聚合硫酸铁和硅藻土搭配处理垃圾渗滤液效果好

垃圾填埋场产生的渗滤液污染物含量高、水质变化大，同时还含有大量有毒有害物质，是一种高难处理的废水。目前，垃圾渗滤液的处理多采用“预处理+生化处理+深度处理”的工艺，其中预处理可降低渗滤液COD、NH3-N含量，提高渗滤液的可生化性，改善后续生物工艺的运行环境，具有非常重要的作用。本研究将硅藻土和聚合硫酸铁复配后用于垃圾渗滤液的预处理，考察复配混凝剂的预处理效果，以寻求一种新的预处理方法，

1实验部分

1.1硅藻土

实验中所用的为硅藻精土，来自于巩义市某净水材料厂，主要成分和理化指标见表1。

1.2仪器和药品

试剂：重铬酸钾(AR)，聚合硫酸铁(聚合硫酸铁)。

仪器：5B-1型COD快速测定仪，722型分光光度计，JJ-4型六联搅拌器。

1.3分析方法

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

1.4原渗滤液水质

实验中水样取自于洛阳市某垃圾填埋场调节池中的垃圾渗滤液，颜色呈黑褐色，有明显刺鼻臭味。其主要水质指标见表2。

1.5实验内容

絮凝剂的选择：以硫酸亚铁(FS)、三氯化铁(FC)和聚合硫酸铁(聚合硫酸铁)作为絮凝剂，分别投加到渗滤液中，以COD为考察指标，优选絮凝剂。

条件实验：将絮凝剂和硅藻土按一定比例混合均匀，制备成复配絮凝剂，以COD和SS含量为考察指标，优选复配絮凝剂的配置方式，并考察其处理渗滤液时受投加量、反应时间和pH的影响。

2结果与讨论

2.1絮凝剂的选择

常用的无机絮凝剂有铝盐和铁盐，为了避免对后续生物处理的不良影响，渗滤液工程实践中常用铁盐。目前，常用的铁盐有FS、FC和聚合硫酸铁等。实验中以FS、FC和聚合硫酸铁作为絮凝剂分别投加到400mL渗滤液中(COD=20.92g/L)，置于六联搅拌器上，以300r/min快搅15min，90r/min慢搅10min，静置沉淀30min后取上清液测定COD，结果见图1。

由图1可见，随着絮凝剂投加量的增加，COD去除率呈现先增加后基本稳定甚至减少的状态，其中FS絮凝效果较差，而FC在较高投加量下效果较好，但FC在应用中腐蚀性较强，易吸水潮解。聚合硫酸铁在低投加量下效果较好，高投加量下效果和FC相差不大，因此，以后实验中絮凝剂选择聚合硫酸铁，综合经济因素和去除效果，投加量为7g/L。

2.2复配絮凝剂的不同配置

将硅藻精土和聚合硫酸铁按一定比例混合均匀，制备成复配絮凝剂。按照聚合硫酸铁的质量分数分别为0～100%配制成11种不同的复配絮凝剂，投加量固定为7.0g/L，分别投加到COD=21.89g/L的渗滤液中，300r/min快搅15min，90r/min慢搅lOmin，静置沉淀30min后取上清液测定COD，结果见图2。

由图2可见，在总聚合硫酸铁投加量固定为7.0g/L，复配混凝剂中聚合硫酸铁的质量分数从0增加到80%时，COD去除率从20.59%增加到35.0%，再继续增加COD去除率略有下降。一般认为，硅藻精土与常规絮凝剂聚合硫酸铁复配使用时，去除污染物的作用包括混凝和吸附2个方面的作用。

当复配混凝剂中聚合硫酸铁含量增加时，投加到渗滤液中，能形成更多的粒度和密度较大的絮体，絮凝效果更明显，处理效果更好。且絮体的稳定性好，甚至当絮体被打碎后，还可发生再絮凝作用，这是相比单独使用聚合硫酸铁时所特有的优点。其次，硅藻土颗粒可作为形成絮体的骨架，改善矾花的结构，具有助凝的作用，使形成的絮体密实而有较好的沉降性，从而改变了一般的化学絮凝剂聚合硫酸铁产生的矾花松散、不易下沉的状况。此外，硅藻精土具有巨大的比较面积和表面吸附性能，并具有表面电荷，使得渗滤液中存在的大量胶态物质和溶解态物质，被部分的选择而被去除。

