摘要：

[目的]研究垃圾滲濾液的混凝處理效果，為垃圾滲濾液的預(yù)處理提供參考。

[方法]以初期的垃圾滲濾液作為研究對象采用燒杯攪拌對其進(jìn)行混凝沉淀試驗(yàn)，研究了聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）的投加量和投加時(shí)間以及初始pH對混凝效果的影響。

[結(jié)果]隨著PAC投加量的增加，垃圾滲濾液的COD去除率先升高后降低，隨著pH的增加，COD去除率也表現(xiàn)出先升后降的趨勢，在pH8.0，PAC投加量為20g/L時(shí)，垃圾滲濾液的COD去除率較佳為24.1%；另外，PAM的加入增強(qiáng)了混凝效果，在混合階段投加15ml0.1%PAM混凝后COD的去除率達(dá)到了47.4%。

[結(jié)論] 垃圾滲濾液的混凝處理研究為垃圾滲濾液的實(shí)際處理提供了理論支持。

垃圾滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中由于發(fā)酵和降水的沖刷，地表水和地下水的浸泡而滲出來的污水。它對地下水和地表水具有較大的潛在危害性，已成為目前環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。垃圾滲濾液的特點(diǎn)主要有有機(jī)物濃度高、金屬含量高、水質(zhì)水量變化大等。垃圾滲濾液中COD濃度較高，為100至幾萬mg/L不等，氨氮濃度有時(shí)甚至高達(dá)10000mg/L以上。高濃度的氨氮對微生物具有一定毒性，并且滲濾液中磷的含量相對偏低，導(dǎo)致營養(yǎng)元素比例失衡，這也是滲濾液生化處理的難點(diǎn)所在。

物理化學(xué)處理不受水質(zhì)影響，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對BOD/COD比值較低、難以生物處理的滲濾液有較好的處理效果，主要目的是去除滲濾液中的有毒有害物質(zhì)、重金屬離子及氨氮。物化法常作為預(yù)處理或深度處理來減輕生物處理的負(fù)荷、沖擊作用或進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，常用的有吸附法、氧化法和混凝法。在混凝處理中，無機(jī)混凝劑比有機(jī)混凝劑的價(jià)格低廉。聚合氯化鋁是一種新型無機(jī)高分子凈水劑，已廣泛用于生活飲用水和工業(yè)廢水。聚丙烯酰胺是現(xiàn)在較常用的助凝劑。筆者研究聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺復(fù)合混凝劑處理垃圾滲濾液，通過調(diào)節(jié)混凝的pH和混凝劑投加量來確定較佳的混凝條件及COD的去除效果，以期為實(shí)際的工程試驗(yàn)提供理論參考。

1、材料與方法

1.1垃圾滲濾液水質(zhì)

垃圾滲濾液取自某垃圾焚燒廠，試驗(yàn)期間垃圾滲濾液的水質(zhì)為：pH4.73，COD62884mg/L。采用避光保存。

1.2儀器及藥品

所用儀器有H97-A恒溫磁力攪拌器、pH3210便攜式pH計(jì)（WTW）、KDB-Ⅲ CODcr微波消解儀。試驗(yàn)藥品有NaOH、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、PAC和PAM。

1.3試驗(yàn)方法

取垃圾滲濾液300ml于1L燒杯中，用20%NaOH調(diào)節(jié)至所需pH。加入一定量的PAC和PAM后，用磁力攪拌器快速攪拌（200r/min）1min，慢速攪拌（80r/min）15min，沉淀1h后取上清液分析檢測。

2、結(jié)果與分析

2.1較佳聚合氯化鋁投加量的確定

在pH8.0，聚合氯化鋁投加量分別為15、20、25、30和35g/L時(shí)，考察COD的去除率和出水pH。由圖1可見，聚合氯化鋁混凝法能夠去除垃圾滲濾液中的部分COD。當(dāng)聚合氯化鋁投加量為15g/L時(shí)，COD的去除率為19.0%，隨著聚合氯化鋁投加量的增加，COD的去除率先升高后降低，在聚合氯化鋁投加量為20g/L時(shí)，COD去除率達(dá)到較大，為24.1%。

其原因可能為：

①聚合氯化鋁是高分子物質(zhì)，其長鏈兩端吸附膠粒和懸浮物，形成絮體礬花，隨后從水中脫穩(wěn)沉淀。當(dāng)聚合氯化鋁投加量少時(shí)，不足以將膠粒架橋連接起來；聚合氯化鋁投加量太多時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生膠體保護(hù)作用，不利于絮體沉淀。

②在pH8.0時(shí)，Al³⁺在水中水解后生成Al(OH)₃膠體，Al(OH)₃在pH＜8.2時(shí)帶正電，水中膠體帶負(fù)電，它們相互吸引電性中和，在布朗運(yùn)動(dòng)的作用下相互碰撞形成大的絮體，從水中沉淀；聚合氯化鋁投加量達(dá)到較佳投加量后，繼續(xù)增加投加量，Al(OH)₃吸附絮體使絮體帶上正電，靜電斥力的作用下不利于絮體的沉淀，從而使COD的去除率降低。

③Al(OH)₃膠體具有長的條形結(jié)構(gòu)，表面積很大，活性較高，可以吸附廢水中的懸浮顆粒，使呈分散狀態(tài)的顆粒形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，成為更粗大的礬花而沉淀。但聚合氯化鋁投加量太大時(shí)，形成的絮體之間相互支撐，使膠體顆粒恢復(fù)穩(wěn)定不能沉淀。

