PFS改性硅藻土处理垃圾渗滤液的研究

２０１４年第４０卷第１期　工业安全与环保　Ｊａｎｕａｒｙ　２０１４　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　・　１９・　

ＰＦＳ改性硅藻土处理垃圾渗滤液的研究＊　汤红妍　李伟杰　陈允增　王辉　（河南科技大学化工与制药学院河南洛阳４７１０００）　

摘要硅藻土加入ＰＦＳ液体后制备成改性硅藻土，用于垃圾渗滤液的预处理。结果表明，每１００　ｇ硅藻　土投加８ｍＬＰＦＳ制备的改性硅藻土处理垃圾渗滤液效果最好，当投加量为３　ｇ／Ｌ时，ＣＯＤ的去除率可达４５％，　并可提高渗滤液的可生化性，同时对色度、氨氮和重金属都有一定的去除效果，具有一定的工程应用价值。　关键词硅藻土改性垃圾渗滤液ＣＯＤ　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｔｒｅａａｎｅｎｔ　ｏｆ　Ｌａｎｄｆｉｌ１．Ｌｅａｃｈａｔｅ　ＷｉｔＩｌ　ＰＦＳ—Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｄｉａｔｏｍｉｔｅ　ｒＡＮＧＨｏｎｇｙａｎ　ＬＩＷｅｉｊｉｅ　ＣＨＥＮＹｕｎｚｅｎｇ　ＷＡＮＧＨＩｌｉ　（＆ｈｏｄ　ｏｆＯｕ￣ｍ／ａ／Ｅｎｇ／ｎａｒ／￣ａｎｄ　册　，Ｈｍａａ　Ｓｃ／ｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｄｏｇｒ￡　，／／ｍａｎ　４７１０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｏｉｌｔｈｅｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ　０ｆｌａｎｄｆｄｌｌｅａｃｈａｔｅｉｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｄｉａｔｏｍｉｔｅ　ａｄｄｅｄＰ　ｌｉｑ－　ｕｉｄ．　ｎｌｅ　ｒｕｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｃｈｉｅｙｅｄ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｄｏｓａｇｅ　ｏｆＰ　ｉｓ　８　ｍＬ／１００　ｇ　ｄｌａｔｏｍｌｔｅ．ｎｌｅ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ＣＯＤ　ｃｏｕｌｄ　ｃｏｌｎｏ　ｕｐ　ｔｏ４５％ｗｈｅｎｔｈｅ　ｄｏｓａｇｅ　ｉｓ３　ｇ／Ｌ　ａｎｄｔｈｅ　ｂｉｏｄｅｇｒ．＿＿ｄ－ｂｆｌｉｔｙ　０ｆｌｅａｃｈａｔｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．　ｍｅＢｌｌｗｈｉ］ｅ　ｅｈｒｏｍｉｎａｎｃｅ。ａｎａｎｏｎｉａ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｈｅａｖｙ　ｍｅｔａｌ　ｏｆｌｅａｃｈａｔｅ　ｃａＩｌ　ａｌｓｏ　ｃｅｒｔａ￣ａｔｙ　ｂｅ　ｒｅｍｏｖｅｄ　ａｎｄ　８０　ｉｔ　ｉｓ　ｖａｌｕａｂｌｅ　ｔｏｔ　ｅｎｇｍｅｅｎｎｇ　ａｐｐｈｃａｔｌｏｎ・　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｄｉａｔｏｍｌｔｅ　ｍｏｄｉｔｌｃａｔｉ０ｎ　ｌａｎｄｆｉ］ｌ　ｌｅａｃｈａｔｅ　ＣＯＤ　

０引言　垃圾渗滤液成分复杂，有机物浓度高，是难处理　的废水之一。常用的处理方法是“预处理＋生物处　理＋深度处理”［１＿３ｌ，其中预处理的效果将直接影响　后续生物处理的效果，而目前预处理的效果有限，无　法达到设计要求，这也是目前很多垃圾填埋场渗滤　液处理工程无法调试运行成功的重要原因之一。因　此，寻求新的高效预处理工艺和方法具有重要的实　践意义。　硅藻土具有比表面积大、吸附性能强和成本低　廉等优点，在废水处理方面的应用日益广泛［引，但在　垃圾渗滤液预处理中的应用却鲜有尝试和报道。本　研究对硅藻土进行改性，用于处理高浓度的垃圾渗　滤液原液，考察其预处理垃圾渗滤液的效果，研究其　可行性。　’　１试验部分　１．１试验仪器和药品　试验药品：硅藻土（Ｓ　质量分数为６５％，巩　义市超洁净水材料厂），重铬酸钾（ＡＲ，天津市风船　化学试剂科技有限公司），ＰＦＳ液体（全铁质量分数　１１．Ｏ％，巩义市超洁净水材料厂）。　试验仪器：５Ｂ一１型ＣＯＤ快速测定仪（兰州连　华），７２２型分光光度计（上海精密），ｓｘ一４—１Ｏ型马　弗炉（北京科伟永兴）等。　１．２试验内容　硅藻原土用稀盐酸溶液浸泡２４　ｈ，洗涤至中性，　烘干，４５０℃焙烧后加入一定体积的ＰＦＳ液体，放在　六联搅拌器上搅拌３　ｈ使之分散均匀，水洗涤土样　至ｐＨ呈中性，静置后土样放人烘箱中于１０５℃烘　干，过１２０目筛备用。　改性硅藻土处理垃圾渗滤液试验：取１　Ｌ原渗　滤液，投加改性硅藻土，通过处理前后ＣＯＤ值的大　小比较，确定制备改性硅藻土的最佳改性条件、投加　量、ｐＨ值和反应条件等。最后，通过ＢＯＤ、ＮＨ３一Ｎ、　色度、Ｚｎ和Ｐｂ等指标的测定，考察渗滤液的整体处　理效果。　２结果与讨论　２．１原渗滤液水质指标　垃圾渗滤液取自洛阳市第二无害化垃圾填埋场　的调节池，水质特征见表１。该调节池中渗滤液长　期搁置，未经处理，属于中龄垃圾渗滤液，水样中未　检出Ｓｓ，与调节池表面取样有关。　

