孫志霄

（上海環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，上海市 200336）

0 引 言

生活垃圾填埋場滲濾液是一種污染物濃度高、性質(zhì)復(fù)雜、處理難度大的廢水。滲濾液的污染物成分和濃度與填埋場的使用年限密切相關(guān)，填埋5 a 以下的初期填埋場，BOD5、TOC、營養(yǎng)物和重金屬的含量均很高，BOD5和CODCr濃度最高可達(dá)幾萬mg/L，NH3-N 濃度相對較低。隨著填埋時間的增加，滲濾液中有機(jī)物濃度降低，可生化性差、相對分子質(zhì)量大的有機(jī)化合物占優(yōu)勢，同時氨氮濃度逐漸增加[1]。老齡垃圾滲濾液中含有多種難以生物處理的溶解性有機(jī)物（DOM），如不經(jīng)妥善處理，會對周圍的土壤、大氣、地下水等造成嚴(yán)重污染[2]。

滲濾液中難降解DOM 的處理技術(shù)主要有絮凝沉淀、高級氧化、燃料電池、正滲透等。其中絮凝沉淀法和芬頓氧化法因其便捷高效的特點，成為滲濾液預(yù)處理及深度處理的重要手段[3-8]。針對某垃圾填埋場老齡滲濾液，分別研究了芬頓氧化工藝和絮凝沉淀工藝中，不同藥劑及其投加量等條件下滲濾液CODCr、TOC、NH4+-N、TN 含量及BOD5/CODCr比值的變化情況?；趦?yōu)化的工藝條件，進(jìn)一步研究了芬頓氧化與絮凝沉淀聯(lián)合處理老齡滲濾液的效果，為滲濾液處理的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 滲濾液性質(zhì)

滲濾液取自上海某垃圾填埋場，其初始理化指標(biāo)見表1。滲濾液的BOD/COD 比值為0.25，COD/TN比值為0.92，生物降解性較差。

表1 老齡垃圾滲濾液初始污染物濃度

1.2 芬頓氧化試驗

單獨芬頓氧化試驗采用的藥劑為30% H2O2、40% FeSO4·H2O、HCl、NaOH。試驗過程中，使用6 M HCl 將滲濾液pH 調(diào)至5.0 ± 0.2，根據(jù)表2 加入一定量的FeSO4·7H2O 獲得Fe2+，開啟磁力攪拌機(jī)對溶液進(jìn)行攪拌，攪拌穩(wěn)定后向溶液中加入H2O2開始芬頓反應(yīng)，H2O2的投加量按表2 中H2O2/Fe2+摩爾比控制。在25℃，150 rpm 條件下震蕩培養(yǎng)4 h 后，使用2 M NaOH 溶液調(diào)節(jié)pH 至7.0 ± 0.2 終止芬頓反應(yīng)，靜置沉淀，取上清液檢測BOD5、CODCr、TOC、NH4+-N、TN。

表2 芬頓試驗因素水平表

1.3 絮凝沉淀試驗

單獨絮凝沉淀試驗研究了聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化鋁（PAC）的污染物去除效果，采用的藥劑為0.1% PAM、3% PAC、NaOH。試驗過程中，使用2 M NaOH 將滲濾液pH 調(diào)節(jié)至7.0 ± 0.2，取250 mL 樣品分別加入PAM 或PAC，PAM、PAC 的投加量分別為3、5、7、9 mL。在250 rpm 條件下攪拌60 s，然后調(diào)整轉(zhuǎn)速為50 rpm 攪拌60 s；靜置沉淀，取上清液檢測BOD5、CODCr、TOC、NH4+-N、TN。

1.4 芬頓-絮凝聯(lián)合試驗

芬頓- 絮凝聯(lián)合試驗根據(jù)工藝順序分為先芬頓氧化再絮凝沉淀及先絮凝沉淀再芬頓氧化兩種。芬頓- 絮凝試驗采用芬頓氧化實驗優(yōu)化后的運行條件，對滲濾液進(jìn)行芬頓氧化處理，再按照絮凝沉淀工藝進(jìn)行實驗；絮凝- 芬頓試驗采用絮凝沉淀實驗優(yōu)化后的運行條件，對滲濾液進(jìn)行絮凝沉淀處理，再按照芬頓氧化工藝進(jìn)行實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 芬頓處理效果

