复合混凝剂处理垃圾填埋场渗滤液的研究*

徐速标，余文腾

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

复合混凝剂处理垃圾填埋场渗滤液的研究*

徐速标1，余文腾2

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

针对垃圾渗滤液的高浓度、难降解、具有生物毒性的特点，采用混凝沉降法对其进行处理，以处理出水的CODcr为处理程度的表征指标。通过正交实验，确定最佳复合混凝剂的试剂用量，比较不同反应条件对CODcr去除率的影响，优化操作条件。实验结果表明，最佳复合混凝剂：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/L PFS+50 mg/LPAM；最佳条件：pH=7.0，搅拌时间为15 min，沉降时间为20 min；CODcr去除率达到66.9%。

垃圾渗滤液；复合混凝剂；CODcr去除率；混凝沉降法

伴随经济快速发展和城市规模扩大，我国城市生活垃圾产量每年约按8%～10%的速度迅猛增长[1]。卫生填埋具有运输管理方便、处理费用低、技术成熟等优点。由于垃圾成分非常复杂，致使垃圾渗滤液中含有大量的有机物、无机盐以及种类繁多且含量超标的重金属类物质[2]。张兰英等采用GC-MSDS联用技术，鉴定出垃圾渗滤液中有93种有机化合物，其中22种被列入我国和美国EPA环境优先控制污染物的黑名单中[3]。它的处理一直是近几年污水处理领域的热点和难点。

1 实验部分

1.1研究对象

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。饶平县垃圾填埋场位于丘陵山谷地带，已投入使用10年以上，设计能力为日消纳180 t垃圾，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，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，给下游农村用水及黄冈河水源地造成威胁，引起当地政府的高度重视。

表1 垃圾渗滤液原水样的各项参数指标Table 1 Various parameters of the original samples from landfill leachate

实验测得：垃圾渗滤液原水样最大吸收波长325 nm，吸光度A=100×0.561=56.1，CODcr=16 611 mg/L，如表1所示。

1.2 实验试剂与仪器

实验试剂：PAC、PFS、PAM、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、硫酸、1-10菲啰啉、硫酸汞、硫酸银；试剂均为分析纯。

实验仪器见表2。

表2 仪器一览表Table 2 Listof Experimental Apparatus

1.3 实验方法

（1）混凝剂的筛选和最佳投加剂量研究

将储液桶中的垃圾渗滤液充分搅匀后，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，采用重铬酸钾回流加热法进行CODcr测定。研究各种混凝剂的处理效果和最佳投加剂量。

（2）混凝剂复合的正交实验

为了强化垃圾渗滤液的混凝预处理，实验研究3种混凝剂聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）药剂复合对垃圾渗滤液CODcr的去除率的影响。通过正交实验，确定最佳混凝剂复合方案和试剂用量。

（3）混凝剂复合处理渗滤液的最佳反应条件深入研究混凝剂复合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。

在此实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）。这主要是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有很好的絮凝作用。

2 实验结果与讨论

2.1 水质酸碱度的影响

水质pH对渗滤液的电化学环境影响很大，从而影响着渗滤液中CODcr的去除效果。为此，研究了pH值对CODcr的去除效果的影响。

试验条件：试样用量200 mL；搅拌时间15 min；沉降时间：20 min。

混凝药剂：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/LPFS+50 mg/LPAM。

pH值：3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0。

结果如图1所示。

图1 pH值对CODcr去除率的影响Fig.1 Influence of pHonthe CODcrremoval rate

实验结果表明：渗滤液中有机污染物的零电点接近电中性（pH 6.0～7.0），在pH=7.0时，PAC+PFS +PAM对CODcr的去除率最高，有机污染物团聚，沉降效果最好。原渗滤液呈中性偏碱，pH值调节至pH=7呈中性，便于生产运行管理，且不腐蚀管网以及节省费用。预处理后渗滤液呈现中性对于后续生化处理是非常有利的。

