垃圾渗滤液处理中混凝剂的筛选及复配

余文腾，许 越，张永利

垃圾渗滤液处理中混凝剂的筛选及复配

余文腾1，许 越2，张永利2

（1. 潮州市饶平县环境监测站，广东 潮州 521041； 2. 韩山师范学院，广东 潮州 521041）

采用正交试验，对高浓度有毒有害垃圾渗滤液进行混凝预处理。对单组分混凝剂进行筛选，通过处理垃圾液COD去除率进行评价，得出单组分最佳用量为1 250 mg/L (PAC)、1 500 mg/L (PFS)、50 mg/L（PAM）。对3种混凝剂进行双组分及多组分的复配，确定复配的最佳剂量比值为PAC/ PFS/ PAM=1︰1︰1。实验结果表明，复配的混凝剂比单组分混凝剂的垃圾液预处理效果明显提升。

垃圾渗滤液；混凝剂；COD去除率

随着城市化建设进程的加快，一系列生活、生产垃圾排放污染问题随之而生。垃圾卫生填埋是主流的污染物处理手段，具有简单方便、处理费用廉价等特点，但是垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液，具有色度深、浓度高、毒性大、味道臭、难降解等问题。

垃圾渗滤液的处理研究目前已成为国内外热点的研究课题[1-2]。由于渗滤液中有机物浓度很高、污染物成分复杂、含量变化大，COD、氨氮浓度高，可生物降解性差、有毒有害物质浓度高，因此处理难度极大，很难找到一个普遍适用的方法。

以往的工程案例表明，若垃圾渗滤液不经预处理，很难在接下来的工序中被降解，造成污水处理效率低、污染大等问题。现有的各种处理工艺中，传统的生物处理工艺投资相对较低，工艺也较为成熟，但流程较长，工艺也比较复杂[3-4]；而若干新型的复合工艺如韩国的絮凝—气浮—超声波—磁化，其流程相对比较简单，指标也比较先进，但造价较高[5]。因此，探索一种流程比较简单、投资较低、效果好的垃圾填埋场渗滤液预处理工艺，是近年来国际上污水处理领域上的热点、难点，研究开发垃圾渗滤液处理方法具有重大的环境意义和社会意义[6]。

本实验对粤东饶平县黄冈镇垃圾填场的渗滤液进行处理，通过研究3种混凝剂的筛选及复配进行正交试验，得到一定试验数据及结论，确定了最佳混凝剂用量及最佳反应条件。

1 实验部分

1.1 研究对象及混凝剂筛选

潮州市饶平县垃圾填埋场地处丘陵山谷地带，投入使用超过10年，设计能力为日消纳180 t垃圾。由于未有规范的垃圾渗滤液处理设施，仅利用低洼地筑坝形成污水塘收集渗滤液，通过渗透或蒸发自然减量，遇雨天则向外漫流扩散，严重污染地表水。随着垃圾场使用年限的延长，垃圾的收集与储存量大大增加，产生的渗滤液污水量大、可生化性减低、氨氮浓度升高，严重污染黄冈河。

本研究所用渗滤液试样全部采自潮州市饶平县黄冈镇垃圾填埋场。在此试验中采用的混凝剂是聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。

主要考虑到渗滤液中非溶解性有机物带有负电荷，采用阳离子型高分子凝聚剂能够得到更好的效果。而聚丙烯酰胺作为常用的有机高聚合度的絮凝剂，对于渗滤液中的悬浮颗粒物应该有很好的絮凝作用。

1.2 实验仪器、试剂及水样指标

实验仪器、试剂及水样指标见表1-3。

表1 实验仪器Table 1 List of Experimental Apparatus

表2 实验试剂Table 2 List of Experimental Reagents

表3 实验水样各项参数指标Table 3 Various parameters of the original samples from landfill leachate

1.3 实验方案

（1） 混凝剂的筛选和最佳投加剂量研究：将储液桶中的渗滤液充分搅匀后，取 200 mL的待处理渗滤液于容量为500 mL的烧杯中，适当搅拌后，加入适量的凝聚剂（PAC、PFS）或絮凝剂（PAM），用电动调整速度定时搅拌器搅拌15 min，放置沉降20 min，过滤后获得的上层清液按规定适当稀释后，进行CODcr测定。研究各种混凝剂的处理效果和最佳投加剂量。

