一種復合型絮凝劑處理垃圾滲濾液的研究
摘要：以氯化鋁、雙氰胺、甲醛等為原料制備出一種有機無機復合型絮凝劑（OICF），并用于福州市紅廟嶺衛生填埋場垃圾滲濾液的預處理試驗，系統考察了其對滲濾液進行處理時的最優條件。試驗發現，OICF對滲濾液原水、厭氧池出水和二沉池出水有很強的絮凝和脫色效果，廢水的COD去除率可分別達到81.0%、34.86%和48.74%以上，色度去除率均可達到50%以上。對比試驗結果表明，OICF處理垃圾滲濾液的絮凝綜合性能明顯優于聚合氯化鋁（PAC）。
關鍵詞：復合絮凝劑；絮凝沉降；垃圾滲濾液；去除；處理
隨著城市化的不斷加劇，全世界范圍內的垃圾正日益增加[1]。目前，國內外處理處置這些垃圾的方法主要有焚燒、堆肥、填埋和綜合利用等[2]。其中垃圾衛生 填埋法因具有工藝簡單、技術成熟、處理費用低、管理和運輸方便等優點而被國內外廣泛采用[2-3]。垃圾填埋 后將產生大量垃圾滲濾液，其來源主要有以下三種方式：（1）進入填埋場底部的大氣降水、地表水和地下水等；（2）垃圾本身攜帶的水分；（3）垃圾分解過程中產生的水。由其產生途徑可知垃圾滲濾液成分復雜，有機物濃度高且水質水量變化較大，處理難度較大，尤其 是填埋后期，隨著氨氮和COD濃度加大，更增加了生化處理的難度[4]。在通常情況下，一般采取預處理→ 生物處理（SBR）→后續處理的工藝流程。絮凝沉降法 是水處理中常用的重要方法[5]，同樣適用于垃圾滲濾 液的處理。在垃圾滲濾液處理中引入絮凝劑預處理，不僅工藝簡單，且可預先去除部分COD、色度等有害物質，大大提高了滲濾液的可生化性，減少了后續處理的負荷。無機高分子絮凝劑是一類非常有效的強化 固液分離物質，因其高效低毒等特性常用于給水和排 水的物化處理工藝中[6]。但單純使用無機絮凝劑處理的成本較高，因此，本文旨在通過將有機和無機絮凝劑復合處理垃圾滲濾液，既能達到高效和價廉的預處理效果，又能將污泥量控制在一定的范圍使其不對環 境造成二次污染[7]，具有較好的社會經濟價值和推廣應用前景。
1.實驗部分
1.1實驗原料
聚合氯化鋁、硫酸鋁、氯化鐵、雙氰胺、甲醛等為 工業純；硫酸亞鐵銨、硫酸、硝酸、鹽酸、高錳酸鉀、重 鉻酸鉀、過氧化氫、硫酸亞鐵、尿素、硫脲等為分析純。
1.2復合絮凝劑的制備
氯化鋁水解過程中釋放出H+，利用雙氰胺-甲醛縮聚物制備過程中需要消耗H+的機理促進氯化鋁發生聚合反應，進而制備出有機無機復合型絮凝劑 OICF。制備工藝如下：將氯化鋁溶解于水中，在90℃ 下加入雙氰胺、硫脲、尿素和催化劑后慢慢滴加甲醛， 反應4h后，降至常溫，即得黏稠透明的有機無機復合 型絮凝劑OICF。
1.3垃圾滲濾液水質指標
實驗所處理垃圾滲濾液取自福州市紅廟嶺垃圾衛生填埋場污水處理廠，各池出水水質如表1所示。
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1.4實驗方法
采用燒杯攪拌試驗[8]取1000mL水樣置于1000mL 燒杯中，按不同的絮凝劑投加量、廢水溫度及pH值等 實驗條件進行操作，以100~120r/min的速度攪拌1~2 min，待反應平衡后，靜置沉降一定時間，然后分離上 清液進行各項指標的檢測。
1.5水質分析
污泥含水率的測定采用濾紙法[9]；COD測試參照 重鉻酸鉀法GB11914-89；色度測試參照稀釋倍數法 GB11903-89；pH值的測定參照電極法GB6920-86。
2 結果與討論
2.1絮凝條件的優選
為了綜合研究OICF的絮凝性能，測定OICF對滲濾液的COD和色度等的去除率情況，以垃圾滲濾濾液原廢液、厭氧池出水、二沉池出水為處理對象，對各種影響絮凝作用的因素（如絮凝劑用量、廢水pH值 及廢水溫度）進行了系統研究以獲得最佳的絮凝效果，為產品的進一步推廣應用提供參數。
2.1.1 OICF投加量的影響
取1000mL三種廢水，在未采用酸或堿調節pH值、室溫的條件下，滴加不同量的OICF進行處理，經過相同的攪拌和靜置時間，其COD去除效果見圖1。由圖1可以看出，當絮凝劑投加量在100~800 mg/L時，OICF對三種垃圾滲濾液的COD均有一定程度的去除。其中，由圖1中可以明顯看出，滲濾液原水的COD去除效果最佳，厭氧池出水和二沉池出水 的處理效果相當；三者的COD去除率最高可分別達 到85.9%、40.8%和49.0%。三條曲線雖然沒有統一的升降規律，但是可以發現在超過一定投加量后，隨著OICF用量的增加，COD去除率的值都呈現出一種下降趨勢。 這是因為OICF是一種復合絮凝劑，在較小投加量范圍 時，絮凝劑的有機和無機部分能夠起到協同作用取得很好的處理效果；但是隨著用量不斷增加，其中無機部分去除COD的作用受到限制且有機部分反而增大了廢水的COD。因此，綜合考察確定OICF處理三種廢水的最佳用量分別為438mg/L、584mg/L和584mg/L。
