duì)生物處理而言嚴(yán)重失調(diào)，且高濃度的氨氮往往容易對(duì)生物處理工藝產(chǎn)生毒害而導(dǎo)致處理效率下降，所以傳統(tǒng)的生化工藝難以有效地處理垃圾滲濾液。加之生化處理的投資成本過(guò)高、處理能力低和占地面積大等缺點(diǎn)，因此，發(fā)展一種經(jīng)濟(jì)有效的處理工藝是垃圾處理行業(yè)的迫切需要[1]。本次試驗(yàn)所處理的垃圾滲濾液取自威海市固體垃圾處理中心垃圾填埋場(chǎng)，部分有機(jī)物會(huì)被自身降解，使?jié)B濾液較快地轉(zhuǎn)變?yōu)橹行曰蛉鯄A性溶液，且BOD5/CODCr的值較低（約0.21）。其水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 威海市固體垃圾處理中心填埋場(chǎng)水質(zhì)

本研究通過(guò)使用多糖生物絮凝劑與無(wú)機(jī)絮凝劑復(fù)配處理垃圾滲濾液，在前處理階段最大限度地降低各污染指標(biāo)，以達(dá)到單純應(yīng)用物理化學(xué)方法處理垃圾滲濾液的目的。

1 生物絮凝劑的絮凝原理

無(wú)機(jī)和人工合成的有機(jī)高分子絮凝劑被廣泛地應(yīng)用于水處理工藝中，但在使用過(guò)程中的不安全性和給環(huán)境造成的二次污染已經(jīng)引起人們的高度重視。生物絮凝劑是由微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，具有良好的絮凝沉淀性能，安全無(wú)毒，具有可生物降解性，屬于環(huán)境友好型材料。因而，生物絮凝劑具有廣闊的應(yīng)用前景[2]。

威海漢邦生物環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的多糖生物絮凝劑打破了傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵生產(chǎn)方法，采用先進(jìn)的酶催化和膜分離技術(shù)使規(guī)?；a(chǎn)生物絮凝劑成為了可能。其生產(chǎn)的多糖生物絮凝劑為長(zhǎng)的直鏈結(jié)構(gòu)，分子量達(dá)到800萬(wàn)以上，由于表面具有大量的羥基和羧基作為絮凝功能團(tuán)，能夠形成巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)水中的膠體懸浮物進(jìn)行架橋、卷掃和網(wǎng)捕作用，達(dá)到對(duì)CODCr和NH3-N的高去除率效果。但生物絮凝劑的高成本問(wèn)題嚴(yán)重制約著其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，因此研究生物絮凝劑與其他絮凝劑的配合使用也是微生物絮凝劑發(fā)展的另一方向。盡管化學(xué)絮凝劑的危害很大，但只要不超過(guò)界限值則是無(wú)害的。已有實(shí)驗(yàn)表明二者配合使用可以互補(bǔ)不僅可以提高絮凝效率而且還可降低生物絮凝劑的投加量[3]。

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

CODCr的測(cè)定采用重鉻酸鉀法（GB/T 11914-1989）；NH3-N的測(cè)定采用滴定法（GB/T 7478-1987）；色度的測(cè)定采用鉑鈷比色法（GB/T 605-2006）；SS的測(cè)定采用重量法（GB/T 11901-1989）。

圖1 強(qiáng)化混凝沉淀系統(tǒng)示意圖

2.2 強(qiáng)化混凝沉淀處理系統(tǒng)

為了保證垃圾滲濾液在經(jīng)過(guò)前處理后能夠直接進(jìn)行反滲透膜過(guò)濾，而不堵塞膜孔，滲濾液需經(jīng)過(guò)格柵后進(jìn)行復(fù)合生物絮凝劑的強(qiáng)化混凝沉淀以除去大部分懸浮物，同時(shí)達(dá)到去除部分CODCr和NH3-N的效果。本研究設(shè)計(jì)的強(qiáng)化混凝沉淀設(shè)備包括助劑溶配罐1個(gè)（50L），復(fù)合生物絮凝劑槽1個(gè)（10L）、密封式混凝攪拌罐 2個(gè)（各 100L）和沉淀罐 1個(gè)（100 L），以及污水提升泵、助劑泵和加藥泵各一臺(tái)。見(jiàn)圖1。

助劑在助劑溶配罐用自來(lái)水進(jìn)行適當(dāng)稀釋后，由助劑泵連同垃圾滲濾液輸送至密封式混凝攪拌罐1，溢流混合液體在復(fù)合生物絮凝劑加藥泵的作用下輸送至混凝攪拌罐2，溢流混合液進(jìn)入沉淀罐，沉淀30分鐘后上清液經(jīng)過(guò)袋式過(guò)濾器過(guò)濾，進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)。污泥沉淀脫水后回填至垃圾填埋場(chǎng)。

圖2 Ca2+濃度對(duì)復(fù)合生物絮凝劑去除垃圾滲濾液中CODCr效率的影響

圖3 Ca2+濃度對(duì)復(fù)合生物絮凝劑去除垃圾滲濾液中NH3-N效率的影響

2.3 Ca2+濃度對(duì)復(fù)合生物絮凝劑處理垃圾滲濾液的影響

有研究表明，生物絮凝劑在使用時(shí)需添加適量的Ca2+作助劑，因?yàn)镃a2+能夠中和膠體表面的負(fù)電荷、降低膠體顆粒的Zeta電位促進(jìn)絮體的形成，還可以有效地保護(hù)生物絮凝劑不受廢水中降解酶的作用[2]。

