垃圾渗滤液中NH4N的吹脱预处理实验

垃圾渗滤液中NH4-N的吹脱预处理实验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1800-2300mg/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2.1pH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H2SO4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1195mg/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820mg/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820mg/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/(m2h)（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。