氨吹脱工艺预处理垃圾渗滤液的试验研究梁良

2018年第9期（下）/总第530期211学术研讨前言垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于垃圾中有机物质的分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及渗入的地下水产生的一种成分复杂、污染物浓度高、毒性大的高浓度有机废水。垃圾渗滤液的水质水量随季节、填埋场龄等因素的影响较大，目前国内外还没有十分成熟有效的渗滤液处理工艺，最普遍的是采用生物与膜深度处理相结合的处理工艺。渗滤液中高浓度的氨氮对生物处理工艺中微生物具有抑制作用，影响后续渗滤液达标排放。因此，必须对渗滤液进行预处理，去除废水中过高的氨氮[1]。脱除废水中氨氮的方法有生化法和物化法，生化法主要用于低浓度氨氮的脱除，主要有生物脱氮和水生植物脱氮。物化法常用于高浓度氨氮废水的预处理脱氮，主要有氨吹脱、离子交换、气提、反渗透和各种高级氧化技术等[2]。在垃圾渗滤液预处理脱氮工艺中——氨吹脱是应用最多的工艺之一。氨吹脱利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间的差异，在碱性条件下使用空气吹脱。由于在吹脱过程中不断排除气体，改变气相中氨氮的浓度，从而使其实际浓度始终小于该条件下的平衡浓度，最终是废水中的溶解的氨氮不断穿过气液界面，使废水中的NH3-N得以脱除。本研究主要进行氨吹脱去除渗滤液中氨氮的影响因素生产性研究，探讨不同影响因素对脱氮效果的影响。1　渗滤液的来源及水质湖南某垃圾填埋场的垃圾渗滤液，其COD保持在3420~3980mg/L，NH3-N保持在1500~1800mg/L左右，C:N比保持在2.2:1左右，污水最佳C:N比5:1左右，原水需实现40%~55%氨氮去除效率。2　生产性试验生产性试验在湖南某垃圾填埋场渗滤液处理厂进行，主要进行氨吹脱法脱除渗滤液中氨氮的影响因素研究，包括温度、气液比、吹脱时间和pH值。3　结果与讨论3.1温度对氨吹脱的影响分析（1）原理水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在，吹脱效率与水中游离氨含量直接相关。其平衡关系式如下：NH4++OH-DNH3+H2O（1）氨与氨离子之间的百分配率可用下式进行计算：Ka=Kw/Kb=（CNH3-CH+）/CNH4+（2）式中：Ka—氨离子的电离常数；Kw—水的电离常数；Kb—氨水的电离常数；C—物质浓度。式（1）受pH值的影响，当pH值高时，平衡向右移动，另外，温度也会影响反应式（1）的平衡，温度升高，平衡向右移动。（2）不同温度条件下氨氮去除效果分别测试温度为20℃、30℃、35℃、40℃、50℃，60℃，气液比为2500，吹脱水量为0.02m3，风机流量800m3/h，水体流量0.32m3/h，为了更好地反应出蒸氨中数据的累计，通过多次吹脱来进行累积，设计吹脱次数为5氨吹脱工艺预处理垃圾渗滤液的试验研究■■梁■良　王■丹　文■嘉　刘■阳（湖南北控威保特环保科技股份有限公司）摘　要：用不同的温度、气液比对垃圾渗滤液进行了氨吹脱预处理的生产性试验研究。结果表明，当氨吹脱的pH为7.9、温度为35℃、气液比为2500时，渗滤液中氨氮的去除率为43.37%，可满足生产需求。研究认为，影响氨氮取出的主要因素有温度、气液比。关键词：垃圾渗滤液；氨吹脱；温度；气液比；去除率DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2018.18.1182122018年第9期（下）/总第530期次，对比不同温度值下氨氮的去除效率，见表1。