＊基金项目：国家自然科学基金（２ｌ０ｏ６ｏ５７），河南科技大学大学生研究训练计划（ｓＲ皿）项目（２０１２０９６）。　・２Ｏ・　表１原渗滤液水质指标　

２．２硅藻土最佳改性条件　取经酸浸泡后的硅藻土１００　ｇ各７份，分别加入　０，０．８，４，８，１２，１６，２０，３０　ｍＬ　ＰＦＳ溶液，制备成不同　的改性硅藻土。用烧杯取１　Ｌ原渗滤液７份，分别　加入上述改性后的硅藻土，投加量为１Ｏ　ｇ／Ｌ，反应时　间２０　ｗｉｎ，搅拌强度２００　ｒ／ｒａｉｎ，沉淀时间４０　ｍｉｎ，取　上清液测定ＣＯＤ，并计算ＣＯＤ去除率，结果如图１　所示。　

蓖　Ｕ　１５　０　ｌ０　２０　３０　１　００ｇ硅藻土ｑａＰＦＳ投加量／ｍＬ　图１　ＰＦＳ投加量对改性硅藻土性能的影响　由图ｌ可知，表面涂层改性法制备改性硅藻土　过程中投加的ＰＦＳ量不同，改性硅藻土对污染物的　吸附处理效果也不同。硅藻原土对ＣＯＤ的去除率　极低，只有１５．５％，加入ＰＦＳ改性后去除率大幅提　高，ＰＰＳ投加量为８　ｍＬ／１００　ｇ硅藻土时去除效果最　好，达到３９．６％，增大ＰＦＳ投加量去除效果变差，当　ＰＦＳ投加量大于２０　ｍＬ／１００　ｇ硅藻土时对ＣＯＤ的去　除率趋于稳定。改性后硅藻土吸附能力的提高，可　能是由于改性过程中清理了硅藻原土孔壁中的杂　质，活性表面积增大，且加入的ＰＦＳ包覆在硅藻土表　面及其孔隙中，可能和硅藻土中金属相互作用形成　了复合型铁系聚合体，改善了硅藻土的孔隙结构，有　利于吸附污染物；ＰＦＳ投加量增加到８　ｍＬ／１００　ｇ硅　藻土以后，由于ＰＦＳ包覆厚度的增加使孔隙变小，导　致硅藻土对有机物的吸附能力下降。故下述试验都　采用ＰＦＳ投加量为８　ｍＬ／１００　ｇ硅藻土制备的改性硅　藻土。　２．３改性硅藻土的最佳投加量　取１　Ｌ渗滤液７份，分别投加不同量的改性硅　藻土，反应时间２０　ｍｉｎ，搅拌强度２００　ｒ／ｒａｉｎ，沉淀时　间４０　ｒａｉｎ，取上清液测定ＣＯＤ，并计算ＣＯＤ去除率，　结果如图２所示。　由图２可知，随着改性硅藻土投加量的增加，　ＣＯＤ去除率逐渐升高，当投加量达到３　Ｌ时，ＣＯＤ　去除率达到３９．６％，继续增加硅藻土的量，ＣＯＤ去　除率提高不明显。硅藻原土的表面及孔内表面分布　有大量的硅羟基，使其颗粒表现出一定的表面负电　性，可通过电中和使带正电荷的胶体脱稳。但垃圾　渗滤液中存在大量带负电荷的胶体颗粒，所以硅藻　原土的处理效果是有限的，向硅藻土中加入适量的　铁盐制成改性硅藻土，可同时实现对正电荷和负电　荷胶体颗粒的脱稳，从而大大提高废水处理效果。　处理机理包括吸附、混凝和沉淀作用。在处理过程　中，随着改性硅藻土投加量的增加，物理吸附作用增　强，其表面可提供更多的电荷，压缩双电层，使更多　的胶体脱稳，通过沉淀作用提高污染物去除率。而　渗滤液中能被改性硅藻土利用的污染物是有限的，　因此，增加投加量，ＣＯＤ去除率增幅非常小，处于比　较稳定的状态。本试验研究中，改性硅藻土的最佳　投加量为３　Ｌ。　４５　４０　３５　

