改性粉煤灰對垃圾滲濾液的實驗研究

引言：本論文以垃圾滲濾液為研究對象，粉煤灰為處理材料，用改性后的粉煤灰處理垃圾滲濾液，探討了粉煤灰處理垃圾滲濾液的可行性。主要研究改性粉煤灰對垃圾滲濾液COD、色度的去除效果。通過實驗得到的最佳實驗工藝條件是，在垃圾滲濾液中改性粉煤灰投加量為240 g/L、振蕩時間為60 min、水樣pH值為10。在此工藝條件下，垃圾滲濾液的COD去除率達到82.8%，色度的去除率達到86.5%。

垃圾在堆放、填埋等處理過程中，形成了成分復雜的高濃度有機廢水—垃圾滲濾液。因此，如何有效的收集和處理垃圾滲濾液，已經成為目前亟待解決的問題。[1][2]

我國每年約產生12000萬t粉煤灰，其中僅40%的粉煤灰得到了利用，其余大量的粉煤灰卻一直露天堆放或直接投入江河湖海中，結果造成了占地毀田、破壞植物、阻塞河道、污染自然環境和影響生態平衡等方面的危害。[3][4]

本實驗通過改性粉煤灰的投加量、水樣的pH值、反應的溫度、振蕩時間來進行單因素實驗和正交實驗，采用改性過后的粉煤灰來處理經過好氧后的垃圾滲濾液出水，研究改性粉煤灰對垃圾滲濾液色度的去除效果。

一、實驗材料及方法

本所用的廢水水樣取自南寧市城南垃圾填埋場，是垃圾滲濾液經過氨吹脫塔、厭氧反應器及A/O氧化溝后的出水，廢水顏色呈深棕色，COD在350～450 mg/L，PH值6.8，色度在0.60～0.65，氨氮在12～20 mg/L。

本實驗處理水樣的粉煤灰取自南寧化工股份有限公司，并進行改性，即在粉煤灰中按重量比的10%加入固體CaCO3，然后在800°C的溫度條件下，在馬弗爐里恒溫焙燒2 h，即可得到實驗所需的改性粉煤灰。

二、實驗最佳工藝條件的確定

（一）粉煤灰投加量對去除效率的影響

在具塞錐形瓶中裝入50 mL水樣，分別投加1 g、3 g、5 g、7 g、9 g、11 g、13 g、15 g改性粉煤灰，在常溫下用水平振蕩器振蕩60 min后，靜置后過濾，測濾液的COD和色度，并計算去除率。結果顯示，隨改性粉煤灰投加量的增加，COD和色度的去除率都隨之變化。結果在50 mL的垃圾滲濾液中投入11 g改性粉煤灰為最佳改性粉煤灰的投加量實驗方案。

（二）振蕩時間去除效率的影響

在具塞錐形瓶中裝入11 g改性粉煤灰，然后加入50 mL垃圾滲濾液，在常溫條件下用水平振蕩器中分別振蕩15 min、30 min、45 min、60 min、75 min，靜置過濾，測濾液的COD和色度，計算其去除率。實驗結果顯示，振蕩時間對垃圾滲濾液的COD、色度去除率影響不是很大，但本次實驗研究的是改性粉煤灰對垃圾滲濾液的色度影響，所以選取色度去除效果最好的一組，即振蕩時間為45 min作為最佳的反應時間。

（三）水樣pH值對去除效率的影響

取7個燒杯，均加入50 mL垃圾滲濾液，然后分別用H2SO4，NaOH將水樣的pH值調節為1、3、5、7、9、11、13，倒入裝有11g改性粉煤灰的具塞錐形瓶中，在常溫條件下用水平振蕩器中振蕩45 min，靜置過濾，測濾液的COD和色度，并計算其去除率。實驗結果顯示，pH值為9時，垃圾滲濾液的COD、色度去除率最好。

（四）反應溫度去除效率的影響

在具塞錐形瓶中裝入11 g改性粉煤灰，然后倒入50 mL已經將pH值調為11的垃圾滲濾液，在恒溫水浴振蕩器中分別將溫度調為20°C、25°C（室溫）、30°C、40°C、50°C進行實驗。靜置過濾，測濾液的COD和色度，并計算其去除率。實驗結果顯示，溫度對COD的去除率影響不是很大，因此在今后的實驗中直接以室溫作為反應的溫度。

三、正交實驗設計及結果分析

正交試驗設計是研究多因素多水平的設計方法之一，它是根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點具備了“均勻分散，齊整可比”的特點。[5]

對前面的改性粉煤灰處理垃圾滲濾液的最佳工藝條件的確定及實驗的初步結果進行分析，在影響因素中選擇了投加量、振蕩時間、水樣pH值這三個因素來設計正交試驗。正交實驗的各因素和水平為投加量A（10 g、11 g、12 g）、振蕩時間B（40 min、50 min、60 min）、水樣pH值C（9、10、11）。

本次正交實驗的評價指標是垃圾滲濾液COD、色度的去除率，去除率越大越好，從實驗結果可以看出，在50 mL垃圾滲濾液中改性粉煤灰投加量12 g、振蕩時間60 min、水樣pH值為10，室溫的條件下，COD去除率82.8%，色度去除率86.5%在正交實驗中都是最大的，所以此方案為垃圾滲濾液去除效果的最好實驗方案。

四、結論

（一）水樣的色度、COD去除率隨改性粉煤灰的投加量增加而增大，但當投加量達到一定量時，去除率不再增大。從經濟的方面考慮，結合實驗結果，在50 mL水樣中投加11 g改性粉煤灰為最佳的投加量。

（二）反應振蕩時間對水樣的色度、COD去除率都有一定的影響。在60 min時COD的去除效果最好，而在45 min時色度的去除效果最好。

（三）水樣的pH值對色度、COD的去除效果差別很大，隨pH值的增大，色度、COD的去除率增加，但當pH達到一定的范圍后，去除率反而下降。所以pH值為9時是最佳的反應pH。

（四）實驗溫度對水樣的色度、COD去除效果也有一定的影響，只是影響不是很大。綜合考慮當地的實際情況以及在實際工程上的操作，最后確定常溫條件下即為實驗的最佳反應溫度。

（五）綜合單因素實驗和正交實驗結果，實驗的最佳工藝條件為在垃圾滲濾液中，改性粉煤灰投加量為240 g/L、振蕩時間為60 min、水樣pH值為10。

參考文獻

[1] 薛勇，謝杰，蔣寶軍.垃圾滲濾液的特點及處理方法[J].吉林建筑工程學院學報， 2006.12，23（4）：21～26.

[2] 蔡濤，王丹，宋志祥，佘萬能.垃圾滲濾液的處理技術及其國內研究進展[J].化工中間體， 2010.1：1～5.

[3] 呂軍，王穎，馮滿，陳月鑫.粉煤灰在水處理領域中的應用[J].黑龍江水專學報， 2004.12，31（4）：90～90.

（作者單位：四川中衡環境檢測有限公司）