不同復合化學絮凝劑處理垃圾滲濾液的對比分析

文_黃俊標 深圳市下坪固體廢棄物填埋場

1 實驗分析

1.1 選擇滲濾液水質

該實驗選擇的滲濾液源于深圳市下坪固體廢棄物填埋場，其最初COD是4392mg/L， pH值是8.2。

NaOH(分析純) 、濃硫酸(分析純) 、Al2(SO4)3、FeCl3，Na2O·nSiO2，PAM。

1.2 實驗儀器

inoLab PH720號酸度計，DF-101系列集熱式恒溫加熱磁力攪拌設備，5B-3COD迅速測定器。

1.3 實驗內容和方法

實驗過程將COD的清除率作為重要考察指標，選擇配比、投入量和pH值為考察因子。對比PAFCS、PASiC、PAC與PAM聯合絮凝劑的應用效果，采取最佳絮凝劑。這種化學絮凝法處理是在150mL燒杯內展開的，每次測試水樣是100mL,選擇H2SO4、NaOH調整滲濾液的pH值到實驗規定值，加入絮凝劑后先迅速攪拌1min (轉速大概是280r/min),然后慢速攪拌15min(120r/min),攪拌完成后澄清10min然后檢測上清液的COD。

1.4 分析方法及指標

紅礬鉀COD檢測法，玻璃電極pH計檢測法，COD儀迅速測定法。

2 結果及討論

2.1 PAFCS處置滲濾液的結果及討論

2.1.1 明確最優配比

常溫狀態下，調整pH值是7.0,并向各個燒杯內添入40g/L的Al2(SO4)3與40g/L FeCl3的混合物5mL，調整PAFCS內Al2(SO4)3和FeCl3的比例，等其反應再靜置分層，采集上清液檢測COD，并計算各種配比的處置效果。

實驗表明，含鐵量越多絮體越集中，沉降迅速，污泥體越小。伴隨配比的改變,COD清除率伴隨配比的改變從小變大,直至峰值后又產生降低趨勢。PAFCS處置滲濾液時AlCl3經吸附橋統一壓縮雙電層等途徑清除COD,而FeCl3提高了粒子之間吸附架橋性能和混凝時的網捕作用,讓水里的微小顆粒產生很大的礬花而易于下降；整體對比每個配比的處理質量，當AlCl3和FeCl3的配比是4：1時，沉淀最密實，COD清除率最好，能達到46.4%。

2.1.2 明確最優投入量

常溫狀態下，固定pH是7.0，調整PAFCS (4：1)的投入量，等其反應再靜置分層，采集上清液檢測COD，并計算沒種投入量下的處置效果。在特定絮凝劑投入量范圍內，伴隨絮凝劑投入量的增多，COD清除率慢慢增加，多達6mL時，清除率達到最高。所以，針對試驗選擇垃圾滲濾液，PAFCS最優投入量約6mL。

2.1.3 明確最佳反應pH值

常溫狀態下，固定PAFCS (4：1)投入量是6mL，選擇pH值為變量，等其反應再靜置分層，采集上清液檢測COD，并計算每種pH值下的治理效果。

COD清除率都會伴隨pH值的增大而提升，當pH值為7.0左右時，曲線產生峰值。所以，針對該試驗選擇垃圾滲濾液，與中性pH狀態下CPAFC的絮凝質量最佳，COD清除效果最好。

2.2 PASiC 處置滲濾液的結果及討論

2.2.1 最佳配比的決定

常溫狀態下，調整pH值是7.0，固定加入40g/L的氯化鐵與40g/L的硅酸鈉混合物5mL,調整硅酸鈉和氯化鐵的配比，等其反應再靜置分層，采集上清液檢測COD，并計算每種配比的處理質量。伴隨硅酸鈉溶液含量的增加，硅酸聚合水平越高，PSPFC絮凝質量越好，COD清除率也越大。這主要由于高聚合度的聚硅酸具備很強的粘附架橋性能；但當硅酸鈉溶液含量過高時，PASiC的穩固性又有下降趨勢，COD清除率對應地又降低，甚至產生凝膠狀態。這是由于聚鐵屬于陽離子型聚合物，聚硅酸屬于陰子型聚合物。兩者復合后，會令聯合PSPFC的電荷和有效成分減少，較大限度上降低了電中和性能。所以，通過實驗明確氯化鐵和硅酸鈉最佳配比是4：1。

