生活垃圾焚燒廠滲濾液處理工藝研究

任丹鳳

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

全氟辛酸具有獨特的理化性質，其被廣泛應用于工業(yè)生產和生活中。因此，生活垃圾處理的產物中含有一定量的全氟辛酸，其具有較強的毒性，若隨著垃圾處理的滲濾液或者濃縮污泥進入環(huán)境會造成嚴重的危害[1]。目前，僅針對生活垃圾填埋處理的全氟辛酸的去除效果展開研究，并未對其焚燒處理生活垃圾時其中的全氟辛酸的處理進行研究。本文將重點對生活垃圾焚燒廠濾液處理工藝展開研究，旨在尋求高效去除全氟辛酸的方法。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗材料

本實驗所選用的材料為垃圾焚燒廠濾液處理單元所得到的滲濾液樣品，實驗樣品所取材的垃圾焚燒廠的滲濾液處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 垃圾焚燒廠滲濾液處理工藝流程圖

如圖1 所示，每隔1 h 對滲濾液處理工藝中的滲濾液樣品進行收集，并將其存儲于樣品瓶中。在收集滲濾液的同時，對處理工藝流程中的濃縮污泥進行收集，并將其存儲于聚丙烯封樣袋中[2]。根據(jù)實驗目的，除了所需的實驗樣品外，還需準備全氟辛酸、甲醇、甲酸、氨水、硫酸汞、重絡酸鉀、硫酸銀以及碘化汞等。本實驗所需的實驗儀器如表1 所示。

1.2 滲濾液及濃縮污泥前處理方法

為保證實驗結果的準確性，在實驗前對所收集的滲濾液和濃縮污泥采取有效的方法進行前處理。

滲濾液中全氟辛酸的前處理流程：在11 000 r/min條件下對滲濾液離心處理10 min，在4 mL 0.1%氨水甲醇、4 mL 甲醇以及4 mL 去離子水溶液的作用下對其進行活化處理，在4 mL 1%甲酸溶液中進行淋洗處理，在4 mL 0.1%氨水甲醇和2 mL 甲醇的混合溶液中進行洗脫處理，采用20 mg 的石墨化碳粉，并在12 000 r/min 環(huán)境下對其凈化處理15 min；最后，采用氮氣對其進行濃縮處理。

濃縮污泥中全氟辛酸的前處理流程：對樣品在3 種超聲條件下進行離心處理。其中，第一次超聲條件為：3 mL 的甲醇溶液在40 ℃的水中進行恒溫加熱保持10 min，并在5 000 r/min 轉速下離心處理15 min；第二次超聲條件為：2 mL 的甲醇溶液在40 ℃的水中進行恒溫加熱保持10 min，并在5 000 r/min轉速下離心處理15 min；第三次超聲條件為：1 mL 的甲醇溶液在40 ℃的水中進行恒溫加熱保持10 min，并在5 000 r/min轉速下離心處理15 min。最后，采用氮氣對其進行濃縮處理。

2 生活垃圾焚燒廠中全氟辛酸的去除效果實驗研究

2.1 好氧池對全氟辛酸去除效果的影響

通過實驗得出在不同季節(jié)對應的好氧池中全氟辛酸的去除效果隨季節(jié)的變化規(guī)律如下頁圖2 所示。

如圖2 所示，在2021 年10 月、11 月和2022 年3 月、4 月4 個月份中好氧池對應的全氟辛酸的去除率為負值；說明，在這4 個月份中全氟辛酸的生成量遠大于其對應的修復量。其中，在10 月份的去除率為-152.4%，在11 月份的去除率為-149.6%，在3 月份的去除率為-44%，在四月份的去除率為-63.1%；在12 月份的去除率為9.9%，在1 月份的去除率為14.9%。

圖2 好氧池在不同季節(jié)對全氟辛酸去除效果的影響

總的分析可知，好氧池中全氟辛酸的去除率主要與其生成量和污泥的吸附量相關；而好氧池的水質將直接影響其中微生物的活性以及對全氟辛酸的降解速率，主要表現(xiàn)為好氧池中pH 值、溫度以及DO 值。

