張曉東 李 樂 趙 磊 沈麗娜 陸 曦 朱四琛 孫永軍

(1.山西華仕低碳技術(shù)研究院有限公司，山西 太原 030000；2.南京工大環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210009； 3.南京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，江蘇 南京 211800)

0 引言

垃圾滲濾液是垃圾在長期穩(wěn)定化過程中形成的一種高濃度有機(jī)廢水,若不加以收集治理，將對環(huán)境造成巨大危害，甚至通過食物鏈和生態(tài)環(huán)境影響人體健康[1]。垃圾滲濾液中有機(jī)物含量高，可生化性差，往往需要在生化處理系統(tǒng)前端進(jìn)行預(yù)處理以提高其可生物降解能力[2]。

針對垃圾滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)，本文選用混凝沉淀、Fenton氧化以及蒸發(fā)作為垃圾滲濾液的預(yù)處理方法，通過試驗(yàn)，對比了各工藝對垃圾滲濾液的處理效果，并研究了各工藝的最佳運(yùn)行條件。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 水樣

試驗(yàn)用水取自江蘇某灰渣填埋場調(diào)節(jié)池，水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 原水水質(zhì)

1.2 材料與試劑

FeSO4·7H2O,H2O2,NaOH,H2SO4均為分析純。PAFC和PAM為市售產(chǎn)品，來自南京生健泉化玻儀器有限公司。

1.3 水質(zhì)分析方法與儀器

COD：快速消解法，HACH-DRB200消解儀+HACH-DR1010測定儀(哈希(北京)公司)；

NH4-N+：納氏試劑分光光度法，UV-5000紫外分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司)。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1混凝沉淀試驗(yàn)

絮凝劑為PAFC,PAM，混凝攪拌速度為210 r/min快轉(zhuǎn)2 min，70 r/min慢轉(zhuǎn)15 min，反應(yīng)結(jié)束后靜沉15 min，取上清液分析相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)。

1.4.2Fenton氧化試驗(yàn)

芬頓試劑為FeSO4·7H2O,H2O2，反應(yīng)4.0 h后靜沉30 min，取上清液分析相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)。

1.4.3蒸餾試驗(yàn)

于蒸餾燒瓶內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，反應(yīng)結(jié)束后測定冷凝液的相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 混凝沉淀法預(yù)處理垃圾滲濾液

2.1.1PAFC投加量

控制反應(yīng)pH值為9.0，按投加量為10 mg/L,20 mg/L,30 mg/L,40 mg/L,50 mg/L,60 mg/L向溶液中投加PAFC。

由圖1可知，PAFC作為混凝劑時對垃圾滲濾液中COD，NH4-N+的去除效果明顯，去除率呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢。最佳PAFC投加量為30 mg/L，此時COD，NH4-N+的去除率分別為31.41%,32.40%。反應(yīng)初期，混凝形成的束狀結(jié)構(gòu)絮凝體隨著投加量的增加不斷增大，沉降性能明顯提高。而繼續(xù)增加投加量，COD，NH4-N+的去除率快速下降，結(jié)構(gòu)松散的絮凝體分散在溶液中，不利于沉降，這是由于過量的PAFC會引起絮凝體發(fā)生分散再穩(wěn)定[3]。

2.1.2PAFC+PAM聯(lián)用投加量

控制反應(yīng)在最佳條件下進(jìn)行，混凝結(jié)束后按投加量為1 mg/L,2 mg/L,3 mg/L,4 mg/L,5 mg/L,6 mg/L向溶液中投加PAM。

如圖2所示，隨著PAM投加量的增加，強(qiáng)化混凝體系對COD，NH4-N+的去除效果先增強(qiáng)后減弱。最佳PAM投加量為4 mg/L，此時COD，NH4-N+的去除率分別為52.50%,47.53%。區(qū)別于單獨(dú)使用PAFC時，強(qiáng)化混凝體系中生成的絮狀團(tuán)塊更加穩(wěn)定密實(shí)，同時絮凝和沉降速度明顯加快，這是因?yàn)镻AM能夠利用其大分子線型結(jié)構(gòu)體的特征，將分散于溶液中的松散絮凝體進(jìn)行架橋吸附形成體積大、結(jié)構(gòu)緊實(shí)的絮狀沉淀，加速沉降[4]。而繼續(xù)增加PAM投加量，過量的有機(jī)高分子絮凝劑會影響溶液中絮體或懸浮顆粒物表面的動電位，降低架橋吸附效果[3]。

