水处理药剂在垃圾渗滤液中的应用及发展方向

2023-03-09刘雨

大众标准化 2023年2期

刘雨

（无锡马盛环境能源科技有限公司，江苏无锡 214000）

由于垃圾渗滤液中含有有机污染物、重金属等，因此渗滤液的水质会发生翻天覆地的变化，微生物的生长环境受到了极大的破坏，会散发出一股刺鼻的味道，对人类的生活造成了很大的影响。通过对垃圾渗滤液的合理处置，可以促进城市生活用水、工业用水的再利用，同时也可以推动水处理药剂的进一步发展。

1 相关概述

1.1 水处理药剂概述

水处理药剂是一种在石油化工、医药卫生、冶金、纺织、交通、建筑等领域中使用的化工原料。它的作用就是处理工业生产过程中产生的废水污水以及节水。同时，水处理药剂也被大量用于垃圾渗滤液的治理。

1.2 垃圾渗滤液概述

垃圾渗滤，就是从垃圾中渗出的水分，主要是由于雨水、地表水和地下水冲刷、浸渍堆积垃圾，再经过萃取、水解、发酵等过程中形成二次污染。垃圾渗滤液的来源包括：垃圾中转站、垃圾综合处理场、填埋场、垃圾焚化场等，进而使得垃圾渗滤液大量存在。同时，它还具备如下特征：一是水质和水量比较复杂。目前国内垃圾分类技术尚未大规模普及，即便有进行垃圾分类，但多数区域因技术、经济等原因，除了少量可回收的垃圾以外，其余（如餐厨垃圾、生活垃圾、建筑垃圾等）全部通过垃圾运输机运送到填埋场进行填埋。因此，垃圾的组成非常的复杂。且由于大部分的渗滤液是通过降雨而产生的，因此，不同地区、不同季节，不同的地区，不同季节的渗滤液浓度和产量都不同，使得渗滤液的治理更加困难。二是高浓度的有机物和氨氮含量高。通过对渗滤液处理后的废水进行分析，发现渗滤液中含有93种有机物，其中NH4-N含量高，是垃圾填埋区渗滤液治理的主要问题。三是重金属浓度高、色度高、气味难闻。当工业垃圾与生活垃圾混埋后，渗滤液中含有大量的重金属，使重金属离子的融出量大大增加。在此基础上，垃圾填埋区的渗滤液颜色从淡黄色逐渐转为暗黑，其气味也会随着浓度的升高而加剧，产生强烈的刺鼻气味。四是土壤中的微生物养分配比不平衡。垃圾渗滤液中的有机质和NH3-N浓度每升高达数万毫克，而普通的填埋场地土壤中的含磷量则相对偏少。

2 水处理药剂面临的发展机遇

2.1 节能减排的需求

中国国土面积大、人口多，但水资源的使用率不高，存在着严重的水污染问题。统计数字表明，2018年全国工业用水135亿m3左右，工业冷却用水量占到了73%。目前，在工业生产中，经常会添加一定数量的溶解盐和溶解氧，从而导致了在循环水中的水质不断下降。因而，在工业冷却水中加入水处理药剂，通过调节酸度、碱度或盐分的溶解度，减少水中的无机盐沉淀，减少渗滤液的腐蚀，从而达到回收利用的目的。目前业内正致力于生态文明的构建和节约用水等方面的工作，进而使水处理药剂获得了发展的契机，从而促使水处理药剂达到节能减排的需求。

2.2 渗滤液排放标准的提高

目前，我国的水体富营养化问题总体上较为突出。近年来，我国相继制定了大量的渗滤液处理技术及相关的环保法规，以应对水资源的污染问题。以太湖和巢湖为主要的污染控制区域，渗滤液在排放之前都要进行脱氮除磷处理，进而使得渗滤液的排放符合国家有关规定。且随着我国渗滤液排放标准的不断提升，水处理药剂的发展将迎来一个新的机遇。

2.3 治污科技发展的支撑

技术支撑是水处理药剂发展必不可少的。随着水污染问题日益严重，水资源问题日益突出，政府在污染防治上也不断加大力度，在水质管理、水污染治理等领域也有了较大的进展。目前，水治理的目的已由总量管制转向提高质量，逐步形成综合治理技术和治理体制，进而为我国水处理药剂的发展提供了强有力的理论支撑与技术支持。

