（市政工程专业论文）高氮低碳垃圾渗滤液处理试验研究.pdf

中文摘要 摘要 论文针对目前垃圾渗滤液处理中高氨氮和难降解有机物处理的难点问题，以 重庆市长生桥垃圾填埋场渗滤液为对象，探讨了该类具有老龄化特征的高氮低碳 渗滤液处理高效低成本的途径。研究了序批式生物膜反应器s b b r 的硝化效能， 考察了温度、挂膜密度、负荷及碱度对反应器效能的影响；首次提出了能高效去 除氨氮的二级s b b rt 艺，通过驯化构建出能承受高氨氮浓度的微生物系统，大 大提高了反应器硝化效能，并得出了关键的工艺参数。另一方面，为了寻求垃圾 渗滤液难降解有机物去除的高效低成本技术，研究比较了混凝沉淀、f e n t o n 氧化 和微波催化氧化等物化方法及其组合工艺的处理效能，并利用正交试验考察了各 因素的综合影响，得出“混凝沉淀微波催化氧化”组合工艺是降低化学方法处 理难降解有机物处理成本的有效方法。此外，对超声波改善垃圾渗滤液可生化性 及其关键参数进行研究，考察了超声时间、超声功率和温度对处理效果的影响。 研究得出如下主要结论： 1 ) s b b r 反应器在温度2 0 ，氮负荷0 1 5 k g n ( m 3 d ) ，d o 为4 0 5 0 m g l ， h r t 为2 4 h ，挂膜密度3 0 条件下，可使进水n h 4 + - n 为1 1 5 0 1 2 5 0 m g l 的高氮 低碳垃圾渗滤液，出水n h 4 + - n 一 p h 值 反应时间；影响微波催化效果的各因素影响程度为：f e n t o n 试剂投加量 p h 催化剂投加量 反应时间。 3 ) “f e n t o n 氧化一混凝沉淀”组合工艺在p h = 3 0 ，3 0 h 2 0 2 - - - 6 2 5 m i l ， f c 2 + = 0 8 0 m g n 。，反应时间为9 0 r a i n ，p a c = i 2 9 l ，p a m = 3 m g l ，混凝时间为2 0 r a i n 条件下，可使渗滤液出水c o d 降至2 8 5 m g l ，达到垃圾渗滤液二级排放标准；“混 凝沉淀微波催化氧化”组合工艺在p h = 3 0 ，投加p a c = 1 5 9 m ，p a m = 3 m 以， 重庆大学硕士学位论文 混凝时间2 0 m i n ，3 0 t 2 0 2 = 2 0 8 m l l ，f e 2 + = o 2 6 m g l ，反应时间为9 0 r a i n 及催化 剂加入量为1 o g 条件下，可使渗滤液出水c o d 降至2 6 5 m g l ，达到垃圾渗滤液 二级排放标准。采用“混凝沉淀一微波催化氧化”组合工艺大大减少的药剂的投 加量，与其它组合工艺相比，可以减少2 3 的f e n t o n 试剂投加量，同时减少1 2 的p a c 投加量。 4 ) 垃圾渗滤液在超声功率为6 6 0 w ，频率2 8 k h z ，超声时间1 8 0 m i n ，温度 为5 0 c 条件下，通过低频率的超声作用可使出水的b o d 5 由6 5 m g l 提高至 2 4 5 m g l ，b o d 5 c o d 由0 0 3 8 提高至0 1 4 0 ，超声波可有效地改善难降解渗滤液 的可生化性。 关键词：高氮低碳垃圾渗滤液，s b b r ，f e n t o n ，微波，超声波 中文摘要 t h ed i f f i c u l t yc o n d i t i o n si nt h et r e a t m e n to fh i g h - a m m o n i aa n dn o n - b i o d e g r a d a b l e o r g a n i c sl a n d f i l ll e a c h t e ，t h ep a p e rt a k e st h ec h a n g s h e n gb r i d g el a n d f i l ll e a c h t ea st h e s u b j e c to fi n v e s t i g a t i o n ，a n dp r o b ei nt h eh i g he f f i c i e n ta n dl o wc o s ta p p r o a c ht ot r e a t t h i s c a t e g o r yo fl a n d f i l l l e a c h a t ew h i c hh a v e “o l da g e ”c h a r a c t e r i s t i c s t h es b b r r e a c t o rw a sa d o p t e d ，a n dt h en i t r a t i n ge f f e c t i v e n e s sw a sa l s os t u d i e d t h ee f f e c t so f w a t e rt e m p e r a t u r e ，o r g a n i cl o a d , b i o f d mh a n gd e n s i t ya n dt h ea l k a l i n i t yt on i t r o g e n r e m o v a li ns b