混凝技术处理垃圾渗滤液的研究进展
城市垃圾卫生填埋是当今世界上使用最广的垃圾处理方式。近年来，我国已陆续建成了一批垃圾填埋场，这对垃圾污染确实起到了很大的抑制作用，但同时也暴露出一些不容忽视的问题，其中以垃圾渗滤液的处理最为严重[1]。渗滤液是指堆放场中的垃圾由于填埋过程中及填埋后，因雨水入渗、地表水流入而产生的黑臭污水。渗滤液中有机物（如腐殖酸）的腐臭使污水呈现黄色、褐色甚至黑色[2]。如果渗滤液未经严格处理或处理不达标，会对周围的地下水体、地表水体、土壤及生态环境带来严重的污染和危害。因此，寻找既经济又有效的渗滤液处理工艺十分必要。
现今渗滤液处理工艺主要有：生物法、物理化学法及两者相结合的方法。其中物理化学处理技术包括混凝沉淀、化学氧化、化学还原、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、反渗透、气提法、吹脱法以及超滤法等[3]。
混凝技术是饮用水和废水处理工艺中一种非常重要的物理化学处理技术，由于实施简单，得以广泛应用[4]。1995年，美国环境保护局颁布了《消毒/消毒副产物条例》，美国的法规协调委员会最近要求美国环境保护局把强化混凝法列为此条例第一实施阶段控制有机物的最佳方法[5]。
1 垃圾渗滤液处理中混凝剂的种类
1.1 几种常用的铁盐、铝盐混凝剂
目前，混凝技术处理渗滤液时采用的混凝剂多为硫酸铝、硫酸亚铁、氯化铁以及聚铁、聚铝等，这类混凝剂去除有机物的机理主要是：(1)混凝剂在水中生成氢氧化铝或氢氧化铁絮体，吸附渗滤液中有机物（如腐殖酸和富里酸），从而将其去除。氢氧化物絮体的表面电荷是影响有机物去除效果的主要因素。(2)有机物与混凝剂反应生成不溶性的络合物(如铝、铁的腐殖酸盐和富里酸盐等)，该机理类似于电性中和，去除效果主要受有机物酸度的影响，酸度不同会引起金属与天然有机物中配位基络合位置不同。一般认为，在混凝剂投量和pH较高条件下，第1个机理发挥主导作用；而在混凝剂投量和pH较低条件下，第2个机理发挥主导作用[6]。因此，混凝过程中影响处理效果的重要因素是混凝剂的投加量和渗滤液的pH。
Tatsi等[7]曾用硫酸铝和氯化铁处理渗滤液。对早期的渗滤液，其COD去除率为25%～38%，最佳铝盐投加量为3 000 mg/L；对稳定的渗滤液，其COD去除率可达75%，当pH调整为10，混凝剂离子浓度达到2 000 mg/L时，COD的去除率为80%。
由于混凝法要去除的物质主要为悬浮固体和大分子的有机物等，而渗滤液中这部分有机物所占的比例相对较小，小分子的挥发性脂肪酸占了TOC的绝大多数，甚至可达90%以上。因此，用混凝法处理渗滤液，COD的去除率一般都不高，对年轻的填埋场产生的渗滤液COD和TOC的去除率一般为10%～25%；对于老的填埋场渗滤液，由于BOD5与COD的比值很小，COD和TOC的去除率可达50%～65%，很难再有突破性的提高。
目前，许多研究者在纯铝盐、铁盐絮凝剂的基础上做了进一步改进，主要可归纳为两个方面：一是在铝盐或铁盐的制造过程中引入一种或一种以上的离子，在一定程度上改变聚合物的组成和结构，研制出新型絮凝剂。二是依据协同增效的原理将铝盐和铁盐与一种或多种的其他化合物(包括有机的和无机的) 复合制得新型高效絮凝剂。
Amokrane等[8]用三氯化铁和硫酸铝做的渗滤液混凝处理实验中，当两者的投量均为0.035 mol/L时，浊度的去除率分别为95%和87%，COD的去除率分别为55%和42%，达到最佳效果的pH分别为5.0和5.5，加入中性聚丙烯酰胺后提高了混凝效果。蒋建国等 [9]采用复合混凝剂(90%PAC＋10%PAM)及试剂A(1种壳聚糖)在不同pH及投加量情况下，对渗滤液COD去除效果进行了比较分析，在pH为5.5和8，复合混凝剂投加量为400 mg/L时，COD去除率分别为38.63%和37.84%；试剂A在pH为8，投加量为100 mg/L时，COD去除率达到39.85%。
1.2 生物混凝剂
传统的混凝处理通过增加药剂投量，提高了处理效果，但这样产生了较大量的废渣，对环境造成了二次污染。为减少对环境的危害，开发安全有效的混凝剂势在必行。生物混凝剂就是其中的一种。I.Anastasios等[10]采用生物混凝剂去除渗滤液中的有机物，特别是其中的腐殖酸。针对同一种渗滤液，采用生物混凝剂和硫酸铝都可以达到45%的去除率，生物混凝剂的投加量仅为硫酸铝投加量的1/10，相应产生的废渣也迅速减少，而且这种混凝剂处理渗滤液时不需要调节pH，节约了成本。
2 基于混凝技术处理渗滤液的组合工艺
渗滤液的水质水量特征决定了单纯采用生物法进行处理，其出水水质很难达到排放标准，须采用物化法与生物法相结合的工艺。而混凝技术作为一种简便经济的物化水处理技术，也广泛应用于垃圾渗滤液中。
2.1 混凝作为预处理技术
