垃圾滲濾液中NH4-N的吹脫預處理實驗
摘要：為了降低垃圾滲濾液中高濃度NH4-N對生物處理的 影響 ，采用吹脫法預處理垃圾滲濾液中的NH4-N，對影響吹脫的因素進行了 研究 。試驗結果表明：最佳實驗條件為pH=8.5，曝氣強度為180m3/(m2h)，在最佳實驗條件下，經24h吹脫NH4-N去除率可以達到55.6%，出水NH4-N不會對后續生物處理產生抑制。
關鍵詞：垃圾滲濾液 吹脫 生物處理
垃圾滲濾液成分復雜、含有高濃度的氨氮和重金屬等有害成分，其處理技術主要為生化法，但該廢水中普遍存在的高濃度氨氮制約了生化法對其的處理 應用 和效果[1]。有研究結果表明,垃圾滲濾液中高濃度的氨氮對微生物活性有抑制作用,會降低生化系統對有機污染物的降解效率,從而導致處理出水難于達標排放[2]。因此在生物處理工藝之前，采用有效的 方法 預除去高濃度的氨氮尤為必要。工程中常見的的幾種脫氮方法有：微生物法、氨吹脫法、折點加氯法、離子交換法、土地處理法等[3]。但對于高氨氮的垃圾滲濾液，較為 經濟 有效的方法是吹脫法。而且滲濾液經吹脫后，不僅脫掉了大量的游離氨，還去除了部分苯酚、氰化物、硫化物及其他難生化的，對生化處理有抑制作用且毒性大的揮發物質，對后續處理較為有利[4]。吹脫法又包括空氣吹脫和蒸汽吹脫，其中蒸汽吹脫效率較高，但能耗大，設備復雜，應用前景不大。本次實驗采用空氣吹脫進行靜態實驗。
對影響吹脫的各種因素進行研究，并得出最佳吹脫條件，為工程提供依據。
1 實驗運行條件
1.1 滲濾液水質
滲濾液取自長春市某垃圾填埋場，其水溫為18℃-23℃，pH為8.0-8.8 ，COD為2000-5000mg/L， BOD為600-1500mg/L，氨氮為1800-2300 mg/L。
1 --曝氣頭2 --吹脫池3 --空壓機
圖1 試驗裝置圖
1.2 實驗裝置
實驗裝置如圖1所示，實驗裝置為容積1L的吹脫池，這樣可以保證氣水在容器中的充分混合。曝氣采用曝氣效率為3L/min的曝氣泵。曝氣強度通過曝氣頭的個數來控制，每個曝氣頭的曝氣強度為m3/m2.h， pH值用硫酸或氫氧化鈉調節。在連續曝氣的情況下，我們在不同的時間對各個反應條件下的水樣進行取樣測試，測試 內容 主要是NH4-N。
2 實驗結果與 分析
2.1 pH值對吹脫效果的影響
為了研究滲濾液pH值對吹脫后NH4-N去除率的影響，采用NaOH 和H2SO4溶液調節滲濾液的pH值為7.0、8.5和10，采用一個曝氣頭曝氣，對NH4-N去除效果進行了研究。試驗結果如圖2所示,隨著吹脫時間的增加,不同pH值條件下的去除率都不斷增加，在同一吹脫時間下，pH=10的條件下去除率最高,其次是pH=8.5, pH=7時去除率最低。這說明NH4-N的去除率隨原液pH值的升高而增大，pH 值越高越有利于滲濾液中的氨氮充分雖然轉化為游離氨, 但是過高的pH 值不僅要求在調節時投入大量NaOH,而且在吹脫處理后,還要將過高的堿性用酸調節到接近中性,才能進入后續生化處理系統,這一系列的操作無疑會增加運行費用[5]。從圖2可知，pH=10條件下NH4-N去除率高于pH=8.5條件下的去除率不是很多，由于該垃圾滲濾液中重碳酸鹽堿度很高，對滲濾液的pH值有很強的緩沖作用，因此吹脫過程中，經酸堿調節過的滲濾液的PH值有向原始值接近的趨勢，即在原滲濾液pH=8.0-8.8條件下,可以達到相對較高的去除率。如圖pH=8.5時,吹脫時間24h,NH4-N的去除率為35.3%,吹脫后NH4-N為1195 mg/ L。所以本次實驗pH值可以不經調節直接進行吹脫,吹脫后的pH值可以滿足后續生物處理的中性范圍要求,節省調節裝置和運行費用，同樣可以脫過延長吹脫時間可以進一步提高去除率。
