老齡垃圾填埋場滲濾液芬頓- 絮凝聯合處理工藝優化

孫志霄

（上海環境集團股份有限公司，上海市 200336）

0 引 言

生活垃圾填埋場滲濾液是一種污染物濃度高、性質復雜、處理難度大的廢水。滲濾液的污染物成分和濃度與填埋場的使用年限密切相關，填埋5 a 以下的初期填埋場，BOD5、TOC、營養物和重金屬的含量均很高，BOD5和CODCr濃度最高可達幾萬mg/L，NH3-N 濃度相對較低。隨著填埋時間的增加，滲濾液中有機物濃度降低，可生化性差、相對分子質量大的有機化合物占優勢，同時氨氮濃度逐漸增加[1]。老齡垃圾滲濾液中含有多種難以生物處理的溶解性有機物（DOM），如不經妥善處理，會對周圍的土壤、大氣、地下水等造成嚴重污染[2]。

滲濾液中難降解DOM 的處理技術主要有絮凝沉淀、高級氧化、燃料電池、正滲透等。其中絮凝沉淀法和芬頓氧化法因其便捷高效的特點，成為滲濾液預處理及深度處理的重要手段[3-8]。針對某垃圾填埋場老齡滲濾液，分別研究了芬頓氧化工藝和絮凝沉淀工藝中，不同藥劑及其投加量等條件下滲濾液CODCr、TOC、NH4+-N、TN 含量及BOD5/CODCr比值的變化情況?；趦灮墓に嚄l件，進一步研究了芬頓氧化與絮凝沉淀聯合處理老齡滲濾液的效果，為滲濾液處理的工程應用提供理論依據。

1 研究方法

1.1 滲濾液性質

滲濾液取自上海某垃圾填埋場，其初始理化指標見表1。滲濾液的BOD/COD 比值為0.25，COD/TN比值為0.92，生物降解性較差。

表1 老齡垃圾滲濾液初始污染物濃度

1.2 芬頓氧化試驗

單獨芬頓氧化試驗采用的藥劑為30% H2O2、40% FeSO4·H2O、HCl、NaOH。試驗過程中，使用6 M HCl 將滲濾液pH 調至5.0 ± 0.2，根據表2 加入一定量的FeSO4·7H2O 獲得Fe2+，開啟磁力攪拌機對溶液進行攪拌，攪拌穩定后向溶液中加入H2O2開始芬頓反應，H2O2的投加量按表2 中H2O2/Fe2+摩爾比控制。在25℃，150 rpm 條件下震蕩培養4 h 后，使用2 M NaOH 溶液調節pH 至7.0 ± 0.2 終止芬頓反應，靜置沉淀，取上清液檢測BOD5、CODCr、TOC、NH4+-N、TN。

表2 芬頓試驗因素水平表

1.3 絮凝沉淀試驗

單獨絮凝沉淀試驗研究了聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化鋁（PAC）的污染物去除效果，采用的藥劑為0.1% PAM、3% PAC、NaOH。試驗過程中，使用2 M NaOH 將滲濾液pH 調節至7.0 ± 0.2，取250 mL 樣品分別加入PAM 或PAC，PAM、PAC 的投加量分別為3、5、7、9 mL。在250 rpm 條件下攪拌60 s，然后調整轉速為50 rpm 攪拌60 s；靜置沉淀，取上清液檢測BOD5、CODCr、TOC、NH4+-N、TN。

1.4 芬頓-絮凝聯合試驗

芬頓- 絮凝聯合試驗根據工藝順序分為先芬頓氧化再絮凝沉淀及先絮凝沉淀再芬頓氧化兩種。芬頓- 絮凝試驗采用芬頓氧化實驗優化后的運行條件，對滲濾液進行芬頓氧化處理，再按照絮凝沉淀工藝進行實驗；絮凝- 芬頓試驗采用絮凝沉淀實驗優化后的運行條件，對滲濾液進行絮凝沉淀處理，再按照芬頓氧化工藝進行實驗。