根據(jù)滲濾液處理工藝的相關參數(shù)并通過實驗分析得出如下結論：好氧池的溫度一般控制在31.2～38.0 ℃，在其中隨著溫度的增加對應全氟辛酸的去除率降低，甚至會出現(xiàn)負值[3]。好氧池的pH 一般控制在7.36～8.37 之間，隨著pH 值的增大，對應全氟辛酸的去除率降低；好氧池的DO 值一般控制在1.90～4.32 mg/L 之間，隨著DO 值的增加，對應全氟辛酸的去除率降低。

2.2 超濾系統(tǒng)對全氟辛酸去除效果的影響

通過實驗得出，在不同季節(jié)對應的超濾系統(tǒng)中全氟辛酸的去除效果隨季節(jié)的變化規(guī)律如圖3 所示。

圖3 超濾系統(tǒng)在不同季節(jié)對全氟辛酸去除效果的影響

如圖3 所示，在不同季節(jié)對應超濾系統(tǒng)中全氟辛酸的去除效果變化不大，其待研究的季節(jié)中對應超濾系統(tǒng)中全氟辛酸的去除率保持在25.2%～36.7%之間。因此，可以看出超濾系統(tǒng)對其中的全氟辛酸的去除率主要表現(xiàn)為物理吸附和截留的作用[4]。

通過大量實驗研究得出，超濾系統(tǒng)膜口壓力及其pH 值是影響全氟辛酸去除效果的關鍵因素。其中，超濾系統(tǒng)的膜口壓力控制在0.58～0.67 MPa 之間，隨著膜口壓力的增加對應的全氟辛酸的去除率越大；pH值控制在8.05～8.71，隨著pH 值的增加對應全氟辛酸的去除率越低。

同理得出，在UASB 反應器中，影響全氟辛酸去除率的主要因素為其pH 值和溫度[5]。其中，UASB 反應器中的pH 值一般在7.53～8.47，隨著pH 值的增加對應的全氟辛酸的去除率降低；UASB 反應器中的溫度一般在30～50 ℃，隨著溫度的升高，對應的全氟辛酸的去除率降低；而在DTRO 系統(tǒng)中，影響全氟辛酸去除率的主要因素為溫度、pH 值和膜運行的壓力。其中，DTRO 系統(tǒng)中pH 值在5.79～6.47 之間，隨著pH 值的增加對應的全氟辛酸去除率降低；膜運行壓力在4.01～5.42 MPa，隨著膜運行壓力的增加對應的去除效果越好；溫度在28.1～34.3 ℃之間，隨著溫度的增加，對應的全氟辛酸的去除效果越好。

3 結語

全氟辛酸屬于有毒性物質，其應用于工業(yè)生產和生活中。因此，在對工業(yè)生產和生活垃圾處理時對全氟辛酸處理不當會對環(huán)境造成污染。本文重點開展了影響生活垃圾焚燒廠全氟辛酸去除效果的實驗研究，并總結如下：

1）好氧池中pH 值、溫度以及DO 值是影響全氟辛酸去除率的主要因素；其中，3 種因素均勻全氟辛酸的去除率呈現(xiàn)負相關變化。

2）超濾系統(tǒng)膜口壓力及其pH 值是影響全氟辛酸去除效果的關鍵因素；其中，膜口壓力與全氟辛酸去除率呈現(xiàn)正相關變化，pH 值與全氟辛酸去除率呈現(xiàn)負相關。

3）影響UASB 反應器中全氟辛酸去除率的主要因素為其pH 值和溫度，兩項因素均勻全氟辛酸的去除率呈現(xiàn)負相關變化。

4）在DTRO 系統(tǒng)中，影響全氟辛酸去除率的主要因素為溫度、pH 值和膜運行的壓力；其中，pH 值與全氟辛酸去除率呈現(xiàn)負相關，溫度和膜運行壓力與全氟辛酸去除率呈現(xiàn)正相關變化。