渗滤液含有的有机物浓度均比较高，COD和BOD5浓度最高值可达数千至几万mg/L，氨氮含量高达几千mg/L且变化范围大，容易导致营养因素比例、C/N的比值失调的情况，且磷缺乏，一般BOD5/TP>300，与微生物生长所需的碳磷质量比(100∶1)相差甚远。直接采用生物法处理渗滤液时遇到的问题较多，甚至无法运行。混凝技术作为预处理技术处理渗滤液，可以削减渗滤液中的COD、氨氮、重金属离子、色度等，为后续的处理工艺创造良好条件。其中作为渗滤液预处理技术的工艺如：“混凝－吸附”、“混凝沉淀－SBR－活性炭吸附”、“混凝－Fenton－SBR”、“混凝－光致氧化”和“混凝－臭氧氧化”等。
Amokrane等[8]利用混凝技术作为反渗透法的预处理，解决了膜结垢问题。
尚爱安、赵庆祥等[11]51研究混凝在渗滤液处理中的作用时，发现混凝预处理能够去除部分生物难降解有机污染物和对微生物增殖有抑制作用的有毒有害物质，可以降低生化处理的负荷，提高可生化性，显著改善活性污泥的生长状况，有助于后续生化处理中活性污泥的增殖，确保生化处理系统的高效稳定运行。
王宝贞[12]采用“混凝－吸附”工艺处理渗滤液，以PAC作混凝剂，焦炭作吸附剂，可有效去除渗滤液中的COD和各种重金属离子，其中PAC的用量为400 mg/L，焦炭8～10 g/L时，COD、重金属和色度去除率分别为58.9%、60%和68%。张富韬等[13]采用聚合氯化铝作为混凝剂，膨润土为吸附剂处理渗滤液，其结果：渗滤液中的COD、氨氮和重金属的去除率分别为79%、46%和53%～98%。
2.2 混凝技术作为深度处理技术
渗滤液中的大部分有机物可以通过生物法去除，但一部分生物难降解物质仍然存在于渗滤液中，使其难以达到排放标准。采用混凝技术作为深度处理技术可以进一步降低水中生物难降解物质的浓度，进一步降低COD值和色度，如在“厌氧－SBR－混凝沉淀”、“缺氧－SBR法－混凝法”、“Fenton－混凝法”、“两级SBR－PAC吸附混凝”、“A2/O－混凝沉淀”、“吹脱－SBR－吸附混凝法”、“水解酸化－SBR法－混凝沉淀”、“厌氧－吹脱－缺氧－好氧－混凝沉淀”等物化－生化组合工艺中。
赵宗升等[14]采用了“A2/O－混凝沉淀”工艺处理垃圾填埋场渗滤液。试验表明，当进水COD为2 000 mg/L，好氧出水可降至900 mg/L；混凝沉淀出水COD可降至80 mg/L，达到了渗滤液一级排放标准的要求。
范洪波、程洁红等[15]采用了“水解酸化－SBR法－混凝沉淀”工艺处理渗滤液，试验表明，当进水COD 1 720 mg/L、氨氮127.6 mg/L时，SBR反应器出水COD 891 mg/L，氨氮出水13.2 mg/L；混凝沉淀过程中将混凝剂的投加量控制在100～120 mg/L、pH＝9时，出水COD 148.4 mg/L，氨氮12.2 mg/L。
尚爱安、赵庆祥等[11]研究混凝在 渗滤液处理中的作用时，发现将混凝技术用于深度处理时，COD去除效率明显高于预处理。研究发现，造成这种差异的原因是生化处理前、后渗滤液的组成发生了变化。生化处理前渗滤液中的有机物以易降解的小分子有机酸为主，其B/C值可达0.3～0.4；生化处理后则以难降解的大分子腐殖质类化合物为主。对老港填埋场渗滤液好氧处理出水所进行的分析表明，有机物以溶解态物质为主，其B/C<0.1，腐殖质类化合物占出水总COD的61.5%，这与混凝对生化处理出水COD的去除率一致，说明混凝主要去除的就是这部分生物难降解的腐殖质类化合物。
Ntampou等[16]分别采用“混凝－臭氧氧化”和“臭氧氧化-混凝”组合工艺分别处理稳定的渗滤液。试验表明：采用“混凝－臭氧氧化”工艺时，进水COD为1 000 mg/L，混凝过程中加入7 mmol/L的氯化铁，调节pH为9，出水COD为250 mg/L，臭氧氧化50 min后，出水COD降为160 mg/L；而采用“臭氧氧化-混凝”的工艺时，虽然臭氧氧化可以去除很大部分的污染物，但是后续的混凝工艺对COD的去除效果并不好，出水COD高于180 mg/L。因此，混凝技术处理新鲜渗滤液可选择作为预处理工艺，处理稳定的渗滤液选择作为后处理工艺。
3 结 语
（1）采用物化法处理渗滤液，混凝技术是一个主要技术方案和发展方向。基于新的混凝剂的不断出现，如复合混凝剂、生物混凝剂，渗滤液中有机物去除效果将更加显著。
（2）混凝技术用于深度处理，对COD的去除效率明显高于预处理，作为预处理可以为后续的处理方法特别是生物法创造良好的条件，深度处理可以进一步去除生物难降解的有机物，达到垃圾渗滤液排放标准。
（3）混凝技术作为处理渗滤液组合工艺中的预处理技术或者深度处理技术，应根据垃圾渗滤液的不同水质特征选择。
参考文献
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