b rw a sd i s c u s s e d f o rt h ef i r s tt i m e ，t h et w o - s t a g es b b rr e a c t o rs y s t e m w a sp r e s e n t e d ，w h i c hc a nr e m o v ea m m o n i ae f f i c i e n t l y t h r o u g hd o m e s t i c a t i o n ，b u i l d t h eh i 曲- a m m o n i ae n d u r a n c em i c r o o r g a n i s m s , i m p r o v et h enl o a dr a t es i g n i f i c a n t l y ， a n do b t a i nt h ek e yp r o c e s s i n gp a r a m e t e r so fi t o nt h eo t h e rh a n d ，i no r d e rt os e e ka h i 曲l y e f f i c i e n ta n dl o wc o s tt e c h n o l o g yf o r t h er e m o v a lo fn o n - b i o d e g r a d a b l e o r g a n i s m s ，t h ep a p e rs t u d i e so nt h ee f f e c t so ft h ec o a g u l a t i o n ，f e n t o no x i d a t i o na n d m i c r o w a v ec a t a l y s i sp r o c e s sa n dt h e i rc o m b i n a t i o n st ot h et r e a t m e n to fl a n d f i l l l e a c h a t e , t a k i n gi n t oa c c o u n tt h e i n f l u e n c e so nt h e mb yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g n ， a n do b t a i nt h a tt h ep r o c e s so f “c o a g u l a t i o n + m i c r o w a v eo x i d a t i o n i st h ee f f i c i e n tw a y t ol o w e rt h ec o s tf o rt h et r e a t m e n to fn o n b i o d e g r a d a b l eo r g a n i s m s f i n a l l y , t h ep a p e r a l s of o c o u so nt h ei m p r o v e m e n to fb i o d e g r a d a b i l i t ya n dt h ek e yp a r a m e t e rb yu l t r a s o n i c w a v e t h er e a c t i o nt i m e ，p o w e ra n dt e m p e r a t u r eo nt h ei n f l u e n c eo i lt h et r e a t m e n tw e r e a l s or e s e a r c h t h em a i nc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： 1 1u n d e rt h e t e m p e r a t u r e o f3 5 、t h en i t r o g e n l o a d i n g r a t ew a s 0 1 5 k g n m 3 d ，t h eb i o f i l mh a n gd e n s i t yw a s3 0 a n dh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) w a s2 4 h t h es b b rr e a c t o re a r ld e c r e a s en i j t 4 + nf r o m1 1 5 0 - - 1 2 5 0 m g li ni n f l u e n tt o 1 2 m g li ne f f l u e n t ，m e e t i n gt h ep r i m a r ys t a n d a r do fl a n d f i l ll e a c h a t e t h en i t r a t i n g e f f e c t i v e n e s ss h o w si m p r o v e m e n tw i t hr i s i n gt e m p e r a t u r e ，t h en i t r o g e nl o a d i