2.1.2 pH值的影響
將三種滲濾液的pH值分別調節到4、5、6、7和8， 并依次加入各自最佳投加量的OICF進行絮凝試驗。 圖2為pH值與三種滲濾液COD去除率關系圖。
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由圖2可以看出，由于所處理對象的水質差異， OICF處理三種垃圾滲濾液的效果隨pH值的增加并沒有相似的變化趨勢。對于高COD濃度的滲濾液原水，在pH＝4~8范圍內，COD的去除率都能達到77% 以上，因此OICF處理滲濾液原水時，適用的pH值范圍廣泛。但是OICF處理厭氧池出水時，pH值的影響較為明顯。在pH＝4~7范圍內，COD的去除率值都比 較低，在pH＝7時，該值取得最大43.3%。當用于處理二沉池出水時，COD的去除率都能達到30%以上，但當pH=8時獲得最佳效果，COD去除率為46.6%。試驗結果說明，采用OICF處理三種垃圾滲濾液的實際 應用過程中，必須先根據不同滲濾液的實際情況進行酸堿調節處理。
2.1.3溫度的影響
分別取系列廢水樣品，在絮凝劑用量和廢水pH值相同的條件下加熱攪拌，使絮凝反應在不同溫度下進行，便于考察溫度對OICF處理垃圾滲濾液絮凝效果的影響。試驗結果見圖3。
如圖3所示，在試驗條件下，由于反應及沉降時 間較為充分，OICF對三種垃圾滲濾液COD的去除率隨溫度變化并無明顯變化，溫度對OICF處理該垃圾滲濾液絮凝效果幾乎不存在影響，由此可知，OICF的實 際應用可以在常溫下進行，且不受季節和區域的限制。
2.1.4 攪拌速度和時間
攪拌速度和時間選擇得當，有利于絮凝劑發揮作用，可以促進絮凝效果的提高。試驗結果發現，OICF 絮凝試驗的攪拌速度以80~120r/min為宜，攪拌時間 以3~5min為宜。若攪拌速度過快，時間過長，易將已生成的礬花打碎阻礙絮體沉降，降低絮凝效果；反之，則會使絮凝劑的固體顆粒不能充分接觸和捕集膠體 顆粒，也不能使絮體沉降，且絮凝劑的濃度分布不均也不利于絮凝作用的發揮。
2.2 對比試驗
2.2.1 絮凝性能對比
為了進一步驗證OICF處理垃圾滲濾液效果的優越性，本文將OICF和聚合氯化鋁（PAC）對三種垃圾滲濾液進行了實驗室對比試驗，試驗結果見表2。
從表2中可以看出，OICF用于處理三種垃圾滲濾液的效果均優于聚鋁，處理二沉池出水COD的去除率及厭氧池出水的色度去除率雖然相近或者等同，但用量大大小于PAC，且處理時幾乎不用進行酸堿調節，既節約成本又簡化了操作。說明此絮凝劑可以被廣泛地用于垃圾滲濾液的無害化處理。
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2.2.2 化學污泥性能比較
用烘干法測定上述兩種絮凝劑處理三種垃圾滲濾液后產生的污泥含水率（表3）。結果表明用OICF處理后產生的污泥質量小于用PAC處理后產生的污 泥質量，且污泥含水率低。這說明用OICF處理垃圾滲濾液不但可以提高處理效果，而且還可以大大減少后續工段中污泥的處理成本。
3.結論
（1）以制備出的有機無機復合絮凝劑OICF處理三種垃圾滲濾液，發現其絮凝效果與OICF投加量密切相關。當OICF投加量為438mg/L、584mg/L和584mg/L 時，滲濾液原液、厭氧池出水及二沉池出水的COD的 去除率可分別達到85.9%、40.8%和49.0%。OICF適用的pH值和溫度范圍較為寬泛，對上述三種廢水pH值可 取7、7、8；溫度取室溫即可。攪拌速度和時間的影響也較關鍵，試驗發現：OICF絮凝試驗的攪拌速度以80~ 120r/min為宜，攪拌時間以3~5min為宜。
（2）與PAC處理三種垃圾滲濾液的對比試驗發現，OICF的絮凝效果，性價比明顯優于PAC。且經OICF處理后的垃圾滲濾液含污泥質量少，污泥含水率低，減少了后續構筑物的負荷及處理污泥的成本。
（3）OICF處理垃圾滲濾液處理垃圾滲濾液具有投 藥量少、絮凝效果好、處理成本低、對環境無污染及減 少后續處理負荷等優點，因此具有推廣應用價值。
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