2.3复配絮凝剂投加量的影响

根据上述实验结果，选择聚合硫酸铁的质量分数为80%的复配絮凝剂。分别取400mL渗滤液原液(COD=23.50g/L，SS的质量浓度1160mg/L)于9个烧杯中，投加量分别按3.0～11.0g/L进行絮凝沉淀后，取上清液测定COD和SS含量，结果见图3。

由图3可见，随着复配絮凝剂用量的增加，SS的去除率总体呈上升的趋势，当投加量从3g/L增加到6g/L时，SS去除率达到一个峰值46.55%，继续增加用量，SS去除率略有下降后继续上升至68.97%;对COD来说，当投加量从3g/L增加到7g/L时，COD去除率达到较大值35.17%，继续增加用量，COD去除率又有所下降。这可能是因为复配絮凝剂投加量过大时，其本身的酸性及铁水解产生的酸度使溶液pH迅速降低，超出了混凝的适宜pH范围。在实际应用中，考虑到成本和多种污染物质的去除效果等因素，确定改性硅藻土的适宜投加量为7.0g/L。

2.4反应时间的影响

分别量取400mL渗滤液原液于9个500mL烧杯中，改性硅藻土投加量为7.0g/L，搅拌时间分别为10～60min，静置时间均为30min，检测COD和SS含量，结果见图4。

由图4可见，随着反应时间的增大，复配混凝剂对渗滤液中COD和SS的去除率呈现基本一致的趋势，即先增大，后减小。反应时间为30min时，COD去除率达到较大36.52%，SS去除率达到较大66.28%，溶液颜色从深黑褐色变为浅黄棕色，变化明显。

2.5pH的影响

原渗滤液中投加HCl或者NaOH，分别调节pH为4、5、6、7、8、9，按7.0g/L的量投加复配絮凝剂，进行混凝沉淀，取上清液测定COD和SS含量，结果见图5。

pH对絮凝作用有一定的影响，主要是它可以直接影响胶体颗粒表面的电荷、絮凝剂的性质和作用以及絮凝作用本身。由图5可见，渗滤液在不同的pH条件下，絮凝效果有所不同，COD和SS的去除率在pH=5条件下，去除率较高，随后有所下降，但总体变化不大。可能是因为聚合硫酸铁在制备阶段就已经按照一定的要求控制Fe3+、OH一和S042一的比例进行水解和聚合，溶于水后，能排除外部干扰，直接提供各种活性络离子，絮凝效果比较稳定，适应性强。

3结论

垃圾渗滤液中污染物含量非常高，COD达到20g/L以上，预处理难度较大。采用FS、FC和聚合硫酸铁絮凝处理渗滤液时，投药量较大时，才有明显的效果，其中聚合硫酸铁效果较好，当投加量达到7g/L时，COD去除率达到32%。

硅藻精土和聚合硫酸铁混合制备的复配絮凝剂，在投加量为7g/L、聚合硫酸铁的质量分数为80%、反应时间为20mm时，对渗滤液中COD和SS去除效果较好，去除率分别达到35%和65.52%，且受pH影响不是很大。

预处理中硅藻土的使用，可减少使用其他常规絮凝剂，而硅藻土的价格低廉，可以节约运行成本。同时，使用专门的反应器将形成含有硅藻土的污泥悬浮层，和进水混合，能达到比烧杯实验更好的去除效果。在后续生物处理中，硅藻土还可以作为微生物的载体，有利于生物处理的效果。因此，硅藻土应用于垃圾渗滤液的预处理具有一定的工程使用价值和应用前景，其工程扩大化的应用条件、反应器的研制和对后续生物处理的影响有待进一步的研究。