混凝法預處理垃圾焚燒廠滲濾液的小試研究

徐 清，謝 倩，趙秀蘭，張 晟，鄧勁蕾

（1.重慶市中生環保工程有限公司 ，重慶 400039；2.西南大學，重慶 4007162；3.重慶市環境科學研究院，重慶 401147）

垃圾滲濾液的無害化處理一直是一個世界性的難題［1］。在我國，因為生活與飲食習慣的緣故，生活垃圾含水量很高，垃圾滲濾液量較大，即便是采用焚燒發電的方法處置垃圾，也需要考慮滲濾液的處理問題［2］。區別于垃圾填埋場產生的滲濾液，垃圾焚燒廠的滲濾液由于停留時間短，因而產生的滲濾液COD很高［3］。由于滲濾液中含有大量難降解有機物［4］，目前傳統的生物處理方法效果有限，對于垃圾焚燒廠的高濃度滲濾液則更顯艱難。近年來，越來越多的學者開始采用光催化氧化法、電解Fenton法、膜處理法等一系列物理和化學的方法來處理垃圾滲濾液［3，5－6］。作為物理化學方法中最常用的一種——混凝法，可有效降低滲濾液的COD、濁度等理化指標，為后續開展光催化氧化法等深度處理提供重要保證。因此，極有必要開展混凝法預處理滲濾液，尤其是垃圾焚燒廠滲濾液的研究。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

垃圾滲濾液：本試驗所用的垃圾滲濾液取自重慶市同興垃圾焚燒廠生活垃圾暫存點的滲濾液收集池，所取滲濾液呈深褐色，有惡臭。所取水樣的水質情況見表1。

表1 垃圾滲濾液的水質

混凝劑種類：試驗選用聚合氯化鋁（PAC，質量濃度為10%，由北碚污水處理廠提供）溶液作為絮凝劑，聚丙烯酰胺（PAM，質量濃度為1‰，由北碚污水處理廠提供）溶液作為助凝劑。

1.2 試驗方法

選取混凝藥劑投加量、p H、攪拌方式、沉降時間為主要的影響因素。為了研究處理垃圾滲濾液的最佳混凝條件，先通過單因子試驗，確定各因素的大致范圍（以COD去除率為首要參考指標），再通過正交試驗確定各影響因素的最佳組合方式，使混凝效果最優化。

具體操作為向燒杯中，分別加入100mL垃圾滲濾液，用H2SO4和NaOH調節p H值，邊攪拌邊加入PAC或PAM，放在六聯攪拌器上攪拌，靜置40 min后取液面下2～3 cm處水樣，選取COD和濁度作為預處理效果的評價因子進行水質分析。其中COD和濁度分別采用重鉻酸鹽法（GB 11914－1989）和《便攜式濁度計法·水和廢水監測分析方法》（第4版）進行分析測定。

數據分析與圖形處理主要基于Microsoft Excel 2003平臺。

2 結果與討論

2.1 攪拌時間對混凝效果的影響

分別取垃圾滲濾液100mL于5個燒杯中，加入PAC絮凝劑5mL，以300 r／min的轉速分別攪拌20，30，40，50 ，60，70，80，90 min，靜置40 min后取液面下2～3 cm處水樣，測定垃圾滲濾液COD去除率和濁度去除率，結果見圖1。

圖1 攪拌時間對混凝效果的影響

由圖1可知，隨著攪拌時間的延長，濁度和COD去除率的趨勢大體一致，都是先上升后下降。濁度去除率在攪拌時間為20 min時僅為64.60%，40 min時增至最高（96.48%），之后隨著攪拌時間的延長，濁度去除率反而下降；COD去除率在攪拌時間為20 min時為3.1%，50 min時達到最高（22.0%），之后隨著攪拌時間的延長略有降低，但是幅度不大。這是因為攪拌時間太短，混凝劑無法充分混合而形成聚合形態；混合時間太長則容易打碎絮體，影響吸附架橋和網捕作用［4］。

2.2 pH值對混凝效果的影響

PAC混凝劑在堿性條件下易取得較好效果，因此分別取垃圾滲濾液100mL于4個燒杯中，調節p H 值為7，8，9，10，11，12（主要考慮到鋁鹽在酸性條件下不易發生水解，無絮凝作用），加入PAC絮凝劑5mL，以300 r／min的轉速攪拌50 min，靜置40 min后取液面下2～3 cm處水樣，測定垃圾滲濾液COD去除率和濁度去除率，結果見圖2。

圖2 p H值對混凝效果的影響

由圖2可知，調節p H值從9過渡至10時，濁度和COD去除率都得到很大的提高，分別達到95.49%和33.1%，隨著p H值的繼續升高，溶液中的鋁鹽主要向氫氧化鋁沉淀形式轉變，影響了混凝效果，從而導致濁度和COD去除率的減少。

