垃圾渗滤液中NH4-N的吹脱预处理实验
摘要：为了降低垃圾渗滤液中高浓度NH4-N对生物处理的 影响 ，采用吹脱法预处理垃圾渗滤液中的NH4-N，对影响吹脱的因素进行了 研究 。试验结果表明：最佳实验条件为pH=8.5，曝气强度为180m3/(m2h)，在最佳实验条件下，经24h吹脱NH4-N去除率可以达到55.6%，出水NH4-N不会对后续生物处理产生抑制。
关键词：垃圾渗滤液 吹脱 生物处理
垃圾渗滤液成分复杂、含有高浓度的氨氮和重金属等有害成分，其处理技术主要为生化法，但该废水中普遍存在的高浓度氨氮制约了生化法对其的处理 应用 和效果[1]。有研究结果表明,垃圾渗滤液中高浓度的氨氮对微生物活性有抑制作用,会降低生化系统对有机污染物的降解效率,从而导致处理出水难于达标排放[2]。因此在生物处理工艺之前，采用有效的 方法 预除去高浓度的氨氮尤为必要。工程中常见的的几种脱氮方法有：微生物法、氨吹脱法、折点加氯法、离子交换法、土地处理法等[3]。但对于高氨氮的垃圾渗滤液，较为 经济 有效的方法是吹脱法。而且渗滤液经吹脱后，不仅脱掉了大量的游离氨，还去除了部分苯酚、氰化物、硫化物及其他难生化的，对生化处理有抑制作用且毒性大的挥发物质，对后续处理较为有利[4]。吹脱法又包括空气吹脱和蒸汽吹脱，其中蒸汽吹脱效率较高，但能耗大，设备复杂，应用前景不大。本次实验采用空气吹脱进行静态实验。
对影响吹脱的各种因素进行研究，并得出最佳吹脱条件，为工程提供依据。
1 实验运行条件
1.1 渗滤液水质
渗滤液取自长春市某垃圾填埋场，其水温为18℃-23℃，pH为8.0-8.8 ，COD为2000-5000mg/L， BOD为600-1500mg/L，氨氮为1800-2300 mg/L。
1 --曝气头2 --吹脱池3 --空压机
图1 试验装置图
1.2 实验装置
实验装置如图1所示，实验装置为容积1L的吹脱池，这样可以保证气水在容器中的充分混合。曝气采用曝气效率为3L/min的曝气泵。曝气强度通过曝气头的个数来控制，每个曝气头的曝气强度为m3/m2.h， pH值用硫酸或氢氧化钠调节。在连续曝气的情况下，我们在不同的时间对各个反应条件下的水样进行取样测试，测试 内容 主要是NH4-N。
2 实验结果与 分析
2.1 pH值对吹脱效果的影响
为了研究渗滤液pH值对吹脱后NH4-N去除率的影响，采用NaOH 和H2SO4溶液调节渗滤液的pH值为7.0、8.5和10，采用一个曝气头曝气，对NH4-N去除效果进行了研究。试验结果如图2所示,随着吹脱时间的增加,不同pH值条件下的去除率都不断增加，在同一吹脱时间下，pH=10的条件下去除率最高,其次是pH=8.5, pH=7时去除率最低。这说明NH4-N的去除率随原液pH值的升高而增大，pH 值越高越有利于渗滤液中的氨氮充分虽然转化为游离氨, 但是过高的pH 值不仅要求在调节时投入大量NaOH,而且在吹脱处理后,还要将过高的碱性用酸调节到接近中性,才能进入后续生化处理系统,这一系列的操作无疑会增加运行费用[5]。从图2可知，pH=10条件下NH4-N去除率高于pH=8.5条件下的去除率不是很多，由于该垃圾渗滤液中重碳酸盐碱度很高，对渗滤液的pH值有很强的缓冲作用，因此吹脱过程中，经酸碱调节过的渗滤液的PH值有向原始值接近的趋势，即在原渗滤液pH=8.0-8.8条件下,可以达到相对较高的去除率。如图pH=8.5时,吹脱时间24h,NH4-N的去除率为35.3%,吹脱后NH4-N为1195 mg/ L。所以本次实验pH值可以不经调节直接进行吹脱,吹脱后的pH值可以满足后续生物处理的中性范围要求,节省调节装置和运行费用，同样可以脱过延长吹脱时间可以进一步提高去除率。
2.2 曝气强度对吹脱效果的影响
为了研究曝气强度对吹脱效果的影响,分别在一个曝气头,两个曝气头和三个曝气头的条件下对垃圾渗滤液进行吹脱实验,实验的pH=8.5。试验结果如图3所示，随着曝气时间的增加,不同的曝气头条件下的去除率都不断增加，而在相同的曝气时间下，三个曝气头的曝气效果最好，曝气头的个数越多，曝气强度越大，曝气强度反映的是空气对渗滤液的扰动程度，随着强度的增加，游离氨从水中逸出到大气中速率增加，去除率也相应增加。根据实验结果,采用3个曝气头对渗滤液进行吹脱能达到较好的效果，在吹脱时间为24h的条件下，NH4-N的去除率为55.6%,吹脱后NH4-N为820 mg/ L。
2.3 曝气时间对吹脱效果的影响
如图4所示，去除率随曝气时间的增加不断增加,但当曝气时间增加到一定程度时，吹脱效率的增加不显著随着曝气时间的增加，即不同的时间段增加的速度是不一样的，在24h以内增加的速度较快，而在24h以后，增加的速度明显降低。这说明去除率随时间不是呈线性变化,曝气时间达到一定程度去除率的增加受到一定限制.这和NH4-N本身的浓度有关，在吹脱的初期去除率增加快是由于初期NH4-N浓度较高，有利于吹脱的进行,而吹脱达到一定时间后，渗滤液中NH4-N浓度降低,吹脱去除率增长缓慢。
2.4 最佳条件下的吹脱实验
经上述实验得出最佳实验条件为，pH=8.5，采用三个曝气头。试验结果如图5所示，最佳条件下NH4-N去除率与吹脱时间成二次函数关系，吹脱时间达24h，去除率可以达到55.6%，出水NH4-N值为820 mg/ L，根据后续生物处理的要求，可通过调节吹脱时间来改变吹脱后的NH4-N值，以达到后续生物处理能承受的限度。
3 结论
(1)试验的 影响 因素为渗滤液pH、曝气强度和曝气时间，其中是曝气时间易于调节,可用来控制出水NH4-N浓度，以适应后续生物处理的要求。
(2)最佳实验条件为pH=8.5，曝气强度为180m3/(m2h)(三个曝气头)，在该条件下经24h吹脱，NH4-N去除率可以达到55.6%，出水NH4-N浓度不会对后续生物处理产生抑制。
参考 文献
[1] 沈耀良, 王宝贞. 垃圾填埋场渗滤液的水质特征及其变化 规律 分析 [J]. 污染防治技术, 1999, 12(1):10～13.
[2] 夏素兰,周勇,曹丽淑,朱家骅. 城市垃圾渗滤液氨氮吹脱 研究 [J].环境 科学 与技术,2000,8(3):26～29
[3] 蔡秀珍, 李吉生. 吹脱法处理高浓度氨氮废水试验[J].环境科学动态,1998,(4):21～ 23
[4] Matthias A Kasson ,Peter Nilsson. Seasonal Changes of Leachate Production and quality from Test Cells[J]. Journal of Environmental Engineering ,1997,(9):890～900
[5]沈耀良.吹脱法去除渗滤液中氨的动力学机理[J].污染防治技术,1999,12(2):67～70
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