聚硅硫酸铁处理垃圾渗滤液的研究

2019年第50卷第9期聚硅硫酸铁处理垃圾渗滤液的研究苟青，朱旺平，何滔，贺磊（中国海诚工程科技股份有限公司研发中心，上海201702）摘要：制备了聚硅硫酸铁，并以此作絮凝剂对宁波某垃圾填埋场垃圾渗滤液处理效果进行了研究，实验证明：PFSS+石灰+PAM工艺具有很好的处理效果，渗滤液由原来的深褐色变为透明浅黄色，COD去除率和NH4+-N去除率较高，分别达到了60%和35%以上。同时考察了PFSS、石灰水用量、水力条件及温度等因素对去除效率的影响。通过实验可得最佳混凝实验条件：PFSS（10wt%）为20mL/L，石灰水（10wt%）为30mL/L，搅拌速度为150r/min。关键词：聚硅硫酸铁；垃圾渗滤液；化学混凝文章编号：1006-4184（2019）09-0029-07收稿日期：2019-06-10作者简介：苟青（1992-），女，甘肃平凉人，硕士，助理工程师，主要从事废水处理工艺研究工作。E-mail：1436411250@qq.com。环保技术垃圾渗滤液中含有大量的难降解有机物，其主要成分为腐殖酸、富里酸等大分子有机物[1-2]，且含有离子等无机杂质，需先进行预处理，充分降低难降解有机物含量，提高B/C，使得后续生物处理能够顺利进行[3-4]。混凝法是一种常见的废水预处理技术，以去除水中悬浮物、胶体和带电荷的大分子有机物等为主，因其工艺简单、操作简便、设备易于安装等优点，已被较多地采用[5]。其基本原理是：在混凝剂的作用下，通过压缩微颗粒表面双电层、降低界面Zeta电位、电中和等电化学过程，以及桥联、网捕、吸附等物理化学过程，将废水中的悬浮物、胶体和可絮凝的其他物质凝聚成絮聚物，再经沉淀池将絮凝后的废水进行固液分离，絮聚物沉入沉淀池的底部而成为泥浆，顶部流出的则为色度和浊度较低的清水[6-7]。经过混凝预处理可去除垃圾渗滤液中大部分的悬浮物、胶体有机物、色度等，以降低垃圾渗滤液中有机物浓度和毒性，减轻后续处理工序的负担。混凝预处理效果与原水水质有密切关联，对于特定废水，应重点筛选出更具有针对性的混凝剂种类。Sinsabaugh等发现有机物的分子量、荷电特性以及溶解度等对混凝效果影响较大[8]。Zhao等在处理腐殖酸模拟水时，发现氯化铁和聚合硫酸铁较铝盐混凝剂（硫酸铝和聚合氯化铝）对天然有机物（NOM）去除效果更好[9]。对垃圾渗滤液水质进行分析，发现其主要成分大分子腐殖质（包括腐殖酸和富里酸）易于混凝沉淀，经混凝预处理后的渗滤液生化性能提高[10]。据赵宗升等人在垃圾渗滤液中采用生化处理结合后续混凝实验，发现聚合硫酸铁的混凝效果明显优于硫酸铝[11]。李丹丹在采用混凝结合Fenton法处理垃圾渗滤液的研究中，发现对比聚氯化铝铁和硫酸铁，用聚合硫酸铁处理垃圾渗滤液，具有用量省、COD去除率高的特点[12]。无机高分子絮凝剂在聚合度、形态、絮凝效果等方面与有机絮凝剂相比，其吸附架桥以及网捕作用有待提高[13]。改性聚合硫酸铁是在聚合硫酸铁生产的基础上，通过添加少量的其他物质，提高产品有效成分含量，使其处理效用更优异。聚硅酸硫酸铁是以聚硅酸加强聚铁混凝剂的黏结聚集能力，以适量的Fe3+延长聚硅酸的胶凝时29--万方数据Vol.50No.9（2019）ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRY间，因此兼具聚铁和活化硅酸的优点[14]。Tran等的研究表明，与硫酸铝和氯化铝相比，聚合硅酸铁对天然水体中的有机质去除效率有明显的优势，不仅对TOC具有良好的去除率，还在后续的微滤膜过滤时通量比铝盐絮凝剂高[15]。本研究制备了聚硅硫酸铁混凝剂，对宁波某垃圾填埋场的渗滤液进行了研究，对预处理有效去除渗滤液中的腐殖质等有机物及垃圾渗滤液的处理有重要意义。1实验材料与方法1.1实验水样及试剂实验水样：本试验所用的垃圾渗滤液取自宁波市某垃圾填埋场滤液，深褐色，有恶臭。水样贮存在4℃环境中，所取水样的水质指标见表1。主要试剂：硅酸钠、硫酸亚铁、硫酸、30%过氧化氢、氯酸钾、氯酸钠、聚丙烯酰胺、石灰水溶液（简称石灰水，质量浓度为10%，溶质为Ca（OH）2）、聚丙烯酰胺溶液（简称PAM，质量浓度为0.1%，阳离子型，分子量1000万）。1.2混凝剂的制备称取一定量的Na2SiO3，加入蒸馏水使之溶解，配成Na2SiO3溶液，然后在强力搅拌下用硫酸调节pH至3，在50℃下活化60min，制得聚硅酸样品。将50gFeSO4·7H2O置于烧瓶中，加入25mL水，在60℃恒温水浴下加入98%的H2SO4，打开磁力搅拌器，快速搅拌混合溶液，同时，每隔5min加一次H2O2，在40min内加完，最后将少量KClO3间隔5min分3次加完，再搅拌15min，氧化反应完后，溶液变为红棕色，反应完成，制得聚合硫酸铁样品。将制备好的一定量的聚硅酸和聚合硫酸铁