3 我国垃圾渗滤液处理现状

根据统计，国内符合国标的工厂不超过20%，而符合国标的焚化厂也有不少使用了反渗透技术，虽然可以确保水的质量，却无法确保出水效率。经调研，有的焚化工厂虽然水质达标，但其出水量只有70%～80%。另外，垃圾填埋场的渗滤液的处置也很关键，根据统计，目前全国每天的垃圾量已经达到了6.4万多吨，而能够达到一级排量标准的只占1/10左右，虽然应用反渗透技术可以将渗滤液的处理达到一级标准，但成本高，运行费用高，出水量少，而且还会出现一些问题。总之，我国垃圾渗滤液的排泄及其在城市中的迁移转化过程，对生态和地下水的安全产生了严重的影响，并对公众健康构成了极大的威胁，进而下文对水处理药剂在垃圾渗滤液中的应用进行探讨，希望能对相关人员的工作有所帮助。

4 水处理药剂在垃圾渗滤液中的应用

4.1 消泡剂在垃圾渗滤液中的应用

其主要特性为：能迅速减少气、液两相的表面张力，使泡沫快速膨胀，长期抑制泡沫，并可有效地阻止填埋场渗滤液的外溢。渗滤液主要成分为低分子量的脂肪酸，大分子量的腐植酸和中分子量的腐植酸。其中有机物含量高，氨氮和重金属离子含量高，这种水比较难对付。垃圾渗滤液的生化体系会产生大量的泡沫，泡沫的来源包括生物、化学和机械泡沫等。在生产过程中，三种不同类型的泡沫会产生共振，从而形成不易破裂的粘稠泡沫。该产品以特种有机化合物、环丙烷、环氧乙烷等为原料，能有效地对泡沫进行破坏、清除，能长期抑制泡沫的生成，并能有效地控制生化池的液面，防止渗滤液外溢。

4.2 阻垢剂在垃圾渗滤液中的应用

在膜深加工工艺中，主要是利用错流法进行渗滤，不仅生产出了清液，而且还生产了其他较重的渗滤液，这些渗滤液含有约98%的无机盐、有机物、铝、铁和硅胶；根据体系回收率和膜片布置的差异，在浓水一侧的难溶性盐分浓度也不尽相同，在浓水端的难溶性盐分含量达到一定程度时，薄膜上就会产生污物，从而对RO膜的脱盐率、操作压力、水通率等指标产生一定的影响。此时，若不能将这些微细颗粒清除，则会使结晶颗粒体积增加，并穿透薄膜的表层，从而损坏反渗透设备，因此应在反渗透生产线上安装阻垢药剂。阻垢剂可以提高难溶盐类在水溶液中的溶解程度，从而改变水溶液中的固相组成，达到正常的KSP标准，但不会在浓水中结晶沉淀，进而保证了反渗透装置的长时间、稳定工作。

4.3 混凝剂在垃圾渗滤液中的应用

目前我国的混凝剂有：氯化铝、氯化铁、硫酸亚铁和助凝剂聚丙烯酰胺。随着此类制品的大量使用，对其的需求量也随之增长，制定有关规范已刻不容缓。近几年，随着技术发展和与世界接轨的需要，我国开始修改混凝剂的主要标准规范，新的混凝剂在业界产生了一定的影响，例如：在生产饮水用的氯化铁絮体中，必须采用工业合成的氯盐和盐酸，避免了国内企业利用酸洗废液、废铁屑等来制取氯化铁，造成重金属含量超标现象的产生，这是一种很好的保障。在重金属测定中，采用原子吸收技术，大大提高了测定结果的准确性；结果表明，聚合硫酸铁的全铁和氯化铝的盐基指数都明显改善，从而有效地确保了混凝效果，大大改善了产品的性能。

4.4 缓蚀剂在垃圾渗滤液中的应用

这类化合物的品种比较多，包括有机盐、无机盐和芳烃类。目前，有机磷缓蚀剂已得到了越来越多的使用。有机磷酸类缓蚀剂的生产规范中，着重强调了有效成份的质量，而对于氯化物、铁、亚磷酸、磷酸等的质量要求也非常高。如果产品中的杂质浓度过高，不但无法起到缓冲和阻垢作用，反而会对渗滤液装置产生一定的腐蚀作用。近两年，我国关于此项标准的修改内容包括：在检验中添加包含多种有效成份的物质，在检验时对其进行主成份的测定；其有效成份的分析方法是以磷钼酸盐的喹啉比值法为主；提高了铁和氯化物含量的测定指数；在测定氯离子时，采用常规的比浊法和标准比例的方法，采用银离子电势滴定方法，进而促使测定结果准确可靠，操作简便。

