改性粉煤灰对垃圾渗滤液的实验研究
时间：2021-02-05 04:01:54 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
引言：本论文以垃圾渗滤液为研究对象，粉煤灰为处理材料，用改性后的粉煤灰处理垃圾渗滤液，探讨了粉煤灰处理垃圾渗滤液的可行性。主要研究改性粉煤灰对垃圾渗滤液COD、色度的去除效果。通过实验得到的最佳实验工艺条件是，在垃圾渗滤液中改性粉煤灰投加量为240 g/L、振荡时间为60 min、水样pH值为10。在此工艺条件下，垃圾渗滤液的COD去除率达到82.8%，色度的去除率达到86.5%。
垃圾在堆放、填埋等处理过程中，形成了成分复杂的高浓度有机废水—垃圾渗滤液。因此，如何有效的收集和处理垃圾渗滤液，已经成为目前亟待解决的问题。[1][2]
我国每年约产生12000万t粉煤灰，其中仅40%的粉煤灰得到了利用，其余大量的粉煤灰却一直露天堆放或直接投入江河湖海中，结果造成了占地毁田、破坏植物、阻塞河道、污染自然环境和影响生态平衡等方面的危害。[3][4]
本实验通过改性粉煤灰的投加量、水样的pH值、反应的温度、振荡时间来进行单因素实验和正交实验，采用改性过后的粉煤灰来处理经过好氧后的垃圾渗滤液出水，研究改性粉煤灰对垃圾渗滤液色度的去除效果。
一、实验材料及方法
本所用的废水水样取自南宁市城南垃圾填埋场，是垃圾渗滤液经过氨吹脱塔、厌氧反应器及A/O氧化沟后的出水，废水颜色呈深棕色，COD在350～450 mg/L，PH值6.8，色度在0.60～0.65，氨氮在12～20 mg/L。
本实验处理水样的粉煤灰取自南宁化工股份有限公司，并进行改性，即在粉煤灰中按重量比的10%加入固体CaCO3，然后在800°C的温度条件下，在马弗炉里恒温焙烧2 h，即可得到实验所需的改性粉煤灰。
二、实验最佳工艺条件的确定
（一）粉煤灰投加量对去除效率的影响
在具塞锥形瓶中装入50 mL水样，分别投加1 g、3 g、5 g、7 g、9 g、11 g、13 g、15 g改性粉煤灰，在常温下用水平振荡器振荡60 min后，静置后过滤，测滤液的COD和色度，并计算去除率。结果显示，随改性粉煤灰投加量的增加，COD和色度的去除率都随之变化。结果在50 mL的垃圾渗滤液中投入11 g改性粉煤灰为最佳改性粉煤灰的投加量实验方案。
（二）振荡时间去除效率的影响
在具塞锥形瓶中装入11 g改性粉煤灰，然后加入50 mL垃圾渗滤液，在常温条件下用水平振荡器中分别振荡15 min、30 min、45 min、60 min、75 min，静置过滤，测滤液的COD和色度，计算其去除率。实验结果显示，振荡时间对垃圾渗滤液的COD、色度去除率影响不是很大，但本次实验研究的是改性粉煤灰对垃圾渗滤液的色度影响，所以选取色度去除效果最好的一组，即振荡时间为45 min作为最佳的反应时间。
（三）水样pH值对去除效率的影响
取7个烧杯，均加入50 mL垃圾渗滤液，然后分别用H2SO4，NaOH将水样的pH值调节为1、3、5、7、9、11、13，倒入装有11g改性粉煤灰的具塞锥形瓶中，在常温条件下用水平振荡器中振荡45 min，静置过滤，测滤液的COD和色度，并计算其去除率。实验结果显示，pH值为9时，垃圾渗滤液的COD、色度去除率最好。
（四）反应温度去除效率的影响
在具塞锥形瓶中装入11 g改性粉煤灰，然后倒入50 mL已经将pH值调为11的垃圾渗滤液，在恒温水浴振荡器中分别将温度调为20°C、25°C（室温）、30°C、40°C、50°C进行实验。静置过滤，测滤液的COD和色度，并计算其去除率。实验结果显示，温度对COD的去除率影响不是很大，因此在今后的实验中直接以室温作为反应的温度。
三、正交实验设计及结果分析
正交试验设计是研究多因素多水平的设计方法之一，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点。[5]
对前面的改性粉煤灰处理垃圾渗滤液的最佳工艺条件的确定及实验的初步结果进行分析，在影响因素中选择了投加量、振荡时间、水样pH值这三个因素来设计正交试验。正交实验的各因素和水平为投加量A（10 g、11 g、12 g）、振荡时间B（40 min、50 min、60 min）、水样pH值C（9、10、11）。
本次正交实验的评价指标是垃圾渗滤液COD、色度的去除率，去除率越大越好，从实验结果可以看出，在50 mL垃圾渗滤液中改性粉煤灰投加量12 g、振荡时间60 min、水样pH值为10，室温的条件下，COD去除率82.8%，色度去除率86.5%在正交实验中都是最大的，所以此方案为垃圾渗滤液去除效果的最好实验方案。
四、结论
（一）水样的色度、COD去除率随改性粉煤灰的投加量增加而增大，但当投加量达到一定量时，去除率不再增大。从经济的方面考虑，结合实验结果，在50 mL水样中投加11 g改性粉煤灰为最佳的投加量。
（二）反应振荡时间对水样的色度、COD去除率都有一定的影响。在60 min时COD的去除效果最好，而在45 min时色度的去除效果最好。
（三）水样的pH值对色度、COD的去除效果差别很大，随pH值的增大，色度、COD的去除率增加，但当pH达到一定的范围后，去除率反而下降。所以pH值为9时是最佳的反应pH。
（四）实验温度对水样的色度、COD去除效果也有一定的影响，只是影响不是很大。综合考虑当地的实际情况以及在实际工程上的操作，最后确定常温条件下即为实验的最佳反应温度。
（五）综合单因素实验和正交实验结果，实验的最佳工艺条件为在垃圾渗滤液中，改性粉煤灰投加量为240 g/L、振荡时间为60 min、水样pH值为10。
参考文献
[1] 薛勇，谢杰，蒋宝军.垃圾渗滤液的特点及处理方法[J].吉林建筑工程学院学报， 2006.12，23（4）：21～26.
[2] 蔡涛，王丹，宋志祥，佘万能.垃圾渗滤液的处理技术及其国内研究进展[J].化工中间体， 2010.1：1～5.
[3] 吕军，王颖，冯满，陈月鑫.粉煤灰在水处理领域中的应用[J].黑龙江水专学报， 2004.12，31（4）：90～90.
（作者单位：四川中衡环境检测有限公司）
