摘要：以氯化鋁、雙氰胺、甲醛等為原料制備出一種有機無機復合型絮凝劑（OICF），并用于福州市紅廟嶺衛(wèi)生填埋場垃圾滲濾液的預處理試驗，系統(tǒng)考察了其對滲濾液進行處理時的最優(yōu)條件。試驗發(fā)現(xiàn)，OICF對滲濾液原水、厭氧池出水和二沉池出水有很強的絮凝和脫色效果，廢水的COD去除率可分別達到81.0%、34.86%和48.74%以上，色度去除率均可達到50%以上。對比試驗結果表明，OICF處理垃圾滲濾液的絮凝綜合性能明顯優(yōu)于聚合氯化鋁（PAC）。
關鍵詞：復合絮凝劑；絮凝沉降；垃圾滲濾液；去除；處理
隨著城市化的不斷加劇，全世界范圍內的垃圾正日益增加[1]。目前，國內外處理處置這些垃圾的方法主要有焚燒、堆肥、填埋和綜合利用等[2]。其中垃圾衛(wèi)生 填埋法因具有工藝簡單、技術成熟、處理費用低、管理和運輸方便等優(yōu)點而被國內外廣泛采用[2-3]。垃圾填埋 后將產(chǎn)生大量垃圾滲濾液，其來源主要有以下三種方式：（1）進入填埋場底部的大氣降水、地表水和地下水等；（2）垃圾本身攜帶的水分；（3）垃圾分解過程中產(chǎn)生的水。由其產(chǎn)生途徑可知垃圾滲濾液成分復雜，有機物濃度高且水質水量變化較大，處理難度較大，尤其 是填埋后期，隨著氨氮和COD濃度加大，更增加了生化處理的難度[4]。在通常情況下，一般采取預處理→ 生物處理（SBR）→后續(xù)處理的工藝流程。絮凝沉降法 是水處理中常用的重要方法[5]，同樣適用于垃圾滲濾 液的處理。在垃圾滲濾液處理中引入絮凝劑預處理，不僅工藝簡單，且可預先去除部分COD、色度等有害物質，大大提高了滲濾液的可生化性，減少了后續(xù)處理的負荷。無機高分子絮凝劑是一類非常有效的強化 固液分離物質，因其高效低毒等特性常用于給水和排 水的物化處理工藝中[6]。但單純使用無機絮凝劑處理的成本較高，因此，本文旨在通過將有機和無機絮凝劑復合處理垃圾滲濾液，既能達到高效和價廉的預處理效果，又能將污泥量控制在一定的范圍使其不對環(huán) 境造成二次污染[7]，具有較好的社會經(jīng)濟價值和推廣應用前景。
1.實驗部分
1.1實驗原料
聚合氯化鋁、硫酸鋁、氯化鐵、雙氰胺、甲醛等為 工業(yè)純；硫酸亞鐵銨、硫酸、硝酸、鹽酸、高錳酸鉀、重 鉻酸鉀、過氧化氫、硫酸亞鐵、尿素、硫脲等為分析純。
1.2復合絮凝劑的制備
氯化鋁水解過程中釋放出H+，利用雙氰胺-甲醛縮聚物制備過程中需要消耗H+的機理促進氯化鋁發(fā)生聚合反應，進而制備出有機無機復合型絮凝劑 OICF。制備工藝如下：將氯化鋁溶解于水中，在90℃ 下加入雙氰胺、硫脲、尿素和催化劑后慢慢滴加甲醛， 反應4h后，降至常溫，即得黏稠透明的有機無機復合 型絮凝劑OICF。
1.3垃圾滲濾液水質指標
實驗所處理垃圾滲濾液取自福州市紅廟嶺垃圾衛(wèi)生填埋場污水處理廠，各池出水水質如表1所示。
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1.4實驗方法
采用燒杯攪拌試驗[8]取1000mL水樣置于1000mL 燒杯中，按不同的絮凝劑投加量、廢水溫度及pH值等 實驗條件進行操作，以100~120r/min的速度攪拌1~2 min，待反應平衡后，靜置沉降一定時間，然后分離上 清液進行各項指標的檢測。
1.5水質分析
污泥含水率的測定采用濾紙法[9]；COD測試參照 重鉻酸鉀法GB11914-89；色度測試參照稀釋倍數(shù)法 GB11903-89；pH值的測定參照電極法GB6920-86。
2 結果與討論
2.1絮凝條件的優(yōu)選
為了綜合研究OICF的絮凝性能，測定OICF對滲濾液的COD和色度等的去除率情況，以垃圾滲濾濾液原廢液、厭氧池出水、二沉池出水為處理對象，對各種影響絮凝作用的因素（如絮凝劑用量、廢水pH值 及廢水溫度）進行了系統(tǒng)研究以獲得最佳的絮凝效果，為產(chǎn)品的進一步推廣應用提供參數(shù)。
2.1.1 OICF投加量的影響
取1000mL三種廢水，在未采用酸或堿調節(jié)pH值、室溫的條件下，滴加不同量的OICF進行處理，經(jīng)過相同的攪拌和靜置時間，其COD去除效果見圖1。由圖1可以看出，當絮凝劑投加量在100~800 mg/L時，OICF對三種垃圾滲濾液的COD均有一定程度的去除。其中，由圖1中可以明顯看出，滲濾液原水的COD去除效果最佳，厭氧池出水和二沉池出水 的處理效果相當；三者的COD去除率最高可分別達 到85.9%、40.8%和49.0%。三條曲線雖然沒有統(tǒng)一的升降規(guī)律，但是可以發(fā)現(xiàn)在超過一定投加量后，隨著OICF用量的增加，COD去除率的值都呈現(xiàn)出一種下降趨勢。 這是因為OICF是一種復合絮凝劑，在較小投加量范圍 時，絮凝劑的有機和無機部分能夠起到協(xié)同作用取得很好的處理效果；但是隨著用量不斷增加，其中無機部分去除COD的作用受到限制且有機部分反而增大了廢水的COD。因此，綜合考察確定OICF處理三種廢水的最佳用量分別為438mg/L、584mg/L和584mg/L。