2.2 搅拌时间的影响

搅拌时间对渗滤液的电化学环境影响很大，从而影响着渗滤液中CODcr的去除效果。为此，研究了搅拌时间对CODcr去除率的影响。

试验条件：试样用量200 mL；pH值7.0；沉降时间20 min。

混凝药剂：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/LPFS+50 mg/LPAM.。

搅拌时间：5，10，15，20，25 min。

试验结果如图2所示。

图2 搅拌时间对CODcr去除率的影响Fig.2 Influence of stirring time onthe CODcrremoval rate

从图1、2可以看出：

（1）搅拌时间为15 min时，凝聚剂的处理效果最好，CODcr的去除率可达到66.9%；

（2）搅拌时间低于15 min时，溶液中主要是扩散传质占主导的反应过程，此时，搅拌的作用主要是使药剂与溶液混合均匀，使药剂与微粒状有机物有充分接触机会，故随着搅拌时间的加长，CODcr的去除率增加。搅拌时间高于15 min时，溶液中主要是化学反应占主导的过程，此时，加长搅拌时间，不仅不会促进有机污染物的团聚，而且会产生对已经形成的大絮团的剪切破坏作用[4]，故CODcr的去除率下降。因此，本研究选择搅拌时间为15 min。参考相关实验，结合药剂与溶液的混合程度，选择搅拌强度为150 r/min。

2.3 沉降时间的影响

经验表明，混凝后的沉降时间对混凝效果的影响很大，且是后续处理中浓缩工艺的一个非常重要的设计参数，故考察不同的沉降时间对联合药剂的CODcr去除率的影响。

试验条件：试样用量200 mL；pH值7.0；搅拌时间15 min。

混凝药剂：1 250 mg/LPAC+1 500 mg/LPFS+50 mg/LPAM。

沉降时间：5，10，20，40 min。

试验结果如图3所示。

从图3可以看出：

（1）沉降时间的不同对CODcr的去除率有一定的影响；

（2）沉降时间在20 min以后，CODcr的去除率就达到稳定值，说明所采用复合药剂的混凝、沉降效果很好，有较明显的使用价值；

（3）考虑到实际运行，为了节省流程时间，最终选择混凝的沉降时间为20 min。

图3 沉降时间对CODcr去除率的影响Fig.3 Influence of settling time onthe CODcrremoval rate

3 结论

（1）复合混凝剂相对单一混凝剂的处理效果较高，其沉淀淤泥易自行降解，可用作肥料，没有二次污染；作为绿色环保型水处理剂，前景看好。

（2）处理200 mL的垃圾渗滤液的最佳用量是：1 250 mg/L PAC+1 500 mg/L PFS+50 mg/L PAM，即处理垃圾渗滤液的最佳配比：m（PAC）/m（PFS）/m（PAM）=25︰30︰1。

（3）确定最佳的条件：pH=7.0，搅拌时间为15 min，沉降时间为 20 min；CODcr去除率达到66.9%。

致谢：本文在完成过程中，得到了韩山师范学院张永利副教授的帮助，特此表示感谢！

[1]王健.催化湿式氧化降解垃圾渗滤液模拟废水的研究[D].吉林：吉林大学，2008.

[2]刘亚丽.SIPR-SBBR垃圾渗滤液处理工艺研究[D].重庆：重庆大学，2008.

[3]张兰英，张德安.垃圾渗滤液中有机污染物的污染及去除[J].中国环境科学，1998，18（2）：184-188．

[4]刘东，江丁酉，张林.用化学混凝法处理垃圾渗滤液的实验研究[J].环境卫生工程，2000，8（2）：65-67.

Study on Treatment of Landfill Leachate With PFC-PDMDAAC

XV Su-biao1，YV Wen-teng2
（1.Departmentof Chemistry，HanshanNormal University，Guangdong Chaozhou521041，China；2.Environmental Monitoring Stationof Raoping County，Guangdong Chaozhou521041，China）

Aiming atthe landfill leachate with high concentration，refractory and biotoxicity，coagulation and sedimentation were used to treat it，taking liquid CODCras index.According to orthogonal experiment，suitable dosage of PFC-PDMDAAC was determined.Influence of different reaction conditions on the CODCrremoval rate was discussed，operating conditions were optimized.The experimental results show that the best dosage of PFC-PDMDAAC is 1 250 mg/LPAC and 1 500 mg/LPFS and 50 mg/LPAM，the best conditions are as follows：pH is 7.0，the stirring time is 15 min，the settling time is 20 min，underabove conditions，the CODCrremoval rate canreach66.9%.

Landfill leachate；PFC-PDMDAAC；CODcrremoval rate；Coagulationandsedimentation

X703

A

1671-0460（2010）04-0386-03

广东省潮州市科技局项目（2008S20）。

2010-07-16

徐速标（1988-），男，广东省韩山学院化学系环境科学专业。