混凝法预处理垃圾焚烧厂渗滤液的小试研究

徐 清，谢 倩，赵秀兰，张 晟，邓劲蕾

（1.重庆市中生环保工程有限公司 ，重庆 400039；2.西南大学，重庆 4007162；3.重庆市环境科学研究院，重庆 401147）

垃圾渗滤液的无害化处理一直是一个世界性的难题［1］。在我国，因为生活与饮食习惯的缘故，生活垃圾含水量很高，垃圾渗滤液量较大，即便是采用焚烧发电的方法处置垃圾，也需要考虑渗滤液的处理问题［2］。区别于垃圾填埋场产生的渗滤液，垃圾焚烧厂的渗滤液由于停留时间短，因而产生的渗滤液COD很高［3］。由于渗滤液中含有大量难降解有机物［4］，目前传统的生物处理方法效果有限，对于垃圾焚烧厂的高浓度渗滤液则更显艰难。近年来，越来越多的学者开始采用光催化氧化法、电解Fenton法、膜处理法等一系列物理和化学的方法来处理垃圾渗滤液［3，5－6］。作为物理化学方法中最常用的一种——混凝法，可有效降低渗滤液的COD、浊度等理化指标，为后续开展光催化氧化法等深度处理提供重要保证。因此，极有必要开展混凝法预处理渗滤液，尤其是垃圾焚烧厂渗滤液的研究。

1 材料及方法

1.1 试验材料

垃圾渗滤液：本试验所用的垃圾渗滤液取自重庆市同兴垃圾焚烧厂生活垃圾暂存点的渗滤液收集池，所取渗滤液呈深褐色，有恶臭。所取水样的水质情况见表1。

表1 垃圾渗滤液的水质

混凝剂种类：试验选用聚合氯化铝（PAC，质量浓度为10%，由北碚污水处理厂提供）溶液作为絮凝剂，聚丙烯酰胺（PAM，质量浓度为1‰，由北碚污水处理厂提供）溶液作为助凝剂。

1.2 试验方法

选取混凝药剂投加量、p H、搅拌方式、沉降时间为主要的影响因素。为了研究处理垃圾渗滤液的最佳混凝条件，先通过单因子试验，确定各因素的大致范围（以COD去除率为首要参考指标），再通过正交试验确定各影响因素的最佳组合方式，使混凝效果最优化。

具体操作为向烧杯中，分别加入100mL垃圾渗滤液，用H2SO4和NaOH调节p H值，边搅拌边加入PAC或PAM，放在六联搅拌器上搅拌，静置40 min后取液面下2～3 cm处水样，选取COD和浊度作为预处理效果的评价因子进行水质分析。其中COD和浊度分别采用重铬酸盐法（GB 11914－1989）和《便携式浊度计法·水和废水监测分析方法》（第4版）进行分析测定。

数据分析与图形处理主要基于Microsoft Excel 2003平台。

2 结果与讨论

2.1 搅拌时间对混凝效果的影响

分别取垃圾渗滤液100mL于5个烧杯中，加入PAC絮凝剂5mL，以300 r／min的转速分别搅拌20，30，40，50 ，60，70，80，90 min，静置40 min后取液面下2～3 cm处水样，测定垃圾渗滤液COD去除率和浊度去除率，结果见图1。

图1 搅拌时间对混凝效果的影响

由图1可知，随着搅拌时间的延长，浊度和COD去除率的趋势大体一致，都是先上升后下降。浊度去除率在搅拌时间为20 min时仅为64.60%，40 min时增至最高（96.48%），之后随着搅拌时间的延长，浊度去除率反而下降；COD去除率在搅拌时间为20 min时为3.1%，50 min时达到最高（22.0%），之后随着搅拌时间的延长略有降低，但是幅度不大。这是因为搅拌时间太短，混凝剂无法充分混合而形成聚合形态；混合时间太长则容易打碎絮体，影响吸附架桥和网捕作用［4］。

2.2 pH值对混凝效果的影响

PAC混凝剂在碱性条件下易取得较好效果，因此分别取垃圾渗滤液100mL于4个烧杯中，调节p H 值为7，8，9，10，11，12（主要考虑到铝盐在酸性条件下不易发生水解，无絮凝作用），加入PAC絮凝剂5mL，以300 r／min的转速搅拌50 min，静置40 min后取液面下2～3 cm处水样，测定垃圾渗滤液COD去除率和浊度去除率，结果见图2。

图2 p H值对混凝效果的影响

由图2可知，调节p H值从9过渡至10时，浊度和COD去除率都得到很大的提高，分别达到95.49%和33.1%，随着p H值的继续升高，溶液中的铝盐主要向氢氧化铝沉淀形式转变，影响了混凝效果，从而导致浊度和COD去除率的减少。