表1不同温度条件下渗滤液中氨氮的去除率进水温度（℃）进水pH进水氨氮（mg/L）出水pH出水氨氮（mg/L）氨氮去除率（%）207.91344.968.211025.5323.75307.91344.968.56839.9237.55357.91344.968.48759.6343.52407.91344.968.87759.0843.71507.91344.968.9758.1543.63607.91344.968.95757.6143.67图1不同温度条件下渗滤液中氨氮的去除率从图1中可以看出，当渗滤液的pH为7.9，进水氨氮为1344.96mg/L时，随着温度的提高，废水中氨氮的去除率并未显著上升，当蒸氨温度到达到35℃时氨氮的去除率增长缓慢，40℃时基本达到氨氮去除率临界点，继续提高温度氨氮的去除率保持不变。3.2氨吹脱最佳气液比吹脱设备增大供气量或气水自由接触表面积都能加速NH3的传质，然而在实际工程应用中，在用地许可的情况下，增大后者可以提高处理效果，节省运行费用。根据文献资料的报道总结，针对不同种类废水，利用填料的不尽相同，应该增加吹脱传质面积，减少动力消耗，提高吹脱效率。（1）条件渗滤液中氨氮去除率在35℃时去除率较好，因此选择温度为35℃，pH为7.9条件下，气液比分别为1000、1500、2000、2500、3000，吹脱次数为5次，对比气液比下氨氮的去除率，确定最佳气液比。应实验风机无法调频，造成难以实现相同实验条件下实验，气液比1000条件下实验计算相应条件对比后进行实验。（2）实验结果表2不同气液比条件下渗滤液中氨氮的去除率气液比进水pH进水氨氮（mg/L）出水pH出水氨氮（mg/L）氨氮去除率（%）10007.91569.128.501060.2532.4315007.91569.128.46987.9137.0420007.91569.128.51938.9640.1625007.91569.128.54888.5943.3730007.91569.128.41879.8043.93（3）结果分析从图2中可以看出，随着气液比的提高，废水中氨氮的去除率也相应上升，但当气液比达到2500后，提高气液比对于氨氮的去除率的提高微乎其微，即最佳气液比在2500。3.3尾气回收效率清水吸收调节PH后吸收进水浓度(mg/l)1541.11541.12184.99渗滤液体积（L）200200200出水浓度(mg/l)714.5101457.04氨氮吹脱量(g)165.32308.22145.59吸收水PH7.378.836.77吸收后PH8.839.929.88吸收水体体积（L）700700250吸收水体氨氮初始浓度(mg/L)078.4560吸收后水体浓度(mg/L)78.456106.476245.175吸收氨氮（g）54.9274.53108.57吸收效率33.22%6.56%74.57%综合吸收数据可以看出，利用清水吸收氨氮形成氨水，会造成水体pH急剧升高，而清水吸收氨气生成氨水属于可逆反应，当pH呈碱性时，氨水会分解为氨气与水，造成吸收效率会极大降低，在清水中投加硫酸后水体中会产生两组反应，即氨气与硫酸根反应生成硫酸铵晶体与清水吸收氨气生成氨水，依然会导致pH升高，当pH成碱性后，促使反应效率降低，但水体中的硫酸根依然会与与氨离子进行反应，降低尾气中的氨气浓度，在生产中，利用清水吸收不现实，而需进行酸的投加结论综合实验结果与在实际生产中需要达到的实验吹脱率，综合考虑成本、效率等因素确定该垃圾填埋场渗滤液预处理的最佳水体温度为35℃、气液比为2500、pH为7.9，可满足后续渗滤液处理需求，最终渗滤液处理出水可稳定达到了GB16889-2008排放标准。参考文献[1]　周仲凡，王吉.城市固体废弃物管理与处理处置技术[M].北京：中国石化出版社，2000.[2]　王宗平.垃圾渗滤液预处理-氨吹脱[J].给水排水，2001，27（6）：15-19.作者简介梁良，主要研究方向为垃圾渗滤液，污泥处置。图2不同气液比条件下渗滤液中氨氮去除率梁良，王丹，文嘉等：氨吹脱工艺预处理垃圾渗滤液的试验研究