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聚合硫酸铁处理垃圾渗滤液最好效果的试验研究

发布时间:2019年10月3日     点击数:231
      要:

垃圾渗滤液是一种高浓度、难降解的有机废水, 各项污染指标通过化学混凝法预处理均有一定幅度的降低, 减轻后续深度处理的负荷。试验废水取自重庆市北碚同兴垃圾处理站。结果表明, 聚合硫酸铁处理效果最佳, COD去除率达63. 37%, BOD5去除率61. 94%, 出水p H值为6. 14;而PAS和聚合硫酸铁协同作用, COD的去除率可达88. 91%, BOD5的去除率为93. 20%, 浊度由373 UNT降低到16 UNT。

0 引言

随着中国居民生活水平越来越高,与之带来的是更多的生活垃圾,而垃圾填埋法是我国主要采用的方法,在处理过程中以及填埋完成后会产生垃圾渗滤液,垃圾渗滤液含有大量的复杂高分子化合物、悬浮物、氨氮化合物、氯化物和磷化物等,具有COD高,色度高、气味重、污染物难降解等特点。基于此,在对垃圾渗滤液进行深度处理实现达标排放前,对其预处理以减轻后续处理的负荷起到重要作用。

目前,垃圾渗滤液处理厂大多采用膜处理技术为核心的处理方法,但其存在膜浓缩液后续处理技术难、成本高的问题,与膜处理技术相比,化学混凝法处理废水操作简易且成本相对较低,能有效降解有机物和氨氮,提高垃圾渗滤液的可生化性具有较好的效果。

本研究预处理阶段首先对6种不同混凝剂进行试剂比选实验,目的是找到最佳混凝对垃圾渗滤液的影响;然后采用联合复配,通过协同作用降低废水中的污染物。经过预处理后的垃圾渗滤液的COD值、BOD5值、色度、浊度、悬浮物总量等污染指标都大幅度减少。

1 材料与方法

1.1 试验材料与仪器

材料:重庆市北碚区同兴垃圾填埋场垃圾渗滤液,废水呈深黑色并带有恶臭气味,主要含有大量的有机物和无机物,包括各种难降解有机物、氨根、碳酸根和硫酸根等无机盐,对原样进行水质检测分析,分析结果如表1所示。

表1 垃圾渗滤液废水主要污染指标的含量分析  

表1 垃圾渗滤液废水主要污染指标的含量分析

仪器:pHS-25型pH计、JJ-1型定时电动搅拌器、哈希2100P便携式浊度仪、LH-5B-1型消解器、LH-5B-3C型COD氨氮测定仪、LH-BOD 601A型BOD测定仪等。

1.2 试验试剂与方法

试剂:聚合硫酸铁 (PFS) (淄博天水新材料有限公司) 、CaO、Al3 (SO4) 2、聚合氯化铝 (PAC) (淄博天水新材料有限公司) 、FeCl3、聚合硫酸铝 (PAS) (淄博天水新材料有限公司) 、NaOH、硫酸溶液,试剂均为分析纯。

方法:取150 m L水样于烧杯中,pH值通过NaOH或H2SO4调节,先后加入所需混凝剂,使用JJ-1型定时电动搅拌器搅拌,快速搅拌 (160 r/min) 2 min,再慢速搅拌 (60r/min) 10min,静置抽滤,对上层清液水质进行测定。

2 结果与讨论

2.1 单一混凝剂的选择

2.1.1 混凝剂种类与投加量的影响

Al3 (SO4) 2、CaO、PAC、FeCl3、聚合硫酸铁和PAS这6种不同混凝剂的投加量对垃圾渗滤液COD的影响如图1。

图1 混凝剂投加量及种类对COD去除率的影响

图1 混凝剂投加量及种类对COD去除率的影响  

 

