聚合硫酸鐵和硅藻土搭配處理垃圾滲濾液效果好

垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液污染物含量高、水質(zhì)變化大，同時還含有大量有毒有害物質(zhì)，是一種高難處理的廢水。目前，垃圾滲濾液的處理多采用“預(yù)處理+生化處理+深度處理”的工藝，其中預(yù)處理可降低滲濾液COD、NH3-N含量，提高滲濾液的可生化性，改善后續(xù)生物工藝的運(yùn)行環(huán)境，具有非常重要的作用。本研究將硅藻土和聚合硫酸鐵復(fù)配后用于垃圾滲濾液的預(yù)處理，考察復(fù)配混凝劑的預(yù)處理效果，以尋求一種新的預(yù)處理方法，

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1硅藻土

實(shí)驗(yàn)中所用的為硅藻精土，來自于鞏義市某凈水材料廠，主要成分和理化指標(biāo)見表1。

1.2儀器和藥品

試劑：重鉻酸鉀(AR)，聚合硫酸鐵(聚合硫酸鐵)。

儀器：5B-1型COD快速測定儀，722型分光光度計(jì)，JJ-4型六聯(lián)攪拌器。

1.3分析方法

COD測定，HJ/T399-2007快速消解分光光度法；SS含量的測定：GB11901-89稱量法。

1.4原滲濾液水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)中水樣取自于洛陽市某垃圾填埋場調(diào)節(jié)池中的垃圾滲濾液，顏色呈黑褐色，有明顯刺鼻臭味。其主要水質(zhì)指標(biāo)見表2。

1.5實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

絮凝劑的選擇：以硫酸亞鐵(FS)、三氯化鐵(FC)和聚合硫酸鐵(聚合硫酸鐵)作為絮凝劑，分別投加到滲濾液中，以COD為考察指標(biāo)，優(yōu)選絮凝劑。

條件實(shí)驗(yàn)：將絮凝劑和硅藻土按一定比例混合均勻，制備成復(fù)配絮凝劑，以COD和SS含量為考察指標(biāo)，優(yōu)選復(fù)配絮凝劑的配置方式，并考察其處理滲濾液時受投加量、反應(yīng)時間和pH的影響。

2結(jié)果與討論

2.1絮凝劑的選擇

常用的無機(jī)絮凝劑有鋁鹽和鐵鹽，為了避免對后續(xù)生物處理的不良影響，滲濾液工程實(shí)踐中常用鐵鹽。目前，常用的鐵鹽有FS、FC和聚合硫酸鐵等。實(shí)驗(yàn)中以FS、FC和聚合硫酸鐵作為絮凝劑分別投加到400mL滲濾液中(COD=20.92g/L)，置于六聯(lián)攪拌器上，以300r/min快攪15min，90r/min慢攪10min，靜置沉淀30min后取上清液測定COD，結(jié)果見圖1。

由圖1可見，隨著絮凝劑投加量的增加，COD去除率呈現(xiàn)先增加后基本穩(wěn)定甚至減少的狀態(tài)，其中FS絮凝效果較差，而FC在較高投加量下效果較好，但FC在應(yīng)用中腐蝕性較強(qiáng)，易吸水潮解。聚合硫酸鐵在低投加量下效果較好，高投加量下效果和FC相差不大，因此，以后實(shí)驗(yàn)中絮凝劑選擇聚合硫酸鐵，綜合經(jīng)濟(jì)因素和去除效果，投加量為7g/L。

2.2復(fù)配絮凝劑的不同配置

將硅藻精土和聚合硫酸鐵按一定比例混合均勻，制備成復(fù)配絮凝劑。按照聚合硫酸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0～100%配制成11種不同的復(fù)配絮凝劑，投加量固定為7.0g/L，分別投加到COD=21.89g/L的滲濾液中，300r/min快攪15min，90r/min慢攪lOmin，靜置沉淀30min后取上清液測定COD，結(jié)果見圖2。

由圖2可見，在總聚合硫酸鐵投加量固定為7.0g/L，復(fù)配混凝劑中聚合硫酸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0增加到80%時，COD去除率從20.59%增加到35.0%，再繼續(xù)增加COD去除率略有下降。一般認(rèn)為，硅藻精土與常規(guī)絮凝劑聚合硫酸鐵復(fù)配使用時，去除污染物的作用包括混凝和吸附2個方面的作用。