n gr a t e r i s e nt o0 2 0 k g n ( m j d ) ，a n dt h en h 4 + - ni ne f f l u e n tw a sl e s st h a n1 2 m g li nt h e t e m p e r a t u r eo f3 0 c o m p a r e dw i t ht h eo n e - s t a t es b b rs y s t e m ，t h et w o - s t a g es b b r s y s t e mf u r t h e ri m p r o v e st h en i t r a t i n ge f f e c t i v e n e s ss i g n i f i c a n t l y , i t sa b i l i t yt od o u b l et h e t r e a t m e n tc a p a b i l i t yu n d e rt h es a m en i t r o g e nl o a d i n gr a t es h o w sv e r yp r o m i s i n g p r o g r e s s 2 ) i nt h ef e n t o no x i d a t i o np r o c e s s ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fp h = 3 0 ， 【3 0 h 2 0 2 = 6 2 5 m l l ，【f e “ = 8 0 0 m g 几，r e a c t i o nt i m e ( t ) = 9 0 m i n ，t h ec o d i ne f f l u e n t i l l 重庆大学硕士学位论文 w a sd e c r e a s e dt o3 3 5 m l w i t h7 8 1 r e m o v a lr a t e ，t h ec o l o rw a s2 5 ，w i t h9 6 8 r e m o v a lr a t e i nt h em i c r o w a v ec a t a l y s i s p r o c e s s ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fp h = 2 5 ， 【3 0 h 2 0 2 = 4 2 0 m f l ，【f e “ = 5 3 3 m g l ，r e a c t i o nt i m e ( t ) = 5 m i na n dt h c1 0 9d o s a g eo f c a t a l y s t ，t h ec o d i ne f f l u e n tw a s2 3 5 m g 化w i t h8 7 5 o fr e m o v a lr a t e t h er e s u l to f o r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ld e s i g ni n d i c a t e st h a tt h ed e g r e eo fi n f l u e n c eo nf e n t o n o x i d a t i o nw e r e ：h 2 0 2 f e 2 + p h t ：a n dt h ed e g r e eo fi n f l u e n c eo i lm i c r o w a v e c a t a l y s i sw e r e ：f e n t o nr e a g e n td o s a g e p h c a t a l y s i sd o s a g e t 3 ) i nt h ef e n t o n + c o a g u l a t i o np r o c e s s ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fp h = 3 0 ， 【3 0 h 2 0 2 = 6 2 5 m l l ，【f e 2 q = 8 0 0 m g l ，p a m = 3 m g l ，r e a c t i o nt i m e = 3 0 m i n ，t h ec o d i ne f f l u e n tw a s2 8 5 m 叽m e e t st h es e c o n d a r yl a n d f i l ll e a c h a t es t a n d a r d i nt h e c o a g u l a t i o n - - - - m i c r o w a v ep r o c e s s ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fp h = 3 0 ，p a c = i 5 9 l ， p a m = 3 m g l 。