2.2 曝氣強度對吹脫效果的影響
為了研究曝氣強度對吹脫效果的影響,分別在一個曝氣頭,兩個曝氣頭和三個曝氣頭的條件下對垃圾滲濾液進行吹脫實驗,實驗的pH=8.5。試驗結果如圖3所示，隨著曝氣時間的增加,不同的曝氣頭條件下的去除率都不斷增加，而在相同的曝氣時間下，三個曝氣頭的曝氣效果最好，曝氣頭的個數越多，曝氣強度越大，曝氣強度反映的是空氣對滲濾液的擾動程度，隨著強度的增加，游離氨從水中逸出到大氣中速率增加，去除率也相應增加。根據實驗結果,采用3個曝氣頭對滲濾液進行吹脫能達到較好的效果，在吹脫時間為24h的條件下，NH4-N的去除率為55.6%,吹脫后NH4-N為820 mg/ L。
2.3 曝氣時間對吹脫效果的影響
如圖4所示，去除率隨曝氣時間的增加不斷增加,但當曝氣時間增加到一定程度時，吹脫效率的增加不顯著隨著曝氣時間的增加，即不同的時間段增加的速度是不一樣的，在24h以內增加的速度較快，而在24h以后，增加的速度明顯降低。這說明去除率隨時間不是呈線性變化,曝氣時間達到一定程度去除率的增加受到一定限制.這和NH4-N本身的濃度有關，在吹脫的初期去除率增加快是由于初期NH4-N濃度較高，有利于吹脫的進行,而吹脫達到一定時間后，滲濾液中NH4-N濃度降低,吹脫去除率增長緩慢。
2.4 最佳條件下的吹脫實驗
經上述實驗得出最佳實驗條件為，pH=8.5，采用三個曝氣頭。試驗結果如圖5所示，最佳條件下NH4-N去除率與吹脫時間成二次函數關系，吹脫時間達24h，去除率可以達到55.6%，出水NH4-N值為820 mg/ L，根據后續生物處理的要求，可通過調節吹脫時間來改變吹脫后的NH4-N值，以達到后續生物處理能承受的限度。
3 結論
(1)試驗的 影響 因素為滲濾液pH、曝氣強度和曝氣時間，其中是曝氣時間易于調節,可用來控制出水NH4-N濃度，以適應后續生物處理的要求。
(2)最佳實驗條件為pH=8.5，曝氣強度為180m3/(m2h)(三個曝氣頭)，在該條件下經24h吹脫，NH4-N去除率可以達到55.6%，出水NH4-N濃度不會對后續生物處理產生抑制。
參考 文獻
[1] 沈耀良, 王寶貞. 垃圾填埋場滲濾液的水質特征及其變化 規律 分析 [J]. 污染防治技術, 1999, 12(1):10～13.
[2] 夏素蘭,周勇,曹麗淑,朱家驊. 城市垃圾滲濾液氨氮吹脫 研究 [J].環境 科學 與技術,2000,8(3):26～29
[3] 蔡秀珍, 李吉生. 吹脫法處理高濃度氨氮廢水試驗[J].環境科學動態,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.吹脫法去除滲濾液中氨的動力學機理[J].污染防治技術,1999,12(2):67～70
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