口３０　０　Ｕ　２５　

硅藻土投￣ｎｉ／（ｇ・Ｌｏ　）　图２改性硅藻土投加量对ＣＯＤ去除率的影响　２．４最佳ｐＨ值　取１　Ｌ渗滤液用硫酸调节ｐＨ值，改性硅藻土的　投加量为３　ｇ／Ｌ，反应２０　ｍｉｎ，搅拌强度２００　ｒ／ｒａｉｎ，沉　淀时间４０　ｍｉｎ，取上清液测定ＣＯＤ，并计算ＣＯＤ去　除率，结果如图３所示。　

＼　槲　

ｏ　０　Ｕ　

２　４　６　８　ｌＯ　ｐＨ　

图３　ｐｎ值对ＣＯＤ去除率的影响　由图３可知，ｐＨ值对废水中ＣＯＤ的去除效果　

有一定的影响。酸性条件下，ｐＨ＝２时改性硅藻土　对ＣＯＤ的去除率较低，只有２０％。随着ｐＨ值的升　高，ＣＯＤ去除率得到提高，在ｐＨ＝８时达到最大值　（３９．６％），随后去除率又有所降低。因此，改性硅藻　土处理垃圾渗滤液适宜的ｐＨ值为８，即渗滤液原　液，这也符合工程应用中的经济效益和实际操作的　可行性。　２．５正交实验　工程实践中，反应时间、搅拌强度和沉淀时间直　接影响渗滤液处理的投资费用和运行费用。因此，　・２１　・　以其为主要考察因素，进行三因素三水平的正交试　验，考察这３个因素对ＣＯＤ去除效果的影响。　反应条件：改性硅藻土投加量３　ｇ／Ｌ，ｐＨ＝８（原　液），用六联搅拌器进行搅拌，反应结束后取上清液　测定ＣＯＤ，结果见表２。　表２正交试验结果　

由正交试验的结果可以看出，反应时间是影响　改性硅藻土去除ＣＯＤ效率的最主要因素，其次是搅　拌转速、沉淀时间，但整体影响不是很大。因此，改　性硅藻土去除垃圾渗滤液中ＣＯＤ的最佳工艺条件　３０　ｍｉｎ。　２．６最佳反应条件下的去除效果　取１　Ｌ渗滤液原液，加入改性硅藻土３　ｇ，反应４ｏ　ｍｉｎ，搅拌强度２００　ｒ／ｒａｉｎ，沉淀时间３０　ｍｉｎ，取上清液　测定下列指标的浓度，计算去除率，结果见表３。　从表３可以看出，垃圾渗滤液经过改性硅藻土　的预处理后，各项污染指标有所降低，ＣＯＤ去除率　可达到近４５％，而工程实践中一般混凝剂处理的效　果在４０％左右，但硅藻土具有二次污染少、可回收　利用空间大、价格低廉等优点，因此具有一定的工程　应用基础。处理后，渗滤液的可生化性从１９．７％上　升到２３．３％，有利于后续的生物处理。氨氮的去除　效果较差，后续需要进一步处理。对色度有一定的　去除率，重金属含量较低，经过处理后即可达标。　３结论　硅藻原土加入ＰＦＳ改性后，用于垃圾渗滤液的　预处理有一定的效果。当ＰＦＳ投加量为８　ｍＬ／１００　ｇ　时制备的改性硅藻土效果最好，改性硅藻土用量３　Ｌ，ｐＨ＝８，反应时间２０　ｍｉｎ，搅拌强度２００　ｒ／ｍｉｎ，沉　淀时间４０　ｒａｉｎ，ＣＯＤ去除率达到近４ｏ％。　在最佳反应条件下，即反应时间４０　ｍｉｎ，搅拌强　度２００　ｒ／ｍｉｎ，沉淀时间３０　ｒａｉｎ，改性硅藻土处理渗滤　液ＣＯＤ去除率可提高到４５％，并可提高废水的可生　为：反应时间４０　ｍｉｎ，搅拌转速２００　ｒ／ｒａｉｎ，沉淀时间　化性，同时对色度、重金属都有一定的去除效果。　表３渗滤液中污染物去除效果　

在工程应用中可采用“氨吹脱＋改性硅藻土＋　生物处理＋深度处理”的工艺。改性硅藻土的使用，　可避免使用其他常规混凝剂，可以节约运行成本。　同时，使用专门的反应器将形成的含有硅藻土的污　泥悬浮层和进水混合，能达到比烧杯试验更好的去　除效果［引。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实　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研　究。