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H2 SO4 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 /(m2 h)(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