試驗(yàn)時(shí)，向助劑溶配罐中分別加入不同質(zhì)量的氯化鈣粉末，使Ca2+在密封式混凝攪拌罐1里的質(zhì)量濃度分別為0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%和1.5%， 調(diào)節(jié)垃圾滲濾液pH至10.0后，使用復(fù)合生物絮凝劑運(yùn)行強(qiáng)化混凝系統(tǒng)，檢測(cè)沉淀后出水的CODCr和NH3-N。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2和3所示。

圖2和圖3表明，Ca2+濃度對(duì)復(fù)合生物絮凝劑功能的影響較為顯著，且隨著Ca2+濃度的增加，絮體也逐漸變大。當(dāng)Ca2+濃度達(dá)到0.9%時(shí)，CODCr和NH3-N的去除率分別達(dá)到56.3%和45.6%，接近峰值，且上清液透明度較高，色度最低。繼續(xù)增加Ca2+濃度，雖然CODCr和NH3-N的去除率有略微提高，但上清液開(kāi)始發(fā)濁，說(shuō)明在弱堿性情況下Ca2+開(kāi)始形成Ca(OH)2沉淀。因此，對(duì)于此垃圾滲濾液，Ca2+的濃度應(yīng)當(dāng)控制在0.9%為最佳。

圖4 pH對(duì)復(fù)合生物絮凝劑去除垃圾滲濾液中CODCr效率的影響

圖5 pH對(duì)復(fù)合生物絮凝劑去除垃圾滲濾液中NH3-N效率的影響

2.4 pH對(duì)復(fù)合生物絮凝劑處理垃圾滲濾液的影響

向助劑溶配罐中加入氯化鈣粉末，使Ca2+在密封式混凝攪拌罐1里的質(zhì)量濃度控制在0.9%。將經(jīng)過(guò)格柵過(guò)濾后的垃圾滲濾液分成 9份，1份不調(diào)節(jié) pH，其pH為 7.3，另外 8份分別用稀鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH 至 4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 和 11.0。 使用復(fù)合生物絮凝劑運(yùn)行生物強(qiáng)化混凝系統(tǒng)，測(cè)量沉淀后出水的CODCr和NH3-N。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4和5所示。

由圖4和圖5可知，隨著pH的升高，復(fù)合生物絮凝劑的能力也逐漸提高，但對(duì)絮體的形成影響不大。當(dāng)pH升至8時(shí)，CODCr和NH3-N的去除率開(kāi)始加快，當(dāng)達(dá)到 9.0時(shí)，去除率開(kāi)始趨于平穩(wěn)。繼續(xù)提高滲濾液pH，上清液開(kāi)始發(fā)濁，說(shuō)明已有部分Ca2+開(kāi)始形成Ca(OH)2沉淀。因此，滲濾液的pH應(yīng)控制在9.0左右，才能使復(fù)合生物絮凝劑效果最佳。

表2 系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)對(duì)污染物的去除情況

2.5 穩(wěn)定運(yùn)行試驗(yàn)

為了驗(yàn)證復(fù)合生物絮凝劑對(duì)垃圾滲濾液處理的穩(wěn)定性，試驗(yàn)運(yùn)行了1個(gè)月。在生物強(qiáng)化混凝沉淀系統(tǒng)中，助劑使用氯化鈣粉末，Ca2+濃度控制在0.9%，垃圾滲濾液的pH調(diào)節(jié)至9.0。在經(jīng)過(guò)強(qiáng)化混凝沉淀后，上清液經(jīng)過(guò)微濾直接進(jìn)入反滲透膜，膜出水最后進(jìn)入沸石脫氨系統(tǒng)，測(cè)定沉淀出水、膜出水和沸石脫氨系統(tǒng)出水的各污染指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

通過(guò)表2可以看出，用復(fù)合生物絮凝劑混凝沉淀后的出水SS較少，完全可以直接進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)，膜出水CODCr小于500 mg/L，完全達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（1500 mg/L）。試驗(yàn)運(yùn)行1個(gè)月后，反滲透膜的運(yùn)行壓力增加較少（約0.6 MPa）,且清洗頻率與使用傳統(tǒng)的PAC和PAM降低約50%。

3 結(jié)論

3.1 Ca2+濃度和滲濾液的pH對(duì)復(fù)合生物絮凝劑的功能影響都較為顯著。試驗(yàn)得出了適用于垃圾滲濾液處理的最佳Ca2+濃度和pH，而且保證了混凝沉淀后上清液有較低的濁度；

3.2 使用復(fù)合生物絮凝劑前處理后的水經(jīng)過(guò)微濾后，可以直接進(jìn)入反滲透膜，相比生化法處理減少了很多工序和資金投入，占地面積較??；

3.3 由于復(fù)合生物絮凝劑對(duì)垃圾滲濾液中的氨氮也有明顯的去除效果，因此，對(duì)于處理低氨氮含量的廢水有較好的應(yīng)用前景；

3.4 復(fù)合生物絮凝劑實(shí)現(xiàn)大工業(yè)化生產(chǎn)將大幅降低藥劑成本，使用復(fù)合生物絮凝劑處理垃圾滲透液也將實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)行。

［1］靳慧霞,馬放,孟路,楊基先.復(fù)合型微生物絮凝劑與化學(xué)絮凝劑的復(fù)配及其應(yīng)用[J].化工進(jìn)展，2006，25（1）：105-109.

［2］楊瑩,馬放,王琴.Ca2+對(duì)生物絮凝劑絮凝形態(tài)影響的研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，22（6）：41-43.

［3］馬放,李大鵬,鄭麗娜，等.復(fù)合型生物絮凝劑與聚合氯化鋁鐵復(fù)配處理高藻水[J].中國(guó)給水排水，2008，24（3）：39-41.