生物质垃圾厌氧反应产出液与垃圾渗滤液混凝特性对比研究

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　　摘要：本文通过实验，以固体FeCl3为混凝剂，以CODCr和色度去除率为衡量标准，分别测定了生物质垃圾厌氧反应产出液（以下统称产出液）与垃圾填埋场渗滤液（以下统称渗滤液）的絮凝剂最佳投加量、最佳反应PH值和最佳絮凝沉降时间，对比了产出液和渗滤液的混凝特性的差别。从实验中看出，在常规的化学混凝方法下，产出液的处理难度远大于渗滤液。
　　关键词：产出液；渗滤液；混凝；CODCr
　　中图分类号：X7 文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）005(C)-0096-02
　　
　　引言：随着“垃圾能源学”的产生，对垃圾资源的回收重视，垃圾的厌氧发酵技术得到了很大发展，最近有研究表明，在过去十几年中，采用厌氧消化技术来处理城市固体垃圾的处理厂增加了进10倍。据统计，在2003年时，德国大约已经有520座厌氧消化反应器，其中用于城市垃圾处理的大约有49座。[1]该工艺产生的产出液具有有机物含量高、成份复杂、不易处理等特点，也是限制厌氧发酵技术在城市垃圾处理中应用的主要因素之一。因此，对于产出液的常规处理效果进行实验摸索十分有必要，本文选取FeCl3为混凝剂，通过实验对比产出液和渗滤液的混凝效果，考查采用常规混凝工艺处理产出液的可行性。
　　一、实验过程和测定方法
　　1、实验材料及过程
　　实验用产出液为生物质垃圾厌氧反应器中排出的液体，用集水瓶收集，并测定CODCr、氨氮和PH值；渗滤液取自合肥市龙景山生活垃圾填埋场的调节池，同样测定其CODCr、氨氮和PH值，结果见表1。采用烧杯实验方法，分别对两种液体的混凝剂的最佳投加量、最佳反应PH值和最佳混凝沉降时间进行实验探索。
　　2、测定项目和方法
　　CODCr用重铬酸钾容量法，NH3-N用乙酰丙酮―甲醛分光光度法测定，722型分光光度计测定吸光度。本实验采用将水样稀释10倍后，用可见光分光光度计在410nm处，10mm比色皿测定水样的吸光度，来表示水样色度的大小。
　　二、实验结果与分析
　　1、产出液与渗滤液的水质对比
　　表1：产出液与渗滤液的水质对比
　　
　　由表1可看出，产出液的COD和NH3-N浓度都远远大于渗滤液，而且浓度达到最大时，产出液COD是渗滤液COD的40多倍，NH3-N也超过3倍；两种液体的PH值相差不多，产出液的PH小于7，这是因为，在厌氧发酵的产酸阶段，微生物将基质中的有机物分解为各种有机酸，导致产出液偏酸性，严重的会导致反应器的酸化，抑制微生物的活性；而渗滤液的PH是大于7的，这也反映了产出液与渗滤液之间的差别；另外，产出液的高浓度有机物和大量的悬浮固体SS导致了它的表观颜色要超过渗滤液。
　　2、混凝剂最佳投加量
　　首先对渗滤液的混凝剂最佳投加量进行实验确定。取6个干燥清洁的200ml烧杯，每个烧杯中加入50ml渗滤液，编号为1―6#，分别加入0.1―0.6gFeCl3，在六联动搅拌器下，300r/min搅拌30s，120r/min搅拌5min，静置30min，取上清液测定CODCr和色度；然后再根据渗滤液的最佳投加量确定产出液的混凝剂投加范围，将其效果进行比较。第一次选取四个点进行实验，投加量分别为6g/L，8g/l，10g/l，12g/l。
　　