2.2.2 明確最佳投入量

常溫狀態下，調整pH值是7.0， 選擇PASiC (4：1)的投入量為變量，等其反應再靜置分層，采集上清液檢測COD，并計算每種投入量的處理質量。

伴隨投入量的增多，COD清除率也隨之增多。這是由于Fe3+徹底中和廢水內懸浮顆粒中存在的負電荷后，吸附于懸浮顆粒上的剩余Fe3+反而由此帶上正電荷，由于靜電排斥導致絮凝效果不好。由此當投入量是6mL時，處理質量好且經濟。

2.2.3 選擇最佳反應pH值

pH值的調整影響PASiC的處置效果，主要是由于鐵的氫氧化物的等電點剛好在pH=8.0～8.5之內，在這一pH值范疇內Fe的水解產物基本不含電荷，讓PASiC水解形成的鐵聚合物喪失中和脫穩性能。滲濾液生化治理尾水pH=8.2，其中存在NH4、CO32-具緩沖性，添加PASiC后pH值基本不變、非常靠近鐵氫氧化物的等電點，在這一pH值下Fe的水解產物含帶電荷較少，令PASiC水解形成的鐵聚合物混合脫穩性能明顯降低，大幅度下降了PASiC治理效果。通過實驗明確最好pH值應是5.5。

2.3 PAC與PAM混合絮凝劑治理垃圾滲濾液的結果及討論

2.3.1 明確絮凝劑PAC用量

常溫狀態下，調整pH值是7.0，固定PAM助凝劑（0.04g/L）的投入量是2mL，并投入不同體積的PAC(40g/L)，等其反應再靜置層，采集上清液檢測COD，并計算每種用量的處理質量。

2.3.2 明確PAM用量

常溫狀態下，調整pH值是7，固定PAC的投入量是6mL，并投入不同體積的PAM (0.04g/L)混合助凝劑，等其反應再靜置層，采集上清液檢測COD，并計算每種用量的處理質量。PAM的投入量在很大程度上有助于COD清除，它可以促使絮體產生，加快沉降速度，調整沉降性能。實驗表明，添加助凝劑PAM后污水的COD清除率大大提升，這是由于添加PAM后,優化了絮凝反應條件,推動了絮凝劑PAC和廢水內膠體顆粒產生反應，促使COD清除率提升；伴隨PAM投入量的增多，上清液內顆粒明顯削減，沉淀時間也減少，當用量是1.5mL時，COD清除率最大，高達70.3%。

2.3.3 明確最佳反應pH值

常溫狀態下，固定聯合絮凝劑內PAC的投入量6mL、PAM的投入量1.5mL，分別調整pH值，等其反應再靜置分層，采集上清液檢測COD，并計算每個pH值的處理質量。明確最好反應pH值是7.0。

3 結語

PAFCS不僅有壓縮雙電層與電中和作用，也有吸附架橋作用,其中存在的陰離子與陽離子之間還具備協同增效的優勢。其配比、投入量、垃圾滲濾液pH值與攪拌時間都會對其絮凝質量有影響，當PAFCS 配比是4：1，投入量是6mL，最好pH值是7.0，COD最大清除率能達到51.3%，對滲濾液的絮凝治理效果最佳。

為了讓PASiC最高效率地清除COD，該實驗選擇PAS：C 的最佳配比是4：1，最佳投入量是6mL，最好pH值是5.5。PASiC投放滲濾液后，PASiC水解改變成聚硅酸溶膠和帶正電的聚鐵離子，聚硅酸溶膠和鐵聚合物產生鏈狀、網狀結構起到粘附架橋和網捕作用，能夠有效清除COD并形成大的礬花沉降。其中，聚鐵離子和聚鐵硅離子能同滲濾液內腐殖質類充分的COO-及OH-形成獨特的吸附、配位功能，讓COD的清除率達到65.2%。

由于PAM存在高分子性質，其既提供了較強的架橋吸附功能，還推動了絮凝劑PAC和廢水內膠體顆粒的反應，讓垃圾滲濾液COD盡可能清除。實驗過程考察了許多影響絮凝質量的因素，發現最佳管理因子是： PAC(40g/L)投入量是6mL、PAM(4g/L)最好用量是1.5mL，反應pH值是7.0，在最佳情況下COD最高清除率能達70.4%。

對比三種絮凝劑，PAC與PAM聯合絮凝劑是比較好的絮凝劑，其能夠用較低成本得到最好的C0D清除率。基于PAC與PAM聯合絮凝劑的化學預處置，處理了LAS很難生物分解的難題，有效降低了后期治理壓力。