垃圾渗滤液的加载磁絮凝预处理工艺研究
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第5卷第10期环境工程学报Vol．5，No．102011年10月Chinese Journal of Environmental EngineeringOct．2011垃圾渗滤液的加载磁絮凝预处理工艺研究曾慧峰孙春宝王然米丽平张银平（北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083）摘要垃圾渗滤液是一种成分复杂多变的高浓度难处理有机废水。
采用加载磁絮凝技术对垃圾渗滤液进行预处理，以提高其可生化性，便于后续生化处理的进行。
研究了适宜的磁载体种类、凝聚剂和絮凝剂的加入量，以及不同pH 值和药剂投加顺序的影响，并进行了磁絮凝与常规絮凝工艺的对比实验。
得到的最优组合工艺为：PAC 投加量5.5g /L ，磁载体投加量35g /L ，PAM 投加量0.011g /L ，最佳pH 5.37，PAC 和磁粉同时投加优于其他投加方式。
渗滤液经预处理后COD 去除率42%，浊度去除率92%，色度去除率88%，氨氮去除率65%，总磷去除率79%。
磁絮凝沉降速度明显比常规絮凝快。
关键词加载磁絮凝垃圾渗滤液磁载体总磷去除率中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9108（2011）10-2303-04Study on pretreatment of landfill leachate by magnetic flocculationZeng HuifengSun ChunbaoWang RanMi LipingZhang Yinping（Civil and Environmental Engineering School ，University of Science and Technology Beijing ，Beijing 100083，China ）Abstract Landfill leachate is a kind of high concentration organic wastewater．In this study ，the technology of magnetic flocculation was used to pretreat the landfill leachate ，the testing factors included optimum dosage of magnetic carriers ，agglomerants and flocculants ，the influence of pH and dosing sequence．And the results were compared with chemical flocculation and magnetic flocculation．The results reveals that 42%of COD removal effi-ciency ，92%of turbidity reduction ，88%of chroma removal ，79%of ammonia nitrogen reduction ，and 65%of phosphorus removal can achieved at the optimum dosage of PAC 5.5g /L ，magnetic carriers 35g /L ，PAM 0.011g /L ，pH 5.37．And the settle rate of magnetic flocculation is much higher than that of traditional flocculation．Key words magnetic flocculation ；landfill leachate ；magnetic carriers ；phosphorus removal efficiency 收稿日期：2010－08－22；修订日期：2010－10－18作者简介：曾慧峰（1985 ），女，硕士研究生，主要从事加载磁絮凝技术处理污水的研究工作。
E-mail ：fenghuiz@163．com 城市生活垃圾填埋处理是目前国内外应用最为广泛而又经济可行的处置方法，但由此而产生的对垃圾渗滤液的处理则是一个较为棘手的问题［1］。
本文采用加载磁絮凝工艺对垃圾渗滤液进行预处理，使处理后的渗滤液COD 、浊度、氨氮、总磷等大幅度降低，提高渗滤液的可生化性，从而达到后续生化处理的要求。
加载磁絮凝技术是在传统的絮凝工艺中，加入磁粉，以增强絮凝的效果，形成高密度的絮体，达到高效除污和快速沉降的目的。
该技术处理效果好，耐冲击负荷能力强，占地极小，投资低，成为国内外水处理技术的研究热点［2］。
目前在电镀废水、含酚废水、湖泊水、食品发酵废水、市政废水、厨房含油污水等处理方面都取得了一定的研究成果，并在实际废水处理中得到了很好的应用［3-7］。
磁粉具有离子极性和金属特性，以其作为絮体的核体，大大地强化了对水中悬浮污染物的絮凝结合能力，减少了凝聚剂和絮凝剂的用量，在去除悬浮物，特别是在去除磷、细菌、病毒、油、重金属等方面的效果比传统工艺要好，磁粉可以回收再用。
本研究采用加载磁絮凝技术对垃圾渗滤液进行处理，是一种经济合理的垃圾渗滤液处理工艺［8］。