3 0 h 2 0 2 = 2 0 8 m l l ，f e 2 + - - 0 2 6 m g la n dt h e1 o gd o s a g eo fc a t a l y s t , t h e c o do fe f f l u e n tw a s2 6 5 m g l , w h i c ha l s om e e t st h es e c o n d a r yl a n d f i l ll e a c h a t e s t a n d a r d b ya p p l y i n gt h e “c o a g u l a t i o n - - m i c r o w a v e ”p r o c e s s ，t h ed o s a g eo fr e a g e n t w a sd e c r e a s e dg r e a t l y , w i t h2 3f e n t o nr e a g e n ta n d1 2p a cs a v e dw h e nc o m p a r e dt o o t h e rs i m i l a rp r o c e s s e s 4 ) u n d e rt h ec o n d i t i o no fi n p u tp o w e r = 6 0 0 w , f r e q u e n e y = 2 8 k h za n dr e a c t i o n t i m e = 1 8 0 m i n ，b ya p p l y i n gu l t r a s o n i c ，i tc a l li m p r o v et h eb i o d e g r a d a b i l i t yf r o m6 5 m g l t o2 4 5 m g 化t h er a t i oo fb o d s c o dr i s e sa n ds h o w sp r o g r e s sf r o m0 0 3 8t o0 1 4 0 ， d e a r l y , t h er e s u ri n d i c a t et h a tt h eu l t r a s o n i cw a v ec a ni m p r o v et h en o n - b i o d e r a d a b l e l a n d f i l ll e a c h a t ee f f e c t i v e l y k e yw o r d s ：h i g h n i t r o g e n t a n dl o w - c a r b o nl a n d f i l ll e a c h t e ，s b b r ，f e n t o n , m i c r o w a v e ，s u p e r s o n i cw a v e i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重鏖太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：砷机 签字日期： 学位论文版权使用授权书 年硼日 本学位论文作者完全了解重庆盔堂有关保留、使用学位论 文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权重废太堂可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( v ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“4 ”) 学位论文作者签名：舛酬帧 导师签名：淋 1 绪论 1 绪论 随着城市人口的增长和城市规模的扩大，我国城市垃圾的年平均增长率高达 8 1 0 【，一些城市的增长率甚至高达1 5 2 0 1 2 1 。按此增长速度，2 0 1 0 年我国城市生活垃圾产生量将达到2 6 4 亿吨，2 0 3 0 年为4 0 9 亿吨，2 0 5 0 年为5 2 8 亿吨，由此产生的城市垃圾处理已成为一个越来越紧迫的问题。目前国内外应用 最广泛的垃圾处理方式是垃圾填埋，而在垃圾填埋过程中，由于降水的渗入和垃 圾的生物化学和化学降解作用，会产生一种含有高浓度悬浮物和高浓度有机或无 机成分的液体渗滤液。垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中的一种主要的二次污染 源，如果不加处理或处理不当，会给环境造成极大的危害 3 1 ，尤其对附近的地下 水及土壤造成污染，使地下水丧失利用价值，污染附近地区的土壤和植被，并对 植物的生长产生毒害；渗滤液中高浓度氨对许多鱼类、藻类以及一些作物具有毒 性；渗滤液中的重金属也会对环境造成严重的影响。由于垃圾渗滤液水质复杂， 处理难度大，尤其是对于具有老龄特征的垃圾渗滤液，对其高氮和难降解有机物 的去除成为难点。因此，研究和探索适合我国国情的高效、低能耗、投资省的垃 圾渗滤液处理技术具有重要的意义。 本文针对具有老龄特征的高氮低垃圾碳渗滤液进行研究，探索此种垃圾渗滤 液处理的高效低耗技术。 1 1 垃圾渗滤液的水质特征 1 1 1 垃圾渗滤液的产生与来源 垃圾渗滤液的产生【4 】是水或其他液体通过废物和废物挤压( 由废物重力而致) 时的渗透结果，可以把渗滤液定义为当水或其他液体与废物接触时产生的一种液 体。在垃圾填埋过程中，由于雨水及地表水渗入填埋场，再加上垃圾的生物化学 和化学降解作用，当垃圾中的湿度水平超过其持水能力时，就会产生渗滤液。 