生活垃圾焚烧厂渗滤液处理工艺研究

任丹凤

（山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西 太原 030027）

全氟辛酸具有独特的理化性质，其被广泛应用于工业生产和生活中。因此，生活垃圾处理的产物中含有一定量的全氟辛酸，其具有较强的毒性，若随着垃圾处理的渗滤液或者浓缩污泥进入环境会造成严重的危害[1]。目前，仅针对生活垃圾填埋处理的全氟辛酸的去除效果展开研究，并未对其焚烧处理生活垃圾时其中的全氟辛酸的处理进行研究。本文将重点对生活垃圾焚烧厂滤液处理工艺展开研究，旨在寻求高效去除全氟辛酸的方法。

1 实验材料及方法

1.1 实验材料

本实验所选用的材料为垃圾焚烧厂滤液处理单元所得到的渗滤液样品，实验样品所取材的垃圾焚烧厂的渗滤液处理工艺流程如图1 所示。

图1 垃圾焚烧厂渗滤液处理工艺流程图

如图1 所示，每隔1 h 对渗滤液处理工艺中的渗滤液样品进行收集，并将其存储于样品瓶中。在收集渗滤液的同时，对处理工艺流程中的浓缩污泥进行收集，并将其存储于聚丙烯封样袋中[2]。根据实验目的，除了所需的实验样品外，还需准备全氟辛酸、甲醇、甲酸、氨水、硫酸汞、重络酸钾、硫酸银以及碘化汞等。本实验所需的实验仪器如表1 所示。

1.2 渗滤液及浓缩污泥前处理方法

为保证实验结果的准确性，在实验前对所收集的渗滤液和浓缩污泥采取有效的方法进行前处理。

渗滤液中全氟辛酸的前处理流程：在11 000 r/min条件下对渗滤液离心处理10 min，在4 mL 0.1%氨水甲醇、4 mL 甲醇以及4 mL 去离子水溶液的作用下对其进行活化处理，在4 mL 1%甲酸溶液中进行淋洗处理，在4 mL 0.1%氨水甲醇和2 mL 甲醇的混合溶液中进行洗脱处理，采用20 mg 的石墨化碳粉，并在12 000 r/min 环境下对其净化处理15 min；最后，采用氮气对其进行浓缩处理。

浓缩污泥中全氟辛酸的前处理流程：对样品在3 种超声条件下进行离心处理。其中，第一次超声条件为：3 mL 的甲醇溶液在40 ℃的水中进行恒温加热保持10 min，并在5 000 r/min 转速下离心处理15 min；第二次超声条件为：2 mL 的甲醇溶液在40 ℃的水中进行恒温加热保持10 min，并在5 000 r/min转速下离心处理15 min；第三次超声条件为：1 mL 的甲醇溶液在40 ℃的水中进行恒温加热保持10 min，并在5 000 r/min转速下离心处理15 min。最后，采用氮气对其进行浓缩处理。

2 生活垃圾焚烧厂中全氟辛酸的去除效果实验研究

2.1 好氧池对全氟辛酸去除效果的影响

通过实验得出在不同季节对应的好氧池中全氟辛酸的去除效果随季节的变化规律如下页图2 所示。

如图2 所示，在2021 年10 月、11 月和2022 年3 月、4 月4 个月份中好氧池对应的全氟辛酸的去除率为负值；说明，在这4 个月份中全氟辛酸的生成量远大于其对应的修复量。其中，在10 月份的去除率为-152.4%，在11 月份的去除率为-149.6%，在3 月份的去除率为-44%，在四月份的去除率为-63.1%；在12 月份的去除率为9.9%，在1 月份的去除率为14.9%。

图2 好氧池在不同季节对全氟辛酸去除效果的影响

总的分析可知，好氧池中全氟辛酸的去除率主要与其生成量和污泥的吸附量相关；而好氧池的水质将直接影响其中微生物的活性以及对全氟辛酸的降解速率，主要表现为好氧池中pH 值、温度以及DO 值。

根据渗滤液处理工艺的相关参数并通过实验分析得出如下结论：好氧池的温度一般控制在31.2～38.0 ℃，在其中随着温度的增加对应全氟辛酸的去除率降低，甚至会出现负值[3]。好氧池的pH 一般控制在7.36～8.37 之间，随着pH 值的增大，对应全氟辛酸的去除率降低；好氧池的DO 值一般控制在1.90～4.32 mg/L 之间，随着DO 值的增加，对应全氟辛酸的去除率降低。

2.2 超滤系统对全氟辛酸去除效果的影响

通过实验得出，在不同季节对应的超滤系统中全氟辛酸的去除效果随季节的变化规律如图3 所示。

图3 超滤系统在不同季节对全氟辛酸去除效果的影响

如图3 所示，在不同季节对应超滤系统中全氟辛酸的去除效果变化不大，其待研究的季节中对应超滤系统中全氟辛酸的去除率保持在25.2%～36.7%之间。因此，可以看出超滤系统对其中的全氟辛酸的去除率主要表现为物理吸附和截留的作用[4]。

通过大量实验研究得出，超滤系统膜口压力及其pH 值是影响全氟辛酸去除效果的关键因素。其中，超滤系统的膜口压力控制在0.58～0.67 MPa 之间，随着膜口压力的增加对应的全氟辛酸的去除率越大；pH值控制在8.05～8.71，随着pH 值的增加对应全氟辛酸的去除率越低。

同理得出，在UASB 反应器中，影响全氟辛酸去除率的主要因素为其pH 值和温度[5]。其中，UASB 反应器中的pH 值一般在7.53～8.47，随着pH 值的增加对应的全氟辛酸的去除率降低；UASB 反应器中的温度一般在30～50 ℃，随着温度的升高，对应的全氟辛酸的去除率降低；而在DTRO 系统中，影响全氟辛酸去除率的主要因素为温度、pH 值和膜运行的压力。其中，DTRO 系统中pH 值在5.79～6.47 之间，随着pH 值的增加对应的全氟辛酸去除率降低；膜运行压力在4.01～5.42 MPa，随着膜运行压力的增加对应的去除效果越好；温度在28.1～34.3 ℃之间，随着温度的增加，对应的全氟辛酸的去除效果越好。

3 结语

全氟辛酸属于有毒性物质，其应用于工业生产和生活中。因此，在对工业生产和生活垃圾处理时对全氟辛酸处理不当会对环境造成污染。本文重点开展了影响生活垃圾焚烧厂全氟辛酸去除效果的实验研究，并总结如下：

1）好氧池中pH 值、温度以及DO 值是影响全氟辛酸去除率的主要因素；其中，3 种因素均匀全氟辛酸的去除率呈现负相关变化。

2）超滤系统膜口压力及其pH 值是影响全氟辛酸去除效果的关键因素；其中，膜口压力与全氟辛酸去除率呈现正相关变化，pH 值与全氟辛酸去除率呈现负相关。

3）影响UASB 反应器中全氟辛酸去除率的主要因素为其pH 值和温度，两项因素均匀全氟辛酸的去除率呈现负相关变化。

4）在DTRO 系统中，影响全氟辛酸去除率的主要因素为温度、pH 值和膜运行的压力；其中，pH 值与全氟辛酸去除率呈现负相关，温度和膜运行压力与全氟辛酸去除率呈现正相关变化。