化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮分析

2016年9月化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮分析杜恒逸（湖北师范大学化学化工学院，湖北黄石435002）摘要：某垃圾填埋场垃圾成份中过滤出来的滤液含有浓度为6808mg/L的COD以及3220mg/L的NH3—N。我们对这种含有较高有机物的废水进行处理时，通过会采用厌氧生物处理法，NH3—含量过高的液态环境会毒害或抑制周围生物的生长，我们需要减少其中NH3—N的深度以提高渗滤液的可生化性。我们在实验中利用磷酸、氧化镁和盐酸作为沉淀药剂来去除渗滤液中的NH3—N。滤液中的NH3—N与沉淀药剂发生化学反应，生成MgNH4PO4°6H2O也就是六水硫酸铵镁沉淀物。这种方法不会产生二次污染而且反应速度比较快，其经过化学反应所生成的六水硫酸铵镁又可以作用农作物的复合肥料加以重复利用。关键词：化学沉淀；氨氮；垃圾渗滤液依照渗滤液中氮化合物的组成不同以及氮浓度的高低不同，去除渗滤液中氨氮元素的处理方法包括化学沉淀法、生物法、离子交换法、折点加氯法、吹脱法等，采用化学沉淀法和吹脱法对高浓度NH3—N渗滤液中的NH3—N进行处理是日前最经济的方法。以往经常使用的吹脱技术法往往会造成严重的吹脱塔堵塞，同时会挥发出大量的硫化氢、苯苯酚和氨等气体，这些挥发出来的气体具有很大的毒性和刺激性气味，所造成的二次环境污染十分严重。1化学沉淀法反应机理化学沉淀法的反应原理用反应平衡式表达方式如下：MbNH4PO4=Mg2++NH43-（1），式中，MgNH4PO4的溶度积Ks=[Mg2+][NH4+][PO43-]=2.5×10-13，当垃圾垃圾渗滤液中Mg2+、NH4+以及PO43-的摩尔尝试的乘积[Mg2+][NH4+][PO43-]2.5×10-13时，理论上讲NH3—N得以沉淀去除。反应过程中的许多因素都可以影响到渗滤液中Mg2+、NH4+和PO43-的浓度。其中影响程度最大的是渗滤液中的酸碱度，酸碱度会影响以下3个反应平衡式Mg2++OH-=MgOH+（2）NH4++OH-=NH3°H2O（3）PO43-+H+=HPO42-（4）随着（2）（3）式中pH的升高，反应向右移动，同时，NH4+和Mg2+的浓度就会下降，不利生成MgNH4PO4沉淀物。然而，随着（4）式中的酸碱度不断升高，H+的深度会不断降低，平衡式断续向左移动，造成PO43-浓度随之增加，产生更多的MgNH4PO4沉淀物。由此可知PO43+、NH4+以及Mg2+摩尔浓度积主要受酸碱度的影响，酸碱度太高或者酸碱度太低都不利于于MgNH4PO4沉淀物的生成也不利于NH3—N的去除，所以调配一个相对合理的酸碱度是十分必要的。一般情况下垃圾渗滤液中含有的化学成份比较复杂，其中包含有许多各类的络合物质和阴离子，这就要在特定的配套度环境下增加Mg2+的浓度。综合来自于投药比和酸碱度影响。在去除垃圾渗滤液中氨氮的现实工程中，还要考虑到药剂各类、反应时间、水力条件以及温度的影响，这些因素会影响到NH3—N的去除量。2试验装置与试验条件2.1试验装置100mL烧杯×6、500mL烧杯×6、六杆无级调整搅拌器、pH分析仪器以及其他分析仪器。2.2试验水样和沉淀药剂水样取自某垃圾填埋场，渗滤液水质：ρ（NH3—N）=3200mg/L，ρ（COD）=6808mg/L，ρ（ss）=602mg/L，pH=8.2，色度=5000。试验所用到的药品纯度为分析析纯，包括（35%~38%HCI）、（MgO）、（85%H3PO4）以及（NaOH）.试验步骤本试验第一阶段负责确定MgNH4PO4沉淀效果最佳的酸碱度；第二阶段确定最佳酸碱度条件下MgO占总药剂量的最佳比例。（1）第一阶段①测定渗滤液的色度值、SS、酸碱度、NH3—N、COD；②将300mL渗滤液置于500mL烧杯中，缓慢加入适量的NaOH将酸碱度调整至设定值，将烧杯置于搅拌台上；③分别向6个500mL放入沉淀药剂，均匀搅拌5分钟；④静置15分钟，等待沉淀物生成。⑤检测反应出现清液中COD和NH3—N的值；⑥在烧杯入缓慢加入适量的NaOH将酸碱度调整为之前的预设值，并重复以上步骤。（2）第二阶段①调整酸碱度至最佳状态，按照第一阶段配置PO43+与NH4+的比例，调整Mg2+的比例。②重复第一阶段中②~⑤步骤。3试验结果与讨论3.1配套度对于去除NH3—N的影响沉淀药剂的调配沉淀药剂中H3P04与MgO的量是按照MgNH4PO4不同物质的摩尔比调配的，其中Mg2+：NH4+：PO43-=1：1：1。300mL，3220mg/L渗滤液NH4+的含量为0.0586mol，因此MgO的投入量应为2.34g，85%H3PO4的投入量应为6mL。我们知道，当含有Mg元素的化合物为难学物质时，去除NH3—N的效果会比较差，为了使渗滤液中的Mg完全溶解，需要将强酸加入在由H3PO4、MgO沉淀药剂里。4结语试验中发现,化学沉淀法能有效地使垃圾渗滤液中的NH3—N生成MgNH4PO4·6H2O沉淀.在pH=9.5，Mg2+：NH4+：PO43-=1∶1.2∶1的条件下,可把垃圾渗滤液中的NH3—N由3320mg/L沉淀降低到765mg/L，去除率达76.2%，大大改善了后继生物处理的条件。参考文献：[1]贾玉鹤;李晶;刘洪波;孙建业.磷酸铵镁沉淀法去除垃圾渗滤液中氨氮的实验研究[J].《环境工程学报》2007，08（05）.[2]蔡春根.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中高浓度氨氮研究[J].南昌大学2008，12（30）.[3]张道斌;吕玉娟;张晖.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中氨氮的试验研究[J].《环境化学》2007，01（30）.节能环保304