2 結果與討論

2.1 芬頓處理效果

單獨芬頓氧化處理試驗結果見表3。由表3 可見，當FeSO4濃度從0.008 mol·L-1增加到0.01 mol·L-1，CODCr、TOC、TN 去除率明顯提升；當FeSO4濃度繼續增加至0.015 mol·L-1和0.02 mol·L-1時，CODCr去除率先上升再下降，出現較為明顯的拐點，而TOC、TN 去除率未見明顯變化。對NH4+-N 的去除，各試驗組未見明顯差異。因此，FeSO4濃度為0.015 mol·L-1時芬頓處理效果較好。在同一FeSO4濃度條件下，滲濾液主要污染物的去除率在在[H2O2] / [FeSO4]比為1.0 或1.5 時達到最大值。此外，當FeSO4 添加量為0.015 mol·L-1或0.02 mol·L-1時，[H2O2] / [FeSO4]比為1.5 或2.0 時，BOD5/COD 顯著高于其他試驗組，與未處理的滲濾液相比，可生化性明顯改善。綜上，當FeSO4添加量為0.015 mol·L-1，[H2O2] / [FeSO4]比為1.5 時，滲濾液污染物的去除效果最佳，CODCr、TOC、NH4+-N、TN 的去除率分別為89.1%、82.8%、43.0%、51.8%，BOD5/COD 為0.468。

表3 芬頓氧化試驗結果

2.2 絮凝處理效果

單獨絮凝沉淀處理試驗結果見圖1。由圖1 可見，單獨投加PAM 的絮凝效果高于PAC，且隨絮凝劑投加量的增加，污染物去除率呈現先上升、后下降的趨勢。當PAM 投加量為7 mL 時，各污染物去除率達到最大值，CODCr、TOC、NH4+-N、TN 去除率分別為69.0%，80.6%，47.9%，34.0%。與單獨芬頓氧化處理相比，單獨絮凝沉淀處理對滲濾液CODCr和TN 的去除率較低。

圖1 絮凝劑種類及投加量對污染物去除率的影響

2.3 芬頓-絮凝處理效果

先芬頓氧化后絮凝沉淀處理效果見圖2。當FeSO4投加量分別為0.01 mol·L-1及0.015 mol·L-1時，滲濾液CODCr、TOC、NH4+-N、TN 去除率隨絮凝劑PAC 投加量變化情況見圖2。對CODCr、TOC、TN的去除，FeSO4投加量為0.015 mol·L-1時的去除率高于投加量為0.01 mol·L-1時的去除率；且絮凝劑PAC 投加量為4 ml 時的去除率高于投加量為2 mL、6 mL 時的去除率。當FeSO4投加量為0.015 mol·L-1、[H2O2] / [FeSO4]比為1.5 時，投加4 mL 的PAC，滲濾液CODCr、TOC 去除率分別從89.1%、82.8%上升至90.2%，90.7%，NH4+-N、TN 的去除率略有下降。

圖2 芬頓- 絮凝處理對污染物去除率的影響

2.4 絮凝-芬頓處理效果

在絮凝劑投加量為7 mL 條件下，絮凝劑種類及芬頓處理的氧化劑投加量對滲濾液中CODCr、TOC、NH4+-N、TN 等污染物的影響見圖3。絮凝劑PAC-芬頓的處理效果優于絮凝劑PAM- 芬頓。隨著[H2O2] / [FeSO4]比的增加，絮凝- 芬頓工藝對CODCr及TOC 的去除呈現先增加，后下降的趨勢。當[H2O2]/ [FeSO4]比為1.5 時，CODCr及TOC 去除率達到最大值，分別為76.9%，90.2%。

圖3 絮凝- 芬頓處理對污染物去除率的影響

2.5 對比分析

單獨芬頓氧化、單獨絮凝沉淀、芬頓- 絮凝聯合處理等4 種工藝對老齡垃圾填埋場滲濾液的最佳去除效果見表4。由表4 可見，先芬頓氧化再絮凝沉淀的芬頓- 絮凝工藝對CODCr和TOC 的去除效果最好，對NH4+-N、TN 的去除效果需要進一步研究。

表4 不同處理方法對滲濾液CODCr 和TOC 去除效果對比

3 結 論

芬頓氧化、絮凝沉淀、芬頓與絮凝聯合處理對老齡垃圾填埋場滲濾液污染物均有一定的去除效果，其中CODCr和TOC 的去除率較高，NH4+-N 和TN 的去除率相對較低。芬頓與絮凝聯合處理較單獨芬頓氧化或單獨絮凝沉淀處理均可提升CODCr和TOC 的去除率，其中先芬頓氧化再絮凝沉淀的工藝對CODCr和TOC 的去除率最高，是老齡垃圾填埋場滲濾液的最佳處理方式，在優化條件下對CODCr及TOC 的去除率均可達到90%以上。