聚合氯化鋁混凝沉淀后，出水pH都降低了，并且隨著聚合氯化鋁投加量的增加。出水pH降低的越多（圖1）。主要原因是：在pH8.0時(shí)，鋁離子在水中主要以Al(OH)₃形式存在，Al³⁺在水解過程中與水中的OH^-結(jié)合，水中的H⁺增加，出水的pH降低。

2.2較佳初始pH的確定

聚合氯化鋁投加量為20g/L時(shí)，不同初始pH條件下，考察聚合氯化鋁混凝作用對垃圾滲濾液COD的去除情況。由圖2可見，初始pH對混凝作用有很大的影響，隨著初始pH的增加，COD的去除率逐漸增加，在pH8.0時(shí)，COD的去除率達(dá)到較高，為24.1%；之后，初始pH繼續(xù)增加，COD的去除率降低。

研究表明，pH＜3.75時(shí)鋁鹽的水解產(chǎn)物為Al³⁺、Al(OH)²⁺、Al(OH)₂⁺；3.75＜pH＜5.50時(shí)鋁鹽的水解產(chǎn)物為Al₇(OH)₁₇⁴⁺、Al₂(OH)₂⁴⁺；5.50＜pH＜6.75時(shí)鋁鹽的水解產(chǎn)物為Al₁₃(OH)₃₄⁵⁺；6.75＜pH＜7.75時(shí)鋁鹽的水解產(chǎn)物為Al₁₃(OH)₃₄⁵⁺，出現(xiàn)多核聚集體或Al(OH)₃溶膠；pH＞7.75時(shí)鋁鹽的水解產(chǎn)物為Al(OH)₃溶膠、Al(OH)₄^[-14]。可見，在pH6.5時(shí)，Al在水中主要以Al₁₃(OH)₃₄⁵⁺形式存在，高價(jià)陽離子Al₁₃(OH)₃₄⁵⁺與垃圾滲濾液中帶負(fù)電的膠粒電性中和，粒子在水中不斷運(yùn)動(dòng)碰撞，凝結(jié)成大的絮體，后沉淀從水中去除。隨pH的增加，Al開始水解成Al(OH)₃，Al(OH)₃通過電性中和和網(wǎng)捕作用吸附垃圾滲濾液中的膠粒，后從水中脫穩(wěn)，沉淀下來。COD去除率隨著初始pH的增加而逐漸升高，說明了聚合氯化鋁混凝處理中Al(OH)₃起主要作用。pH8.5時(shí)，Al水解成的Al(OH)₄^-增加，它與膠粒結(jié)合，靜電斥力影響了絮體的沉降，故COD去除率降低。

2.3聚丙烯酰胺投加量對混凝效果的影響

鑒于聚合氯化鋁混凝后泥層較厚和絮體松散，投加聚丙烯酰胺來改善混凝效果。聚丙烯酰胺作為一種助凝劑，能夠改善絮體結(jié)構(gòu)，促使細(xì)小而松散的絮粒變得粗大而密實(shí)，增強(qiáng)絮凝的效果。當(dāng)pH為8.0，聚合氯化鋁投加量為20g/L時(shí)，聚丙烯酰胺投加量與COD去除率的關(guān)系見圖3。

由圖3可見，投加聚丙烯酰胺明顯增加了COD的去除率，當(dāng)投加5ml 0.1%聚丙烯酰胺后，COD的去除率增加到43.6%；聚丙烯酰胺投加量增加，COD的去除率也隨之升高。聚丙烯酰胺投加量為15ml時(shí)，COD的去除率為47.4%。聚合氯化鋁混凝產(chǎn)生的絮體細(xì)小、松散，聚丙烯酰胺投加后，長鏈的聚丙烯酰胺通過網(wǎng)捕作用增加絮體的體積，改善絮體的結(jié)構(gòu)，使絮體變大且密實(shí)，提高其沉淀性能，提高了COD的去除率。

2.4聚丙烯酰胺投加時(shí)間對COD去除率的影響

當(dāng)pH為8.0，聚合氯化鋁投加量為20g/L，0.1%聚丙烯酰胺投加量為15ml時(shí)，考察聚丙烯酰胺不同投加時(shí)間對COD去除的影響。由圖4可見，不同時(shí)間投加聚丙烯酰胺得到不同的COD去除率，聚丙烯酰胺投加時(shí)間影響混凝效果。混合階段投加聚丙烯酰胺，COD去除率較大，為47.4%；沉淀階段投加聚丙烯酰胺，COD的去除率較小，為42.3%。混合階段投加聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的長鏈結(jié)構(gòu)吸附水中的膠粒和懸浮物，另外聚丙烯酰胺的存在改善聚合氯化鋁絮體結(jié)構(gòu)，使聚合氯化鋁吸附形成的絮體密實(shí)。沉淀階段投加聚丙烯酰胺，高分子長鏈聚丙烯酰胺吸附絮體容易形成膠體保護(hù)，膠體間相互支撐，使脫穩(wěn)的絮體再穩(wěn)定，降低COD的去除率。

3、結(jié)論

（1）在pH為8.0，聚合氯化鋁投加量為20g/L時(shí)，聚合氯化鋁混凝法處理垃圾滲濾液的效果較好，COD去除率為24.1%；出水的pH都有所降低。

（2）投加聚丙烯酰胺提高了混凝效果，隨著聚丙烯酰胺投加量的增加，COD的去除率隨之增加。在pH為8.0，聚合氯化鋁投加量為20g/L時(shí)，投加0.1%聚丙烯酰胺15ml，COD的去除率達(dá)到47.4% ，遠(yuǎn)高于單純聚合氯化鋁混凝。

（3）聚丙烯酰胺在混合階段投加，COD的去除率較高；在絮凝階段投加次之；在沉淀階段投加，COD去除率較低。