當(dāng)復(fù)配混凝劑中聚合硫酸鐵含量增加時，投加到滲濾液中，能形成更多的粒度和密度較大的絮體，絮凝效果更明顯，處理效果更好。且絮體的穩(wěn)定性好，甚至當(dāng)絮體被打碎后，還可發(fā)生再絮凝作用，這是相比單獨(dú)使用聚合硫酸鐵時所特有的優(yōu)點(diǎn)。其次，硅藻土顆?？勺鳛樾纬尚躞w的骨架，改善礬花的結(jié)構(gòu)，具有助凝的作用，使形成的絮體密實(shí)而有較好的沉降性，從而改變了一般的化學(xué)絮凝劑聚合硫酸鐵產(chǎn)生的礬花松散、不易下沉的狀況。此外，硅藻精土具有巨大的比較面積和表面吸附性能，并具有表面電荷，使得滲濾液中存在的大量膠態(tài)物質(zhì)和溶解態(tài)物質(zhì)，被部分的選擇而被去除。

2.3復(fù)配絮凝劑投加量的影響

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇聚合硫酸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的復(fù)配絮凝劑。分別取400mL滲濾液原液(COD=23.50g/L，SS的質(zhì)量濃度1160mg/L)于9個燒杯中，投加量分別按3.0～11.0g/L進(jìn)行絮凝沉淀后，取上清液測定COD和SS含量，結(jié)果見圖3。

由圖3可見，隨著復(fù)配絮凝劑用量的增加，SS的去除率總體呈上升的趨勢，當(dāng)投加量從3g/L增加到6g/L時，SS去除率達(dá)到一個峰值46.55%，繼續(xù)增加用量，SS去除率略有下降后繼續(xù)上升至68.97%;對COD來說，當(dāng)投加量從3g/L增加到7g/L時，COD去除率達(dá)到較大值35.17%，繼續(xù)增加用量，COD去除率又有所下降。這可能是因?yàn)閺?fù)配絮凝劑投加量過大時，其本身的酸性及鐵水解產(chǎn)生的酸度使溶液pH迅速降低，超出了混凝的適宜pH范圍。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到成本和多種污染物質(zhì)的去除效果等因素，確定改性硅藻土的適宜投加量為7.0g/L。

2.4反應(yīng)時間的影響

分別量取400mL滲濾液原液于9個500mL燒杯中，改性硅藻土投加量為7.0g/L，攪拌時間分別為10～60min，靜置時間均為30min，檢測COD和SS含量，結(jié)果見圖4。

由圖4可見，隨著反應(yīng)時間的增大，復(fù)配混凝劑對滲濾液中COD和SS的去除率呈現(xiàn)基本一致的趨勢，即先增大，后減小。反應(yīng)時間為30min時，COD去除率達(dá)到較大36.52%，SS去除率達(dá)到較大66.28%，溶液顏色從深黑褐色變?yōu)闇\黃棕色，變化明顯。

2.5pH的影響

原滲濾液中投加HCl或者NaOH，分別調(diào)節(jié)pH為4、5、6、7、8、9，按7.0g/L的量投加復(fù)配絮凝劑，進(jìn)行混凝沉淀，取上清液測定COD和SS含量，結(jié)果見圖5。

pH對絮凝作用有一定的影響，主要是它可以直接影響膠體顆粒表面的電荷、絮凝劑的性質(zhì)和作用以及絮凝作用本身。由圖5可見，滲濾液在不同的pH條件下，絮凝效果有所不同，COD和SS的去除率在pH=5條件下，去除率較高，隨后有所下降，但總體變化不大?？赡苁且?yàn)榫酆狭蛩徼F在制備階段就已經(jīng)按照一定的要求控制Fe3+、OH一和S042一的比例進(jìn)行水解和聚合，溶于水后，能排除外部干擾，直接提供各種活性絡(luò)離子，絮凝效果比較穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)。

3結(jié)論

垃圾滲濾液中污染物含量非常高，COD達(dá)到20g/L以上，預(yù)處理難度較大。采用FS、FC和聚合硫酸鐵絮凝處理滲濾液時，投藥量較大時，才有明顯的效果，其中聚合硫酸鐵效果較好，當(dāng)投加量達(dá)到7g/L時，COD去除率達(dá)到32%。

硅藻精土和聚合硫酸鐵混合制備的復(fù)配絮凝劑，在投加量為7g/L、聚合硫酸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%、反應(yīng)時間為20mm時，對滲濾液中COD和SS去除效果較好，去除率分別達(dá)到35%和65.52%，且受pH影響不是很大。

預(yù)處理中硅藻土的使用，可減少使用其他常規(guī)絮凝劑，而硅藻土的價格低廉，可以節(jié)約運(yùn)行成本。同時，使用專門的反應(yīng)器將形成含有硅藻土的污泥懸浮層，和進(jìn)水混合，能達(dá)到比燒杯實(shí)驗(yàn)更好的去除效果。在后續(xù)生物處理中，硅藻土還可以作為微生物的載體，有利于生物處理的效果。因此，硅藻土應(yīng)用于垃圾滲濾液的預(yù)處理具有一定的工程使用價值和應(yīng)用前景，其工程擴(kuò)大化的應(yīng)用條件、反應(yīng)器的研制和對后續(xù)生物處理的影響有待進(jìn)一步的研究。