2.3 PAC投加量对混凝效果的影响

分别取垃圾渗滤液100mL于4个烧杯中，调节p H值为10后，分别加入PAC絮凝剂4，5，6，7，8，9，10mL，以300 r／min的转速分别搅拌50 min，静置40 min后取液面下2～3 cm处水样，测定垃圾渗滤液COD去除率和浊度去除率，结果见图3。

图3 PAC投加量对混凝效果的影响

由图3可知，PAC投加量对浊度的去除影响不大，在4～10mL的投加范围内，浊度去除率基本在94.14%～96.18%之间浮动。而随着PAC投加量的增加，COD去除率呈现先上升后下降的趋势，在PAC投加量为6mL时达到最高（30.8%）。混凝剂加药量的增加有助于加强网捕作用，提高混凝处理的效果，但是投加量过多也会影响絮体沉降速度，增加污泥量，另外还会导致药剂费用的增加［5］。

2.4 投加PAM助凝剂对混凝效果的影响

分别取垃圾渗滤液100mL于8个烧杯中，调节p H值为10后，加入PAC絮凝剂6 mL，再分别投加PAM 助凝剂1，2，3，4，5，6，7，8mL，以300 r／min的转速搅拌50 min，静置40 min后取液面下2～3 cm处水样，测定垃圾渗滤液COD去除率和浊度去除率，结果见图4。

图4 PAM投加量对混凝效果的影响

由图4可知，PAM投加量对浊度的去除率影响不大，在1～8mL的投加范围内，浊度去除率基本在92.14%～95.78%之间浮动。PAM投加量在1～5mL之间时，COD去除率未出现大幅度波动，而在6～8mL之间波动较大，投加6mL时达到最高去除率为30.6%。PAM作为助凝剂的作用主要是为了改善絮凝提结构，促使细小而松散的絮粒变得粗大密实，作用机理是高分子物质的吸附架桥。当混凝体系中PAM含量适当时，悬浮的胶体粒子间会产生吸附架桥作用，形成絮体；而PAM过量会导致架桥作用必需的粒子表面吸附活性点减少，从而出现粒子间的相互排斥导致分散稳定现象，最终降低混凝效果［7］。

2.5 正交试验结果

以垃圾渗滤液COD去除率和浊度去除率作为综合考察指标，以p H值、搅拌时间、PAC投加量和PAM投加量作为影响因子，采用L9（34）正交设计研究混凝技术处理垃圾渗滤液的优化条件，各因素水平及实验结果见表2和表3。

表2 L9（34）正交实验因素水平

表3 正交实验结果

通过L9（34）正交实验，以COD最高去除率为标准，确定混凝技术处理垃圾渗滤液的优化条件为：p H值为10，搅拌时间为40 min，PAC投加量为0.6mL／L，助凝剂PAM 投加量为0.5mL／L。在此优化实验条件下，出水浊度为125.25，去除率为91.65%，出水 COD 为 13 080 mg／L，去除率为34.6%。由正交实验的极差分析可知，影响COD最高去除率的因子主次顺序为：p H值＞搅拌时间＞PAC投加量＞PAM投加量。

3 结论

（1）单因素试验结果表明，单因素对浊度的最大处理效率在92.14%～96.48%之间，对COD的最大处理效率在22.0%～33.1%之间。混凝法对浊度的去除率高于COD。

（2）正交试验结果表明，影响COD最高去除率的因子主次顺序为：p H值＞搅拌时间＞PAC投加量＞PAM投加量。试验在p H值为10，搅拌时间为40 min，PAC（质量浓度10%）投加量为0.6mL／L，助凝剂PAM投加量（质量浓度1‰）为0.5mL／L时，取得最优工艺参数组合。此时浊度去除率为91.65%，COD去除率为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］张 益，赵由才.生活垃圾焚烧技术［M］.北京：化学工业出版社，2000：278－279.

［3］胡晨燕，李光明，夏凤毅，等.电解Fenton法处理生活垃圾焚烧厂渗滤液的动力学研究［J］.环境科学，2006，27（8）：1 591－1 595.

［4］赵宗生，刘鸿亮，袁光钰，等.A2／O与混凝沉淀法处理垃圾渗滤液研究［J］.中国给水排水，2001，17（11）：13－16.

［5］徐勤勤，李 娟，孙 猛，等.超声波－TiO2光催化处理对垃圾渗滤液氨氮和COD去除的研究［J］.三峡环境与生态，2011，33（2）：27－42.

［6］韩 丹，汪永辉.纳滤膜深度处理垃圾渗滤液的研究［J］.环境科学与管理，2007，32（10）：124－128.

［7］鲁 骎，周恭明.高分子复合铁盐絮凝剂的研究进展［J］.工业水处理，2003，23（2）：15－18.