　　从图1可以看出，渗滤液的混凝剂最佳投加量为8―10g/L，COD的去除率为55%左右；而在渗滤液的混凝剂最佳投加量下，产出液的COD去除率很低。从第一次对产出液的混凝实验看出，随着混凝剂投加量的增加，去除率保持平稳上升状态。因此，将投加量扩大为14―26g/L，COD最大去除率出现在24g/L，去除率为29.6%。从两种废水的混凝效果看，混凝对于渗滤液COD的处理效果要远比对产出液的好。根据范瑾初[1]的研究表明，当水中悬浮物及胶体含量过高时，混凝剂的投加量将大大增加；而本次实验中，产出液的有机物和悬浮物含量都远远高于渗滤液，导致了产出液的混凝剂投加量远远大于渗滤液。
　　3、最佳反应PH值
　　取6个干燥清洁的200ml烧杯，各加入50ml渗滤液，分别调节PH值至2、4、6、8、10、12，按照3.2中所确定的最佳投加量8g/L投加混凝剂，每个烧杯中加入0.4gFeCl3，同3.2方法进行搅拌，取上清液进行测定。产出液的PH值考察范围定为4～10，最佳投加量定为24g/L。
　　由图2可看出，渗滤液的最佳混凝PH值是7―8，在这一PH上，渗滤液的COD去除率达到60%，而产出液不到30%。而且从图中可看出，在PH=2―8阶段，渗滤液COD的去除率由27%升至60%，而在PH=8―10阶段，COD的去除率由原来的60%迅速下降至10%，说明PH对渗滤液COD的去除效果影响很大。在PH=4―10范围内，产出液COD去除率一直平缓上升。在PH=10时，产出液的COD去除率超过了渗滤液，说明产出液的COD去除率受PH变化的影响并不明显，混凝处理产出液时有更宽的PH适用范围。
　　
　　4、最佳混凝时间
　　取100ml水放入200ml的烧杯中，按照最佳投加量加入混凝剂，但不调节PH，快搅30s，慢搅5min，静置。渗滤液没10min取一次样；由于产出液的沉降速度较慢，开始每10min取一次样，与渗滤液进行对比；60min后每20min取一次样，探索其最佳混凝时间，渗滤液的絮体沉淀速度很快，能在20min内完成，COD去除率最高能达到60%；延长时间，去除率反而下降，说明絮体中的部分可溶性有机物不稳定，又重新回到了液相，使水的COD增大；而产出液的絮体沉淀非常缓慢，而且最大只能达到20%；可能是因为产出液中悬浮物和亲水性胶体含量较高，形成絮体颗粒较小，导致沉降速度缓慢。产出液絮体沉淀需要至少60min才能完成，但跟渗滤液一样，前20min的去除速度比较快，从20min开始一直到120min内，去除率虽然有所增加，但变化很小。
　　结论：（1）渗滤液的FeCl3最佳投加量为8―10g/L，最佳混凝时间为20min，最佳反应PH为7―8，最大COD去除率可达到60%，最大色度去除率可达到90%，可作为生物处理的预处理工艺；但化学混凝法会产生大量的化学污泥，处置难度大。而产出液的最佳投加量为24g/L，最佳混凝时间为20min，最佳反应PH为8―10，最大COD去除率29.5%，对色度没有去除率。
　　（2）用FeCl3对产出液进行絮凝处理，最大COD去除率只能达到30%以下，出水COD浓度依然很高，而且形成的絮体沉降缓慢，可见，把化学混凝法作为产出液的预处理手段，无法满足后续生化处理的要求。
　　作者单位：安徽省轻工业设计院有限公司
　　作者简介：孙士杰（1979― ），男，硕士，安徽省轻工业设计院有限公司，安徽阜阳人，主要从事：环境工程设计等；李伟（1963― ），男，高工，安徽省轻工业设计院有限公司，安徽宿州人。主要从事：环境工程设计等；杨艳琴（1984― ），女，安徽省轻工业设计院有限公司，青海湟源人。主要从事：环境工程设计等；钱福国（1980― ），男，硕士，安徽省轻工业设计院有限公司，安徽枞阳人。主要从事：环境工程设计等。
　　参考文献：
　　[1]余昆朋.城市生活垃圾厌氧消化技术进展[J].环境卫生工程,2003,11(1):16―18.
　　[2]范瑾初.混凝技术[M].中国环境科学出版社,1992:51―56.

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