2.2 混凝沉淀-Fenton氧化法預(yù)處理垃圾滲濾液

2.2.1H2O2投加量

以混凝沉淀后出水為實(shí)驗(yàn)對象，控制反應(yīng)pH值為3.0，按投加量為1‰,1.5‰,2.0‰,2.5‰,3.0‰投加H2O2，按質(zhì)量比為Fe2+∶H2O2=1∶10投加Fe2+。

由圖3可知，隨著H2O2投加量的提高，COD，NH4-N+的去除效果呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢，且最佳H2O2投加量為1.5‰，此時COD，NH4-N+的去除率分別為63.08%，68.01%。分析原因是：反應(yīng)初期隨著H2O2的不斷補(bǔ)充，F(xiàn)enton反應(yīng)體系生成·OH的速度進(jìn)一步加快，從而有利于有機(jī)物被氧化降解[5]；而當(dāng)反應(yīng)達(dá)到一定平衡時，F(xiàn)e2+已被消耗完全，此時繼續(xù)投加H2O2并不能增加·OH的產(chǎn)生量，且過量的H2O2將直接參與和·OH的反應(yīng)，產(chǎn)生同有機(jī)物之間的競爭效應(yīng)[6]。

2.2.2H2O2∶Fe2+質(zhì)量比

以混凝沉淀后出水為實(shí)驗(yàn)對象，控制反應(yīng)pH值為3.0，按投加量為1.5‰投加H2O2，按質(zhì)量比H2O2∶Fe2+分別為10∶1,10∶2,10∶3,10∶4,10∶5投加Fe2+。

從圖4可以看出，當(dāng)反應(yīng)體系中H2O2一定量時，隨著Fe2+投加量的增加，COD,NH4-N+的去除效果呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。最佳H2O2∶Fe2+質(zhì)量比為10∶3，此時COD,NH4-N+的去除率分別為72.82%,73.95%。分析原因是：在H2O2一定量的情況下，反應(yīng)體系中·OH的生成速率隨著Fe2+投加量的增加而增大，大量具有極高氧化還原電位的·OH將快速氧化降解廢水中有機(jī)物[7]；而隨著Fe2+投加量的進(jìn)一步增大，芬頓氧化反應(yīng)體系產(chǎn)生中間態(tài)活性基團(tuán)·OH的能力達(dá)到飽和，過量的Fe2+將不斷消耗反應(yīng)體系中的H2O2，從而降低去除效果[8,9]。

2.3 混凝沉淀-Fenton氧化—蒸發(fā)預(yù)處理垃圾滲濾液

圖5為不同組合工藝對垃圾滲濾液的處理效果圖，從圖5中可以看出，單獨(dú)使用混凝沉淀法時，COD,NH4-N+的去除率最低；單獨(dú)使用Fenton氧化法時，難降解有機(jī)物得到一定程度的去除，但對NH4-N+的去除效果不佳，僅為37.02%；單獨(dú)使用蒸發(fā)法時，COD，NH4-N+的去除效果均有大幅地提升，但廢水中殘留的COD，NH4-N+濃度仍較高，不利于后續(xù)生化系統(tǒng)的運(yùn)行；當(dāng)使用混凝沉淀+Fenton氧化組合工藝時，反應(yīng)體系能夠顯著去除廢水中懸浮污染物質(zhì)，提高廢水的可生化性，但出水中鹽含量較高，存在一定的微生物生長抑制作用；當(dāng)使用混凝沉淀+Fenton氧化+蒸發(fā)組合工藝時，COD，NH4-N+的去除率分別達(dá)到91.22%,86.73%，出水中COD,NH4-N+的殘留濃度僅為137 mg/L,17.12 mg/L，在大幅降低廢水中含鹽量的同時提高了可生化性。

3 結(jié)語

1)混凝沉淀法預(yù)處理垃圾滲濾液，在pH=9.0時，PAFC最佳投加量為30 mg/L，PAM最佳投加量為4 mg/L，此時COD,NH4-N+的去除率達(dá)到最佳，分別為52.50%,47.53%；

2)Fenton氧化法處理混凝沉淀后出水，在pH=3.0時，H2O2最佳投加量為1.5‰，H2O2∶Fe2+最佳質(zhì)量比為10∶3，此時COD,NH4-N+的去除率達(dá)到最佳，分別為72.82%，73.95%，較單獨(dú)使用Fenton氧化法預(yù)處理垃圾滲濾液時，COD,NH4-N+的去除率分別提高了13.85%,36.92%；

3)混凝沉淀+芬頓氧化+蒸發(fā)組合工藝預(yù)處理垃圾滲濾液時，在最佳工藝條件下，COD,NH4-N+的去除率分別達(dá)到91.22%,86.73%，能夠有效降低生物毒性、提高可生化性，明顯優(yōu)于單獨(dú)使用混凝沉淀法或Fenton氧化法。