單獨芬頓氧化處理試驗結(jié)果見表3。由表3 可見，當(dāng)FeSO4濃度從0.008 mol·L-1增加到0.01 mol·L-1，CODCr、TOC、TN 去除率明顯提升；當(dāng)FeSO4濃度繼續(xù)增加至0.015 mol·L-1和0.02 mol·L-1時，CODCr去除率先上升再下降，出現(xiàn)較為明顯的拐點，而TOC、TN 去除率未見明顯變化。對NH4+-N 的去除，各試驗組未見明顯差異。因此，F(xiàn)eSO4濃度為0.015 mol·L-1時芬頓處理效果較好。在同一FeSO4濃度條件下，滲濾液主要污染物的去除率在在[H2O2] / [FeSO4]比為1.0 或1.5 時達(dá)到最大值。此外，當(dāng)FeSO4 添加量為0.015 mol·L-1或0.02 mol·L-1時，[H2O2] / [FeSO4]比為1.5 或2.0 時，BOD5/COD 顯著高于其他試驗組，與未處理的滲濾液相比，可生化性明顯改善。綜上，當(dāng)FeSO4添加量為0.015 mol·L-1，[H2O2] / [FeSO4]比為1.5 時，滲濾液污染物的去除效果最佳，CODCr、TOC、NH4+-N、TN 的去除率分別為89.1%、82.8%、43.0%、51.8%，BOD5/COD 為0.468。

表3 芬頓氧化試驗結(jié)果

2.2 絮凝處理效果

單獨絮凝沉淀處理試驗結(jié)果見圖1。由圖1 可見，單獨投加PAM 的絮凝效果高于PAC，且隨絮凝劑投加量的增加，污染物去除率呈現(xiàn)先上升、后下降的趨勢。當(dāng)PAM 投加量為7 mL 時，各污染物去除率達(dá)到最大值，CODCr、TOC、NH4+-N、TN 去除率分別為69.0%，80.6%，47.9%，34.0%。與單獨芬頓氧化處理相比，單獨絮凝沉淀處理對滲濾液CODCr和TN 的去除率較低。

圖1 絮凝劑種類及投加量對污染物去除率的影響

2.3 芬頓-絮凝處理效果

先芬頓氧化后絮凝沉淀處理效果見圖2。當(dāng)FeSO4投加量分別為0.01 mol·L-1及0.015 mol·L-1時，滲濾液CODCr、TOC、NH4+-N、TN 去除率隨絮凝劑PAC 投加量變化情況見圖2。對CODCr、TOC、TN的去除，F(xiàn)eSO4投加量為0.015 mol·L-1時的去除率高于投加量為0.01 mol·L-1時的去除率；且絮凝劑PAC 投加量為4 ml 時的去除率高于投加量為2 mL、6 mL 時的去除率。當(dāng)FeSO4投加量為0.015 mol·L-1、[H2O2] / [FeSO4]比為1.5 時，投加4 mL 的PAC，滲濾液CODCr、TOC 去除率分別從89.1%、82.8%上升至90.2%，90.7%，NH4+-N、TN 的去除率略有下降。

圖2 芬頓- 絮凝處理對污染物去除率的影響

2.4 絮凝-芬頓處理效果

在絮凝劑投加量為7 mL 條件下，絮凝劑種類及芬頓處理的氧化劑投加量對滲濾液中CODCr、TOC、NH4+-N、TN 等污染物的影響見圖3。絮凝劑PAC-芬頓的處理效果優(yōu)于絮凝劑PAM- 芬頓。隨著[H2O2] / [FeSO4]比的增加，絮凝- 芬頓工藝對CODCr及TOC 的去除呈現(xiàn)先增加，后下降的趨勢。當(dāng)[H2O2]/ [FeSO4]比為1.5 時，CODCr及TOC 去除率達(dá)到最大值，分別為76.9%，90.2%。

圖3 絮凝- 芬頓處理對污染物去除率的影響

2.5 對比分析

單獨芬頓氧化、單獨絮凝沉淀、芬頓- 絮凝聯(lián)合處理等4 種工藝對老齡垃圾填埋場滲濾液的最佳去除效果見表4。由表4 可見，先芬頓氧化再絮凝沉淀的芬頓- 絮凝工藝對CODCr和TOC 的去除效果最好，對NH4+-N、TN 的去除效果需要進(jìn)一步研究。

表4 不同處理方法對滲濾液CODCr 和TOC 去除效果對比

3 結(jié) 論

芬頓氧化、絮凝沉淀、芬頓與絮凝聯(lián)合處理對老齡垃圾填埋場滲濾液污染物均有一定的去除效果，其中CODCr和TOC 的去除率較高，NH4+-N 和TN 的去除率相對較低。芬頓與絮凝聯(lián)合處理較單獨芬頓氧化或單獨絮凝沉淀處理均可提升CODCr和TOC 的去除率，其中先芬頓氧化再絮凝沉淀的工藝對CODCr和TOC 的去除率最高，是老齡垃圾填埋場滲濾液的最佳處理方式，在優(yōu)化條件下對CODCr及TOC 的去除率均可達(dá)到90%以上。