2.3 PAC投加量對混凝效果的影響

分別取垃圾滲濾液100mL于4個燒杯中，調節p H值為10后，分別加入PAC絮凝劑4，5，6，7，8，9，10mL，以300 r／min的轉速分別攪拌50 min，靜置40 min后取液面下2～3 cm處水樣，測定垃圾滲濾液COD去除率和濁度去除率，結果見圖3。

圖3 PAC投加量對混凝效果的影響

由圖3可知，PAC投加量對濁度的去除影響不大，在4～10mL的投加范圍內，濁度去除率基本在94.14%～96.18%之間浮動。而隨著PAC投加量的增加，COD去除率呈現先上升后下降的趨勢，在PAC投加量為6mL時達到最高（30.8%）?；炷齽┘铀幜康脑黾佑兄诩訌娋W捕作用，提高混凝處理的效果，但是投加量過多也會影響絮體沉降速度，增加污泥量，另外還會導致藥劑費用的增加［5］。

2.4 投加PAM助凝劑對混凝效果的影響

分別取垃圾滲濾液100mL于8個燒杯中，調節p H值為10后，加入PAC絮凝劑6 mL，再分別投加PAM 助凝劑1，2，3，4，5，6，7，8mL，以300 r／min的轉速攪拌50 min，靜置40 min后取液面下2～3 cm處水樣，測定垃圾滲濾液COD去除率和濁度去除率，結果見圖4。

圖4 PAM投加量對混凝效果的影響

由圖4可知，PAM投加量對濁度的去除率影響不大，在1～8mL的投加范圍內，濁度去除率基本在92.14%～95.78%之間浮動。PAM投加量在1～5mL之間時，COD去除率未出現大幅度波動，而在6～8mL之間波動較大，投加6mL時達到最高去除率為30.6%。PAM作為助凝劑的作用主要是為了改善絮凝提結構，促使細小而松散的絮粒變得粗大密實，作用機理是高分子物質的吸附架橋。當混凝體系中PAM含量適當時，懸浮的膠體粒子間會產生吸附架橋作用，形成絮體；而PAM過量會導致架橋作用必需的粒子表面吸附活性點減少，從而出現粒子間的相互排斥導致分散穩定現象，最終降低混凝效果［7］。

2.5 正交試驗結果

以垃圾滲濾液COD去除率和濁度去除率作為綜合考察指標，以p H值、攪拌時間、PAC投加量和PAM投加量作為影響因子，采用L9（34）正交設計研究混凝技術處理垃圾滲濾液的優化條件，各因素水平及實驗結果見表2和表3。

表2 L9（34）正交實驗因素水平

表3 正交實驗結果

通過L9（34）正交實驗，以COD最高去除率為標準，確定混凝技術處理垃圾滲濾液的優化條件為：p H值為10，攪拌時間為40 min，PAC投加量為0.6mL／L，助凝劑PAM 投加量為0.5mL／L。在此優化實驗條件下，出水濁度為125.25，去除率為91.65%，出水 COD 為 13 080 mg／L，去除率為34.6%。由正交實驗的極差分析可知，影響COD最高去除率的因子主次順序為：p H值＞攪拌時間＞PAC投加量＞PAM投加量。

3 結論

（1）單因素試驗結果表明，單因素對濁度的最大處理效率在92.14%～96.48%之間，對COD的最大處理效率在22.0%～33.1%之間。混凝法對濁度的去除率高于COD。

（2）正交試驗結果表明，影響COD最高去除率的因子主次順序為：p H值＞攪拌時間＞PAC投加量＞PAM投加量。試驗在p H值為10，攪拌時間為40 min，PAC（質量濃度10%）投加量為0.6mL／L，助凝劑PAM投加量（質量濃度1‰）為0.5mL／L時，取得最優工藝參數組合。此時濁度去除率為91.65%，COD去除率為34.6%。

［1］Lema J M ，Mendez R，Blazquez R.Characteristics of landfill leachate and alternatives for their treatment：a review［J］.Water Air and Soil Pollution，1988，40：223－250.

［2］張 益，趙由才.生活垃圾焚燒技術［M］.北京：化學工業出版社，2000：278－279.

［3］胡晨燕，李光明，夏鳳毅，等.電解Fenton法處理生活垃圾焚燒廠滲濾液的動力學研究［J］.環境科學，2006，27（8）：1 591－1 595.

［4］趙宗生，劉鴻亮，袁光鈺，等.A2／O與混凝沉淀法處理垃圾滲濾液研究［J］.中國給水排水，2001，17（11）：13－16.

［5］徐勤勤，李 娟，孫 猛，等.超聲波－TiO2光催化處理對垃圾滲濾液氨氮和COD去除的研究［J］.三峽環境與生態，2011，33（2）：27－42.

［6］韓 丹，汪永輝.納濾膜深度處理垃圾滲濾液的研究［J］.環境科學與管理，2007，32（10）：124－128.

［7］魯 骎，周恭明.高分子復合鐵鹽絮凝劑的研究進展［J］.工業水處理，2003，23（2）：15－18.