由图1可知,聚合硫酸铁对COD的去除率最好,PAC次之,CaO混凝效果最差。由于垃圾渗滤液中主要污染物为高浓度的有机物,因此,以COD的去除效果作为主要评价指标。在垃圾渗滤液中加入无机小分子混凝剂和高分子混凝剂对其沉淀效果不同,由于高分子聚合物更有利于废水胶体的形成和沉淀,所以可以看出对COD去除率最好的是聚合硫酸铁,达到63.37%,故聚合硫酸铁的最佳投量为7g/L。

2.1.2 pH值对COD去除率的影响

取垃圾渗滤液150mL, 聚合硫酸铁投加量为7g/L对其进行预处理,pH值对COD去除率的影响如图2:

图2 pH值对COD去除率的影响

图2 pH值对COD去除率的影响  

 

在酸性条件下,COD的去除率和pH值存在正相关关系;当pH值等于7时,COD去除效果达到最佳为69.44%;当pH值继续增大,COD的去除率下降。

2.2 复配混凝剂处理垃圾渗滤液效果研究

2.2.1 复配混凝剂的最佳比例

将7g/L的聚合硫酸铁分别与Al3 (SO4) 2、CaO、PAC、FeCl3和PAS按照 (1∶6, 2∶5, 1∶1, 5∶2, 6∶1) 比例进行复配,复配混凝实验结果如图3所示:

图3 混凝剂复配对COD值得影响

图3 混凝剂复配对COD值得影响  

 

由图3可知,聚合硫酸铁与Al3 (SO4) 2、CaO、PAC、和PAS按照一定比例进行复配后,对垃圾渗滤液COD的去除率都比单独使用聚合硫酸铁处理效果好,其中,m (聚合硫酸铁) ∶m (PAS) =2∶5时,垃圾渗滤液的COD去除效果最好,达到88.91%,随着复配比例的增大,对垃圾渗滤液中的COD去除效率降低。

2.2.2 复配混凝剂的最佳pH值

在150mL垃圾渗滤液中按照聚合硫酸铁∶PAS=2∶5比例投加复配混凝剂,快速搅拌速率为160r/min,慢速搅拌60r/min的条件下,通过加入NaOH或H2SO4调节水样的pH值,探究垃圾渗滤液在不同pH值混凝预处理的效果,结果如图4所示。

图4 复配混凝条件下pH值对COD的影响

图4 复配混凝条件下pH值对COD的影响 

 

由图4,当pH值为7的时候,COD的去除率最高为89.92%;在酸性条件下,COD去除率与pH值成正比增长,碱性条件下,COD去除率呈现下降趋势。聚合硫酸铁、PAS通过对污水中的污染物的吸附作用以实现对垃圾渗滤液的处理;当pH值较小时,H+抑制了聚合硫酸铁生成高价聚合离子;在碱性状态下,由于竞争关系,部分聚合硫酸铁、PAS易与OH-形成Fe(OH) 3、Al (OH)3等物质,降低了聚合硫酸铁和PAS对废水中污染物的吸附,从而降低了混凝处理效率。

通过上述实验,考查了混凝剂种类的影响,复配混凝剂配比、pH值对垃圾渗滤液废水混凝效果的影响,确定了垃圾渗滤液预处理的最优配比,处理前后指标见表2。

表2 预处理后垃圾渗滤液主要污染指标的含量分析 

表2 预处理后垃圾渗滤液主要污染指标的含量分析

3 结论

1) 从研究结果可知,六种单一混凝剂对垃圾渗滤中COD去除效果最好的是聚合硫酸铁,最佳投量为7g/L, COD去除率可达63.37%,其次最佳投量分别为:Al3 (SO4) 2、CaO、PAC、FeCl3、PAS=5 g/L, 5g/L, 7g/L, 6g/L, 8g/L。

2) 复配混凝剂的最佳配比:聚合硫酸铁∶PAS=2∶5。

3) 当pH值在7左右,快速搅拌速率为160r/min,慢速搅拌60 r/min;COD由13148mg/L降至1325 mg/L, COD的去除率达到89.92%, BOD5去除率达到93.20%,处理后的BOD5为450mg/L,氨氮值由2862 mg/L降至917mg/L,氨氮去除率为67.96%。出水pH值为6.14,水体呈金黄色。

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