垃圾滲濾液中高濃度氨氮的吹脫預處理實(shí)驗

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(shù)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。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(huì )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。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(jiàn)的的幾種脫氮方法有：微生物法、氨吹脫法、折點(diǎn)加氯法、離子交換法、土地處理法等。但對于高氨氮的垃圾滲濾液，較為經(jīng)濟有效的方法是吹脫法。而且滲濾液經(jīng)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(fā)物質(zhì)，對后續處理較為有利。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(shí)驗采用空氣吹脫進(jìn)行靜態(tài)實(shí)驗。

對影響吹脫的各種因素進(jìn)行研究，并得出最佳吹脫條件，為工程提供依據。

1 實(shí)驗運行條件

1.1 滲濾液水質(zhì)

滲濾液取自長(cháng)春市某垃圾填埋場(chǎng)，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(shí)驗裝置

實(shí)驗裝置如圖1所示，實(shí)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(guò)曝氣頭的個(gè)數來(lái)控制，每個(gè)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(shí)間對各個(gè)反應條件下的水樣進(jìn)行取樣測試，測試內容主要是NH4-N。

2 實(shí)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(gè)曝氣頭曝氣，對NH4-N去除效果進(jìn)行了研究。試驗結果如圖2所示，隨著(zhù)吹脫時(shí)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(shí)間下，pH=10的條件下去除率最高，其次是pH=8.5， pH=7時(shí)去除率最低。這說(shuō)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(guò)高的pH 值不僅要求在調節時(shí)投入大量NaOH，而且在吹脫處理后，還要將過(guò)高的堿性用酸調節到接近中性，才能進(jìn)入后續生化處理系統，這一系列的操作無(wú)疑會(huì )增加運行費用。

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(guò)程中，經(jīng)酸堿調節過(guò)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(shí)，吹脫時(shí)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(shí)驗pH值可以不經(jīng)調節直接進(jìn)行吹脫，吹脫后的pH值可以滿(mǎn)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(guò)延長(cháng)吹脫時(shí)間可以進(jìn)一步提高去除率。有滲濾液需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

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(gè)曝氣頭，兩個(gè)曝氣頭和三個(gè)曝氣頭的條件下對垃圾滲濾液進(jìn)行吹脫實(shí)驗，實(shí)驗的pH=8.5。隨著(zhù)曝氣時(shí)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(shí)間下，三個(gè)曝氣頭的曝氣效果最好，曝氣頭的個(gè)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(dòng)程度，隨著(zhù)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(shí)驗結果，采用3個(gè)曝氣頭對滲濾液進(jìn)行吹脫能達到較好的效果，在吹脫時(shí)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(shí)間對吹脫效果的影響

如圖4所示，去除率隨曝氣時(shí)間的增加不斷增加，但當曝氣時(shí)間增加到一定程度時(shí)，吹脫效率的增加不顯著(zhù)隨著(zhù)曝氣時(shí)間的增加，即不同的時(shí)間段增加的速度是不一樣的，在24h以?xún)仍黾拥乃俣容^快，而在24h以后，增加的速度明顯降低。這說(shuō)明去除率隨時(shí)間不是呈線(xiàn)性變化，曝氣時(shí)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(guān)，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(jìn)行，而吹脫達到一定時(shí)間后，滲濾液中NH4-N濃度降低，吹脫去除率增長(cháng)緩慢。

2.4 最佳條件下的吹脫實(shí)驗

經(jīng)上述實(shí)驗得出最佳實(shí)驗條件為，pH=8.5，采用三個(gè)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(shí)間成二次函數關(guān)系，吹脫時(shí)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(guò)調節吹脫時(shí)間來(lái)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(shí)間，其中是曝氣時(shí)間易于調節，可用來(lái)控制出水NH4-N濃度，以適應后續生物處理的要求。

（2）最佳實(shí)驗條件為pH=8.5，曝氣強度為180m3/(m2h)（三個(gè)曝氣頭），在該條件下經(jīng)24h吹脫，NH4-N去除率可以達到55.6%，出水NH4-N濃度不會(huì )對后續生物處理產(chǎn)生抑制。來(lái)源：中國環(huán)保頻道