垃圾滲濾液處理中混凝劑的篩選及復配

余文騰，許 越，張永利

垃圾滲濾液處理中混凝劑的篩選及復配

余文騰1，許 越2，張永利2

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

采用正交試驗，對高濃度有毒有害垃圾滲濾液進行混凝預處理。對單組分混凝劑進行篩選，通過處理垃圾液COD去除率進行評價，得出單組分最佳用量為1 250 mg/L (PAC)、1 500 mg/L (PFS)、50 mg/L（PAM）。對3種混凝劑進行雙組分及多組分的復配，確定復配的最佳劑量比值為PAC/ PFS/ PAM=1︰1︰1。實驗結果表明，復配的混凝劑比單組分混凝劑的垃圾液預處理效果明顯提升。

垃圾滲濾液；混凝劑；COD去除率

隨著城市化建設進程的加快，一系列生活、生產垃圾排放污染問題隨之而生。垃圾衛(wèi)生填埋是主流的污染物處理手段，具有簡單方便、處理費用廉價等特點，但是垃圾填埋場產生的垃圾滲濾液，具有色度深、濃度高、毒性大、味道臭、難降解等問題。

垃圾滲濾液的處理研究目前已成為國內外熱點的研究課題[1-2]。由于滲濾液中有機物濃度很高、污染物成分復雜、含量變化大，COD、氨氮濃度高，可生物降解性差、有毒有害物質濃度高，因此處理難度極大，很難找到一個普遍適用的方法。

以往的工程案例表明，若垃圾滲濾液不經(jīng)預處理，很難在接下來的工序中被降解，造成污水處理效率低、污染大等問題。現(xiàn)有的各種處理工藝中，傳統(tǒng)的生物處理工藝投資相對較低，工藝也較為成熟，但流程較長，工藝也比較復雜[3-4]；而若干新型的復合工藝如韓國的絮凝—氣浮—超聲波—磁化，其流程相對比較簡單，指標也比較先進，但造價較高[5]。因此，探索一種流程比較簡單、投資較低、效果好的垃圾填埋場滲濾液預處理工藝，是近年來國際上污水處理領域上的熱點、難點，研究開發(fā)垃圾滲濾液處理方法具有重大的環(huán)境意義和社會意義[6]。

本實驗對粵東饒平縣黃岡鎮(zhèn)垃圾填場的滲濾液進行處理，通過研究3種混凝劑的篩選及復配進行正交試驗，得到一定試驗數(shù)據(jù)及結論，確定了最佳混凝劑用量及最佳反應條件。

1 實驗部分

1.1 研究對象及混凝劑篩選

潮州市饒平縣垃圾填埋場地處丘陵山谷地帶，投入使用超過10年，設計能力為日消納180 t垃圾。由于未有規(guī)范的垃圾滲濾液處理設施，僅利用低洼地筑壩形成污水塘收集滲濾液，通過滲透或蒸發(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，產生的滲濾液污水量大、可生化性減低、氨氮濃度升高，嚴重污染黃岡河。

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。在此試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）。

主要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應該有很好的絮凝作用。

1.2 實驗儀器、試劑及水樣指標

實驗儀器、試劑及水樣指標見表1-3。

表1 實驗儀器Table 1 List of Experimental Apparatus

表2 實驗試劑Table 2 List of Experimental Reagents

表3 實驗水樣各項參數(shù)指標Table 3 Various parameters of the original samples from landfill leachate

1.3 實驗方案

（1） 混凝劑的篩選和最佳投加劑量研究：將儲液桶中的滲濾液充分攪勻后，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，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） 混凝劑復配的正交實驗:為了強化垃圾滲濾液的混凝預處理，試驗研究3種混凝劑聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）藥劑復配對垃圾滲濾液COD的去除率的影響。通過43正交試驗，確定最佳混凝劑復配方案和試劑用量。

（3） 混凝劑復配處理滲濾液的最佳反應條件：深入研究混凝劑復配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。

2 實驗結果與分析

2.1 單組分混凝劑的篩選

2.1.1 凝聚劑PAN、PFS用量對COD去除率的影響

實驗對2種凝聚劑PAC、PFS的處理效果進行了比較，試驗水樣體積：200 mL，攪拌時間：15 min，靜置時間：20 min，2種凝聚劑反應不同藥劑用量的垃圾滲濾液COD去除率如表4，圖1所示。

