改性沸石吸附处理垃圾渗滤液的研究

摘要：垃圾渗滤液的成分复杂、COD含量高、色度大，直接采用常规的生物处理技术很难使其达到排放要求。垃圾渗滤液污染的控制和治理已经成为当前环境保护领域内的一项重大研究课题。采用来源广泛的沸石作为吸附剂，研究了改性沸石对垃圾渗滤液的吸附处理效果。结果表明，以沸石作为吸附剂的简单预吸附处理技术，能有效降低渗滤液后续生物处理的负荷，对垃圾渗滤液实际处理具有一定的指导意义。
关键词：垃圾渗滤液；改性沸石；COD；吸附处理
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1008－9500（2012）10－0028－03
　　城市生活垃圾的处理已经成为当今我国城市发展面临的一个棘手问题。不同的处理方式对环境的影响差异很大，填埋法处理成本低，简便易行，因而成为世界上大多数国家最主要的处理方式［1］。然而垃圾填埋过程中产生的大量渗滤液会对地下水、地表水和土壤等环境造成巨大危害。渗滤液是由于雨水渗透废物带走其中溶解性物质而形成的，是垃圾填埋场有毒化合物的流动部分，含有较高浓度的无机和有机化合物。由于垃圾渗滤液成分极其复杂，水质变化范围大，有机负荷高，且含有大量具有难生物降解性、生物累积性和三致效应的有毒有机污染物，其处理的难度很大［2］。垃圾渗滤液作为一种高强度废水，己经被视为地表水及地下水的潜在污染源，如果得不到妥善处理，会穿透地表土及地下土层，对地下水体造成严重污染。
1方案论证
　　在垃圾渗滤液处理中，沸石对渗滤液中的氨氮去除效果较好，但天然沸石对COD的去除效果却并不佳。垃圾渗滤液是一种高浓缩的、化学需氧量（COD）极高（一般可达几万到几十万）、含有许多重金属离子和难降解的有机物、有毒物质的极难处理的废水。利用吸附法净化渗滤液，是多组分吸附在吸附剂表面，组分不同，吸附效果不同［3］。在渗滤液处理过程中，吸附效果除了与被吸附的物质的特性有关外，还与投加量、溶液的pH值、反应温度和吸附时间有关。此外，用酸或碱对沸石进行改性也可改变沸石的吸附性能，使沸石的吸附性能增加，提高处理效果［4］。本文主要研究一般情况对改性沸石处理渗滤液的影响，包括沸石改性用酸的浓度、沸石投量、处理液pH值及吸附接触时间等对沸石吸附处理渗滤液效果的影响。
2实验过程
2.1垃圾渗滤液的采集
　　本试验选择武汉市二妃山垃圾填埋场调节池渗滤液作为试验用水。
　　采集该垃圾填埋场垃圾渗滤原液20L，保存于棕色玻璃瓶中。将取得的渗滤液置于阴暗处避光密封保存。运回实验室后，在4°C避光保存于暗处。垃圾的来源主要为武昌地区的生活垃圾。渗滤液基本理化性质见表1。
表1渗滤液基本理化性质

2.2实验操作
　　配出2moL/L、4moL/L、6moL/L、8moL/L、12moL/L的盐酸溶液。分别将沸石与盐酸按1∶10比例投入溶液中浸泡改性120min，用蒸馏水洗至中性后，在105℃烘干，均匀研碎备用。称取2g加入100mL5倍稀释水样中，震荡吸附120min后测定滤液的CODCr。根据CODCr浓度选定最佳改性盐酸浓度，并制取一定量改性沸石备用。COD的分析采用重铬酸钾法（GB/T11914-1989）［5］，由于垃圾渗滤液COD较高，需稀释5倍后测定。
3结果分析及讨论
3.1不同浓度盐酸对沸石改性效果的影响
　　分别称取2g不同浓度盐酸改性沸石，加入到100mL垃圾渗滤液中，震荡吸附120min后，用定量滤纸过滤，测定滤液的CODCr，选定最佳改性盐酸浓度。结果表明，不同浓度盐酸改性的沸石对渗滤液COD的吸附去除率有一定影响，原状沸石COD的去除率仅为0.46%；2moL/L的去除率开始随盐酸的浓度增大而迅速增大，然后随着盐酸浓度的增大而减小。其最佳改性盐酸浓度约为2moL/L。
　　以下试验所用改性沸石均是在此最佳条件下制备而成。
3.2改性沸石投加量对COD去除率的影响
　　选取最佳改性浓度盐酸改性的沸石，分别向100mL5倍稀释液中投加0.5g，1.0g，1.5g，2.0g，2.5g，震荡吸附120min后测定滤液的CODCr，以确定最佳吸附剂投加量。实验结果表明：实验水样中改性沸石的投加量对COD的去除率有较大的影响。当改性沸石投加量≤2g时，COD的去除率随沸石投加量的增加而快速增加。当沸石投加量达到2g以后，沸石投加量的增加对COD的去除率基本没有影响。
3.3渗滤液初始pH值对COD去除率的影响
　　调节垃圾渗滤原液的pH值为4、5、6、7、8、9，分别加入改性沸石2g，进行吸附处理，根据COD的去除率确定最佳吸附pH值。由试验可知，改性沸石的最佳投加量为2g沸石/100mL水样。
　　取6份100mL水样，分别调节它们的pH值为4、5、6、7、8、9。实验结果表明，水样的pH值对COD去除率有较大影响。当水样的pH值小于6，即水样呈较强酸性时，沸石对COD的去除率较高，可达36%以上；而当水样pH值大于7时，沸石对COD的去除率趋势随水样碱性的增强而迅速降低。因此，处理时需要调节渗滤液pH值。考虑到实际运营的经济成本，并根据试验中水样pH值调节到6时，COD去除率就较高的试验结果，最佳水样pH值选择为6。