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聚合氯化铝和聚丙烯酰胺混凝处理垃圾渗滤液

发布时间:2020-07-03     浏览次数:

垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和降水的冲刷,地表水和地下水的浸泡而渗出来的污水。它对地下水和地表水具有很大的潜在危害性,已成为目前环境领域研究的热点。垃圾渗滤液的特点主要有有机物浓度高、金属含量高、水质水量变化大等。垃圾渗滤液中COD浓度较高,为100至几万mg/L不等,氨氮浓度有时甚至高达10000mg/L以上。高浓度的氨氮对微生物具有一定毒性,并且渗滤液中磷的含量相对偏低,导致营养元素比例失衡,这也是渗滤液生化处理的难点所在。

26%聚合氯化铝

物理化学处理不受水质影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD/COD比值较低、难以生物处理的渗滤液有较好的处理效果,主要目的是去除渗滤液中的有毒有害物质、重金属离子及氨氮。物化法常作为预处理或深度处理来减轻生物处理的负荷、冲击作用或进一步提高出水水质,常用的有吸附法、氧化法和混凝法。在混凝处理中,无机混凝剂比有机混凝剂的价格低廉。聚合氯化铝是一种新型高效无机高分子净水剂,已广泛用于生活饮用水和工业废水。聚丙烯酰胺是现在较常用的助凝剂。笔者研究聚合氯化铝和聚丙烯酰胺复合混凝剂处理垃圾渗滤液,通过调节混凝的pH和混凝剂投加量来确定较佳的混凝条件及COD的去除效果,以期为实际的工程试验提供理论参考。

阴离子聚丙烯酰胺

波涛聚合氯化铝厂家通过实验,采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺混凝处理垃圾渗滤液。试验方法:取垃圾渗滤液300ml于1L烧杯中,用20%NaOH调节至所需pH。加入一定量的聚合氯化铝和聚丙烯酰胺后,用磁力搅拌器快速搅拌(200r/min)1min, 慢速搅拌(80r/min)15min,沉淀1h后取上清液分析检测。结果分析,如下:

1、较佳聚合氯化铝投加量的确定

在pH8.0,聚合氯化铝投加量分别为15、20、25、30和35g/L时,考察COD的去除率和出水pH。由图1可见,聚合氯化铝混凝法能够去除垃圾渗滤液中的部分COD。当聚合氯化铝投加量为15g/L时,COD的去除率为19.0%,随着聚合氯化铝投加量的增加,COD的去除率先升高后降低,在聚合氯化铝投加量为20g/L时,COD去除率达到较大,为24.1%。

图1

其原因可能为:

①聚合氯化铝是高分子物质,其长链两端吸附胶粒和悬浮物,形成絮体矾花,随后从水中脱稳沉淀。当聚合氯化铝投加量少时,不足以将胶粒架桥连接起来;聚合氯化铝投加量太多时,又会产生胶体保护作用,不利于絮体沉淀。

②在pH8.0时,Al3+在水中水解后生成Al(OH)3胶体,Al(OH)3在pH<8.2时带正电,水中胶体带负电,它们相互吸引,电性中和,在布朗运动的作用下相互碰撞形成大的絮体,从水中沉淀;聚合氯化铝投加量达到较佳投加量后,继续增大投加量,Al(OH)3吸附絮体使絮体带上正电,静电斥力的作用下不利于絮体的沉淀,从而使COD的去除率降低。

③Al(OH)3胶体具有长的条形结构,表面积很大,活性较高,可以吸附废水中的悬浮颗粒,使呈分散状态的颗粒形成网状结构,成为更粗大的矾花而沉淀。但聚合氯化铝投加量太大时,形成的絮体之间相互支撑,使胶体颗粒恢复稳定不能沉淀。

聚合氯化铝混凝沉淀后,出水pH都降低了,并且随着聚合氯化铝投加量的增加。出水pH降低的越多(图1)。主要原因是:在pH8.0时,铝离子在水中主要以Al(OH)3形式存在,Al3+在水解过程中与水中的OH-结合,水中的H+增加,出水的pH降低。