29.1 30.6 32.5 46.2 35.4 18.5 PFS 21.9 32.6 38.1 42.3 52.3 48.6

由圖1的曲線可見，不同凝聚劑作用下垃圾滲濾液COD去除率變化趨勢不同，藥劑用量存在一最佳值（PAC的最佳值為1 250 mg/L左右，PFS的最佳值為1 500 mg/L左右），與此值相對應的COD的去除率最高。藥劑添加量低于此值時，COD的去除率隨凝聚劑用量增加而升高；高于最佳值時，藥劑用量增大，COD的去除率反而減小。明顯的，PFS的混凝效果較大優(yōu)于PAC的混凝效果。不同凝聚劑用量對垃圾滲濾液中有機污染物的去除率有很大影響，藥劑用量的最佳值可以確定，故PAC的用量為1 250 mg/L，PFS的用量為1 500 mg/L。

圖1 PAC、PFS用量對COD去除率的影響Fig. 1 Influence of PAN dosage and PFS dosage on CODcr removal rate

2.1.2 絮凝劑PAN用量對COD去除率的影響

實驗對絮凝劑PAM的處理效果進行了研究，試驗水樣體積：200 mL，攪拌時間：15 min，靜置時間：20 min，絮凝劑反應不同藥劑用量的垃圾滲濾液COD去除率如表5，圖2所示。

表5 PAM用量對COD去除率的影響Table 5 Influence of PAM dosage on CODcrremoval rate %

圖2 PAM用量對COD去除率的影響Fig. 2 Influence of PAM dosage on CODcr removal rate

由圖2的曲線可見，絮凝劑作用下垃圾滲濾液COD去除率有一定變化趨勢，藥劑用量存在最佳值。當PAM用量為50 mg/L時，與此值相對應的COD的去除率最高。藥劑添加量低于此值時，COD的去除率隨絮凝劑用量增加而升高；高于最佳值時，藥劑用量增大，COD的去除率反而減小乃至穩(wěn)定。因此，藥劑用量的最佳值可以確定，PAM用量為50 mg/L。

2.2 雙組分及多組分混凝劑的復配

為強化混凝效果，通過正交試驗，探討混凝劑4種復配配方（PAC+PFS、PAC+PAM、PFS+PAM、PAC+PFS+PAM）的處理效果。實驗對混凝劑四種復配配方的處理效果進行了比較，試驗水樣體積：200 mL，混凝劑用量：1 250 mg/L（PAC）、1 500 mg/L（PFS）、50 mg/L（PAM），攪拌時間：15 min，靜置時間：20 min，反應不同藥劑復配配方的垃圾滲濾液COD去除率如表6，圖3所示。

表6 4種復配藥劑不同比值對COD去除率的影響Table 6 Influence of four different ratios of pharmacy on CODcr removal rate

圖3 4種復配藥劑不同比值對影響的柱狀圖Fig. 3 Influence of four different ratios of pharmacy on CODcr removal rate

由圖3的柱狀可見，混凝劑4種復配配方作用下垃圾滲濾液COD去除率不同，藥劑比值存在最佳值。當PFS︰PAC︰PAM按照最佳劑量1︰1︰1藥劑復配時，與此值相對應的COD的去除率最高。藥劑比值低于此值時，COD的去除率亦隨之降低。因此，PFS︰PAC︰PAM復配藥劑比值的最佳值可以確定為1︰1︰1，相應的COD去除率為56.2%。

3 結 論

（1） 實驗對3種混凝劑進行了研究，在單組分，3種混凝劑的用量為1 250 mg/L（PAC）、1 500 mg/L（PFS）、50 mg/L（PAM）時具有最強的預處理效果。

（2） 當PFS/PAC/PAM=1︰1︰1時，復配混凝劑的預處理效果最好。

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Selection and Composition of Coagulant for Landfill Leachate Treatment

YU Wen-teng1，XV Yue2，ZHANG Yong-li2
(1.Raoping County Environmental Monitoring Station of Chaozhou City, Guangdong Chaozhou 521041，China；2. Department of Chemistry, Hanshan Normal University, Guangdong Chaozhou 521041，China）

Using the orthogonal test, toxic and hazardous landfill leachate with high concentration was pretreated by coagulation. Single-component coagulants were screened through comparing their COD removal rate for landfill leachate, the optimum amount of single-components was obtained as follows: 1 250 mg/L (PAC)，1 500 mg/L (PFS)，50 mg/L (PAM). Two-component and multi-component cross-configuration of three coagulants were studied, the optimal ratio of compound was determined as follows: PAC/ PFS/PAM=1︰1︰1. Experimental results show that the coagulants cross-configuration has better pretreatment effect than single-component.

Landfill leachate; Coagulant; COD removal rate

X 703

A

1671-0460（2010）06-0661-04

2009年廣東省自然科學基金項目，項目號：9452104101003815。

2010-03-02

余文騰(1969—)，男，高級實驗師，環(huán)境專業(yè)本科畢業(yè)，長期從事環(huán)境保護工作。電話：0768-7500577。