4.5 膜清洗剂在垃圾渗滤液中的应用

膜清洁剂分为碱性和酸性两类，它们是在深加工中使用的，通常情况下，酸性的膜清洗剂对氧化铁和难溶解的无机盐垢的化学清洁力度较好，碱性的膜清洗剂对有机和生物污染具有较强的净化效果。这两种方法都是通过化学药剂的特性来溶解和剥离附着在薄膜上的污染物质，然后将其从反渗透设备中冲洗出来，良好的清洁作用能使膜使用时间得到延长。

5 水处理药剂在垃圾渗滤液处理应用中的发展方向

5.1 需求增大，绿色发展

水处理药剂在渗滤液处理中起到了很大的促进作用，而现在，随着人类生活水平的提高，今后要进行的垃圾渗滤液处理将会越来越多，而对水处理药剂的要求也会越来越高，因此，水处理药剂产业必须要开发出更好的水处理药剂产品，从而达到环保的目的。且随着世界经济与社会的发展，世界上许多国家都把环保工业视为发展的主要内容，同时也强调了在当前环境下绿色发展的重要性，进而水处理药剂的应用也要与时俱进。因此，有关科研工作者必须通过科学方法生产出绿色的水处理药剂，这样不仅可以有效解决渗滤液问题，而且还可以达到对周围环境保护的目的。

5.2 有机复合高分子絮凝剂

现代絮凝技术主要有：压电双电层、粘结桥、卷扫絮凝、电化吸收等。近几年，随着有机聚合物絮凝剂的发展，对吸附架桥、吸附电中和等机制的探索也逐渐深入，对聚合物的吸附和机理进行了深入的探讨，且随着国内外研究工作者的不懈努力，进而开发出了一种新型的有机复合高分子絮凝剂，使得水处理药剂在渗滤液处理上取得了重大突破。

5.3 多元复合型水处理药剂

多元复合型水处理剂是一种具有多重功能的药剂，是水处理药剂在垃圾渗滤液处理应用中重要发展方向。比如，聚硅酸铝盐类的复合絮凝剂，是一种由铝盐和聚硅酸混合而成的复合聚合物，不但具备电中和、吸收、搭桥等多种性能，且其成本低廉，对渗滤液的治理有明显的改善，其絮凝性能比单一类型的水处理剂更好。同时，多元复合型水处理药剂还可以充分利用各种化学成分的优点，实现对渗滤液的迅速、有效地清除。

5.4 采用新型材料的水处理药剂

近年来，我国在水处理药剂中使用了大量的新的原料。比如，由于纳米材料的尺寸效应和表面效应等原因，可以将其用于水处理药剂的开发，从而提高渗滤液的治理效率。目前，利用纳米TiO2对有毒有机化合物进行光催化处理的方法已有很大的发展。另外，利用非毒性微生物作为一种功能性的蛋白或功能性的多糖类材料，在生产过程中也得到了广泛的利用。未来，水处理药剂的研究将涉及更多高性能的新型材料，从而提高药剂处理效率和生活用水质量，保护生态环境。

6 水处理药剂的发展建议

目前，国内有关水处理药剂规范的研究已经有了长足的进展，并在提高苦碱水的利用率和降低环境污染等方面起到了积极的作用。为进一步完善我国水处理药剂的质量标准体系，提出了如下建议：一是为有效地保证苦碱水处理产品的品质，维护市场有序、良好的竞争，必须严格按照有关标准对全国水处理药剂的质量进行监测与监督，从而进一步强化质量监管。二是有关饮用水处置的某些化学品，应当尽早实施有关产品的品质证书，并实施市场准入。同时，要出台相关的政策，以促进国内水处理药剂的市场营销，并积极创建国际知名品牌。三是对一些有发展潜力的水处理药剂进行改造和研究，使之成为一种技术含量较高的水质处理药剂，组织有关企业、高校、科研机构进行研究，逐步形成具有中国特色的水处理药剂和系列产品。四是在开展有关水处理药剂的知识产权的同时，利用我国的生态环境和丰富的资源，逐步取代国内普遍使用的含磷水处理药剂。在加速发展绿色化学的过程中，大力发展和推广易降解的水处理剂，使之逐渐取代一些难降解的聚丙烯酸等水处理药剂。五是研究与水处理药剂相关的作用机制、多功能水处理药剂的协同作用，进而为我国的水处理技术的发展提供科学依据。