2.1.2 pH值的影響
將三種滲濾液的pH值分別調節(jié)到4、5、6、7和8， 并依次加入各自最佳投加量的OICF進行絮凝試驗。 圖2為pH值與三種滲濾液COD去除率關系圖。
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由圖2可以看出，由于所處理對象的水質差異， OICF處理三種垃圾滲濾液的效果隨pH值的增加并沒有相似的變化趨勢。對于高COD濃度的滲濾液原水，在pH＝4~8范圍內，COD的去除率都能達到77% 以上，因此OICF處理滲濾液原水時，適用的pH值范圍廣泛。但是OICF處理厭氧池出水時，pH值的影響較為明顯。在pH＝4~7范圍內，COD的去除率值都比 較低，在pH＝7時，該值取得最大43.3%。當用于處理二沉池出水時，COD的去除率都能達到30%以上，但當pH=8時獲得最佳效果，COD去除率為46.6%。試驗結果說明，采用OICF處理三種垃圾滲濾液的實際 應用過程中，必須先根據(jù)不同滲濾液的實際情況進行酸堿調節(jié)處理。
2.1.3溫度的影響
分別取系列廢水樣品，在絮凝劑用量和廢水pH值相同的條件下加熱攪拌，使絮凝反應在不同溫度下進行，便于考察溫度對OICF處理垃圾滲濾液絮凝效果的影響。試驗結果見圖3。
如圖3所示，在試驗條件下，由于反應及沉降時 間較為充分，OICF對三種垃圾滲濾液COD的去除率隨溫度變化并無明顯變化，溫度對OICF處理該垃圾滲濾液絮凝效果幾乎不存在影響，由此可知，OICF的實 際應用可以在常溫下進行，且不受季節(jié)和區(qū)域的限制。
2.1.4 攪拌速度和時間
攪拌速度和時間選擇得當，有利于絮凝劑發(fā)揮作用，可以促進絮凝效果的提高。試驗結果發(fā)現(xiàn)，OICF 絮凝試驗的攪拌速度以80~120r/min為宜，攪拌時間 以3~5min為宜。若攪拌速度過快，時間過長，易將已生成的礬花打碎阻礙絮體沉降，降低絮凝效果；反之，則會使絮凝劑的固體顆粒不能充分接觸和捕集膠體 顆粒，也不能使絮體沉降，且絮凝劑的濃度分布不均也不利于絮凝作用的發(fā)揮。
2.2 對比試驗
2.2.1 絮凝性能對比
為了進一步驗證OICF處理垃圾滲濾液效果的優(yōu)越性，本文將OICF和聚合氯化鋁（PAC）對三種垃圾滲濾液進行了實驗室對比試驗，試驗結果見表2。
從表2中可以看出，OICF用于處理三種垃圾滲濾液的效果均優(yōu)于聚鋁，處理二沉池出水COD的去除率及厭氧池出水的色度去除率雖然相近或者等同，但用量大大小于PAC，且處理時幾乎不用進行酸堿調節(jié)，既節(jié)約成本又簡化了操作。說明此絮凝劑可以被廣泛地用于垃圾滲濾液的無害化處理。
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2.2.2 化學污泥性能比較
用烘干法測定上述兩種絮凝劑處理三種垃圾滲濾液后產(chǎn)生的污泥含水率（表3）。結果表明用OICF處理后產(chǎn)生的污泥質量小于用PAC處理后產(chǎn)生的污 泥質量，且污泥含水率低。這說明用OICF處理垃圾滲濾液不但可以提高處理效果，而且還可以大大減少后續(xù)工段中污泥的處理成本。
3.結論
（1）以制備出的有機無機復合絮凝劑OICF處理三種垃圾滲濾液，發(fā)現(xiàn)其絮凝效果與OICF投加量密切相關。當OICF投加量為438mg/L、584mg/L和584mg/L 時，滲濾液原液、厭氧池出水及二沉池出水的COD的 去除率可分別達到85.9%、40.8%和49.0%。OICF適用的pH值和溫度范圍較為寬泛，對上述三種廢水pH值可 取7、7、8；溫度取室溫即可。攪拌速度和時間的影響也較關鍵，試驗發(fā)現(xiàn)：OICF絮凝試驗的攪拌速度以80~ 120r/min為宜，攪拌時間以3~5min為宜。
（2）與PAC處理三種垃圾滲濾液的對比試驗發(fā)現(xiàn)，OICF的絮凝效果，性價比明顯優(yōu)于PAC。且經(jīng)OICF處理后的垃圾滲濾液含污泥質量少，污泥含水率低，減少了后續(xù)構筑物的負荷及處理污泥的成本。
（3）OICF處理垃圾滲濾液處理垃圾滲濾液具有投 藥量少、絮凝效果好、處理成本低、對環(huán)境無污染及減 少后續(xù)處理負荷等優(yōu)點，因此具有推廣應用價值。
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