2、较佳初始pH的确定

聚合氯化铝投加量为20g/L时,不同初始pH条件下,考察聚合氯化铝混凝作用对垃圾渗滤液COD的去除情况。由图2可见,初始pH对混凝作用有很大的影响,随着初始pH的增加,COD的去除率逐渐增加,在pH8.0时,COD的去除率达到较高,为24.1%;之后,初始pH继续增加,COD的去除率降低。

图2

研究表明,pH<3.75时铝盐的水解产物为Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)2+;3.75<ph<5.50时铝盐的水解产物为Al7(OH)174+、Al2(OH)24+;5.50<ph<6.75时铝盐的水解产物为Al13(OH)345+;6.75<ph<7.75时铝盐的水解产物为Al13(OH)345+,出现多核聚集体或Al(OH)3溶胶;pH>7.75时铝盐的水解产物为Al(OH)3溶胶、Al(OH)4-[14]。可见,在pH6.5时,Al在水中主要以Al13(OH)345+形式存在,高价阳离子Al13(OH)345+与垃圾渗滤液中带负电的胶粒电性中和,粒子在水中不断运动碰撞,凝结成大的絮体,后沉淀从水中去除。随pH的增加,Al开始水解成Al(OH)3,Al(OH)3通过电性中和和网捕作用吸附垃圾渗滤液中的胶粒,后从水中脱稳,沉淀下来。COD去除率随着初始pH的增加而逐渐升高,说明了聚合氯化铝混凝处理中Al(OH)3起主要作用。pH8.5时,Al水解成的Al(OH)4-增加,它与胶粒结合,静电斥力影响了絮体的沉降,故COD去除率降低。

3、聚丙烯酰胺投加量对混凝效果的影响

鉴于聚合氯化铝混凝后泥层较厚和絮体松散,投加聚丙烯酰胺来改善混凝效果。聚丙烯酰胺作为一种助凝剂,能够改善絮体结构,促使细小而松散的絮粒变得粗大而密实,增强絮凝的效果。当pH为8.0,聚合氯化铝投加量为20g/L时,聚丙烯酰胺投加量与COD去除率的关系见图3。

图3

由图3可见,投加聚丙烯酰胺明显增大了COD的去除率,当投加5ml0.1%聚丙烯酰胺后,COD的去除率增大到43.6%;聚丙烯酰胺投加量增加,COD的去除率也随之升高。聚丙烯酰胺投加量为15ml时,COD的去除率为47.4%。聚合氯化铝混凝产生的絮体细小、松散,聚丙烯酰胺投加后,长链的聚丙烯酰胺通过网捕作用增大絮体的体积,改善絮体的结构,使絮体变大且密实,提高其沉淀性能,提高了COD的去除率。

4、聚丙烯酰胺投加时间对COD去除率的影响

当pH为8.0,聚合氯化铝投加量为20g/L,0.1%聚丙烯酰胺投加量为15ml时,考察聚丙烯酰胺不同投加时间对COD去除的影响。由图4可见,不同时间投加聚丙烯酰胺得到不同的COD去除率,聚丙烯酰胺投加时间影响混凝效果。混合阶段投加聚丙烯酰胺,COD去除率较大,为47.4%;沉淀阶段投加聚丙烯酰胺,COD的去除率较小,为42.3%。混合阶段投加聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺的长链结构吸附水中的胶粒和悬浮物,另外聚丙烯酰胺的存在改善聚合氯化铝絮体结构,使聚合氯化铝吸附形成的絮体密实。沉淀阶段投加聚丙烯酰胺,高分子长链聚丙烯酰胺吸附絮体容易形成胶体保护,胶体间相互支撑,使脱稳的絮体再稳定,降低COD的去除率。

图4

5、结论

(1)在pH为8.0,聚合氯化铝投加量为20g/L时,聚合氯化铝混凝法处理垃圾渗滤液的效果较好,COD去除率为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,随着聚丙烯酰胺投加量的增加,COD的去除率随之增加。在pH为8.0,聚合氯化铝投加量为20g/L时,投加0.1%聚丙烯酰胺15ml,COD的去除率达到47.4% ,远高于单纯聚合氯化铝混凝。

(3)聚丙烯酰胺在混合阶段投加,COD的去除率较高;在絮凝阶段投加次之;在沉淀阶段投加,COD去除率较低。

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