1实验水样、药剂与实验方法实验用渗滤液取自北京阿苏卫垃圾填埋场集水池。
渗滤液呈黑色，有恶臭。
存储时间对渗滤液的理化性质影响很大，采集水样的测试结果为COD 23200 33400mg /L ，pH 6.37 7.20，色度7362 7631度，浊度1513 3651NTU ，氨氮2650．97 3616.90mg /L ，总磷17．78 24.55mg /L 。
由于有机物浓度含量高，受实验室条件限制，研究所有试样为稀释4倍后的渗滤液。
随着渗滤液自然降解程度的加深，渗滤液的预处理难度加大，所以本研究无法在同一原水水质条件下进行比较实验，每次实验都环境工程学报第5卷要重新测原水水质。
磁载体采用磁铁矿粉，Fe3O4含量＞99%，粒径主要集中在0.045 0.15mm。
凝聚剂采用聚合氯化铝PAC，［Al2（OH）nCl6－n］m，Al2O3≥27%。
配制浓度3%的溶液。
絮凝剂采用聚丙烯酰胺PAM，分子量为700万 1000万，水解度10% 65%，配制浓度0.02%的溶液。
混凝搅拌分4个阶段进行。
前3个阶段为加药阶段，分别加入PAC、磁粉、PAM，搅拌速度分别为350、300和200r/min，搅拌时间为1min。
第4个阶段为絮凝沉降阶段，搅拌速度为80r/min，搅拌时间为2min。
实验不同PAC、磁粉、PAM加入量以及不同pH 值对污染物的去除效果，通过单因素实验和正交实验确定最佳工艺参数。
实验后用磁铁将带有磁性物质的絮凝污泥分离去除。
对处理后的水，分别测定其COD、浊度、色度、氨氮、总磷、污泥含水率等指标。
根据以上工艺参数，研究投加磁粉的磁絮凝效果，即考察药剂投加顺序、絮体沉降性能、絮体含水率等。
2实验结果和讨论2.1PAC和PAM用量对渗滤液处理效果的影响在混凝搅拌的第1个阶段加入凝聚剂PAC，控制PAC加入量在3 7.5g/L。
当加入量在4.5 6g/L时，渗滤液处理效果较好。
控制PAC加入量为6g/L条件下，在混凝搅拌第2个阶段加入凝聚剂PAM。
改变PAM投量0 0.02g/L。
随着PAM加入量的增加，渗滤液的COD 去除率先升高后降低，当PAM加入量为0.012g/L 时，COD去除率达到最高30%。
加入絮凝剂后COD 去除率有所增加，这是因为加入絮凝剂后改善了絮凝反应环境，促进了凝聚剂PAC与水中胶体颗粒的反应［9］。
凝聚剂和絮凝剂按一定比例投加时效果较好，过量投加絮凝剂会出现胶体再稳现象，渗滤液的COD去除率反而下降。
由此确定，不加磁载体时PAC和PAM加入量分别为6g/L、0.012g/L。
以此参数为基础，研究加入磁粉后的磁絮凝效果。
2．2磁粉用量对渗滤液处理效果的影响控制PAC和PAM加入量分别为6g/L、0.012g/L，在混凝搅拌的第3个阶段加入磁粉。
改变磁粉投加量0 100g/L进行实验。
实验结果见图1。
从图1数据知，在相同的凝聚剂和絮凝剂条件下，随着磁粉用量的增加（0 100g/L），浊度、色度和总磷的去除率逐渐上升，COD和氨氮去除率先增加后降低，分析确定磁粉加入量为40g/L。
磁絮凝各指标的去除率远远大于常规絮凝过程。
这是因为其一：磁粉本身对废水中的胶态物质具有良好的吸附能力［10］。
其二：磁粉的加入增加了悬浮颗粒的数图1不同磁载体投加量下的COD、色度、浊度、氨氮、总磷去除率曲线Fig．1COD，chroma，turbidity，ammonia nitrogen andphosphorus removal curves at differentamounts of magnetic carriers量，提高了颗粒碰撞几率，形成磁絮体的机会加大。
随着磁粉的加入，在絮体形成过程中迅速以磁粉为核心凝聚，使悬浮颗粒和污染物包裹在絮体中形成磁性絮体，磁性颗粒增加了絮体的比重，迅速沉降，得到很好的分离［11］。
2．3pH值对渗滤液处理效果的影响pH值对渗滤液的电化学环境以及混凝效果有很大的影响。
控制PAC6g/L，磁粉40g/L，PAM0.012g/L，改变pH值3.5 11.5，实验结果如图2所示。
图2不同pH下的COD去除率及Zeta电位曲线Fig．2COD removal and Zeta potentialcurves at different pH从图2中可以看出，pH=3.5 11.5时，渗滤液均处于聚集和沉淀的范围［12，13］。
随着pH的变化，COD去除率的变化趋势与Zeta电位的变化趋势基本相同。
当Zeta电位为0时，渗滤液中的悬浮物质处于最高量聚集和沉淀范围，此时为最佳pH值。
由图可知，pH在3．5 7．5范围内，体系Zeta平衡值接近零点，中性偏酸环境更有利于磁絮凝。
2．4正交实验实验中所选的因素为PAC投加量、磁粉投加量、PAM投加量和pH，每个因素3水平。
正交设计所选因素及其水平见表1。
4032第10期曾慧峰等：垃圾渗滤液的加载磁絮凝预处理工艺研究表1正交实验因素水平表Table1Factors and levels of the orthogonal experiment因素水平123（A）PAC投加量（g/L）5．566．5（B）磁粉投加量（g/L）354045（C）PAM投加量（g/L）0．0110．0120．013（D）pH5．376．377．37以COD的去除率为目的指标，设计4因素3水平正交实验。
按L9（43）正交表所列条件进行实验，在同条件下进行3组平行实验，COD的去除率取平均值。