（2） 混凝剂复配的正交实验:为了强化垃圾渗滤液的混凝预处理，试验研究3种混凝剂聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）药剂复配对垃圾渗滤液COD的去除率的影响。通过43正交试验，确定最佳混凝剂复配方案和试剂用量。

（3） 混凝剂复配处理渗滤液的最佳反应条件：深入研究混凝剂复配处理渗滤液的最佳搅拌时间，最佳静置沉淀时间，以及 pH值对渗滤液处理的影响。

2 实验结果与分析

2.1 单组分混凝剂的筛选

2.1.1 凝聚剂PAN、PFS用量对COD去除率的影响

实验对2种凝聚剂PAC、PFS的处理效果进行了比较，试验水样体积：200 mL，搅拌时间：15 min，静置时间：20 min，2种凝聚剂反应不同药剂用量的垃圾渗滤液COD去除率如表4，图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

由图1的曲线可见，不同凝聚剂作用下垃圾渗滤液COD去除率变化趋势不同，药剂用量存在一最佳值（PAC的最佳值为1 250 mg/L左右，PFS的最佳值为1 500 mg/L左右），与此值相对应的COD的去除率最高。药剂添加量低于此值时，COD的去除率随凝聚剂用量增加而升高；高于最佳值时，药剂用量增大，COD的去除率反而减小。明显的，PFS的混凝效果较大优于PAC的混凝效果。不同凝聚剂用量对垃圾渗滤液中有机污染物的去除率有很大影响，药剂用量的最佳值可以确定，故PAC的用量为1 250 mg/L，PFS的用量为1 500 mg/L。

图1 PAC、PFS用量对COD去除率的影响Fig. 1 Influence of PAN dosage and PFS dosage on CODcr removal rate

2.1.2 絮凝剂PAN用量对COD去除率的影响

实验对絮凝剂PAM的处理效果进行了研究，试验水样体积：200 mL，搅拌时间：15 min，静置时间：20 min，絮凝剂反应不同药剂用量的垃圾渗滤液COD去除率如表5，图2所示。

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

图2 PAM用量对COD去除率的影响Fig. 2 Influence of PAM dosage on CODcr removal rate

由图2的曲线可见，絮凝剂作用下垃圾渗滤液COD去除率有一定变化趋势，药剂用量存在最佳值。当PAM用量为50 mg/L时，与此值相对应的COD的去除率最高。药剂添加量低于此值时，COD的去除率随絮凝剂用量增加而升高；高于最佳值时，药剂用量增大，COD的去除率反而减小乃至稳定。因此，药剂用量的最佳值可以确定，PAM用量为50 mg/L。

2.2 双组分及多组分混凝剂的复配

为强化混凝效果，通过正交试验，探讨混凝剂4种复配配方（PAC+PFS、PAC+PAM、PFS+PAM、PAC+PFS+PAM）的处理效果。实验对混凝剂四种复配配方的处理效果进行了比较，试验水样体积：200 mL，混凝剂用量：1 250 mg/L（PAC）、1 500 mg/L（PFS）、50 mg/L（PAM），搅拌时间：15 min，静置时间：20 min，反应不同药剂复配配方的垃圾渗滤液COD去除率如表6，图3所示。

表6 4种复配药剂不同比值对COD去除率的影响Table 6 Influence of four different ratios of pharmacy on CODcr removal rate

图3 4种复配药剂不同比值对影响的柱状图Fig. 3 Influence of four different ratios of pharmacy on CODcr removal rate

由图3的柱状可见，混凝剂4种复配配方作用下垃圾渗滤液COD去除率不同，药剂比值存在最佳值。当PFS︰PAC︰PAM按照最佳剂量1︰1︰1药剂复配时，与此值相对应的COD的去除率最高。药剂比值低于此值时，COD的去除率亦随之降低。因此，PFS︰PAC︰PAM复配药剂比值的最佳值可以确定为1︰1︰1，相应的COD去除率为56.2%。

3 结 论

（1） 实验对3种混凝剂进行了研究，在单组分，3种混凝剂的用量为1 250 mg/L（PAC）、1 500 mg/L（PFS）、50 mg/L（PAM）时具有最强的预处理效果。

（2） 当PFS/PAC/PAM=1︰1︰1时，复配混凝剂的预处理效果最好。

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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年广东省自然科学基金项目，项目号：9452104101003815。

2010-03-02

余文腾(1969—)，男，高级实验师，环境专业本科毕业，长期从事环境保护工作。电话：0768-7500577。