影响垃圾渗滤液产生的因素很多【州，主要有以下几方面：区域降水及气候状 况、垃圾性质与成分、填埋场水文地质条件、填埋场作业区大小、垃圾覆盖层状 况等。 归纳起来，填埋场渗滤液来源如下： 大气降水 降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源，其大小直按影响着渗滤 液产生量的多少。 地表灌溉与地面的种植情况和土壤类型有关。 重庆大学硕士学位论文 地下水的渗入 如果填埋场地的底部在地下水位以下，地下水就可能渗入填埋场内，渗滤液 的数量和性质与地下水同垃圾的接触情况、接触时间及流动方向有关。如果在设 计施工中采取防渗措施，可以避免或减少地下水的渗入量。 垃圾中水分 包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。垃圾分解出水量主 要取决于垃圾的成分、温度、覆盖层性质等。这部分的水量通常通过试验来确定 1 1 2 1 。当垃圾含水为4 7 时，每吨( t ) 垃圾可产生0 0 7 2 2 t 渗滤液【7 j 。 有机物分解生成水 垃圾中的有机组份在填埋场内经厌氧分解会产生水分，其产生量与垃圾的组 成、p h 值、温度和菌种等因素有关。 可以看出，垃圾渗滤液主要来源于降水和垃圾本身所含内含水，由于降水随 季节变化较大，因而渗滤液的产生随季节变化较大。 1 1 2 垃圾渗滤液的水质特点 垃圾填埋后，在微生物作用下，垃圾中有机物经过好氧反应和厌氧反应发生 降解。垃圾降解产生低分子有机物以及垃圾中可溶性的污染物进入垃圾渗滤液中， 使得渗滤液中氨氮和酚类、丹宁、可溶性脂肪酸等有机污染物浓度较高；且垃圾降 解产生的c 0 2 溶于垃圾渗滤液中使其呈现微酸性，这种偏酸性环境加剧了垃圾中 不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等发生溶解，致使渗滤液中还含有较高 浓度的金属离子。 垃圾渗滤液水质主要特点如下【& l o 】： 有机污染物种类繁多，水质复杂。 由于众多因素的影响，填埋场垃圾渗滤液的组成十分复杂，所含有机物种类 非常多。一般垃圾渗滤液中有机物可分为三类，即低分子量的脂肪酸类、中等分 子量的富里酸类物质和腐殖质类高分子量碳水化合物。除此之外，渗滤液中还含 有包括许多致癌、促癌和辅促致癌物质；尤其是当生活垃圾与部分工业垃圾混合 时，成分更为夏杂。郑曼英等【1 1 4 2 】采用惠普5 8 9 0 型g s 和5 9 2 7 型m s 联机分析 测定了广州大田山垃圾渗滤液中的含c 有机物，共检出主要有机污染物7 7 种， 其中芳烃类2 9 种，烷烃烯烃类1 8 种，酸类8 种，脂类5 种，醇、酚类6 种，酮、 醛类4 种，酰胺类2 种，其它5 种。在7 7 种有机污染物中，已被确认的可疑致癌 物1 种，促癌物、辅致癌物5 种，被列入我国环境优先污染物“黑名单”的5 种。 c e c i l i ao m a n 等【1 3 】采用期相色谱与质谱联用分析测定了垃圾渗滤液中的含c 有 机物，共检出有机污染物4 5 种。 氨氮含量高。高浓度氨氮是垃圾渗滤液的重要水质特征之一。这是由于含 2 1 绪论 氮可生化有机组分的厌氧水解和发酵所致，主要以n r - 1 3 n 形态存在于渗滤液中 约，占t n 的7 0 8 0 ，且是随着填埋场的场龄的增大而增加，由填埋场进入 产甲烷阶段开始增加到封场，直至最后的稳定，可以高达好几千。 c o d c r 和b o d 5 浓度高，且变化范围大。 和城市污水相比，垃圾渗滤液c o d 和b o d 5 浓度是生活污水的1 0 1 0 0 倍。 一般情况下，c o d c r 、b o d 5 及b o d 5 c o d c r 随填埋场的年龄增长而降低，碱度 含量则升高。 金属含量高 垃圾降解产生的c c h 溶于垃圾渗滤液中使其呈现微酸性，这种偏酸性环境加 剧了垃圾中不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等发生溶解，因此渗滤液中 还含有较高浓度的金属离子，其浓度与所填埋的垃圾类型、组分及时间密切相关。 多数填埋场只接受生活垃圾，渗滤液中重金属离子含量很少，当填埋场有工业垃 圾的进入，会使渗滤液中含有多种重金属离子。浙江大学沈东升【4 】等的研究表明， 当废电器拆解垃圾与生活垃圾一起填埋时，其渗滤液中的c u 、z n 、p b 、n i 和h g 等重金属离于的浓度可分别达到3 m g l 、1 1 5 m g l 、1 7 r a g l 、1 6 m g l 和6 5 u g l 。 微生物营养元素比例失调 由于影响垃圾渗滤液水质的因素很多，其可生化性b o d s c o d c r 和营养素 c n 的比值也不是固定不变的，在不同场龄的垃圾渗滤液中，c n 的比值现失调 的情况， 对于生化处理，污水中适宜的营养元素比例是b o d 5 ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：1 ，而 一般的垃圾渗滤水中b o d s p 大都大于3 0 0 ，与微生物生长所需的磷元素相差较 大。b o d s c o d c r 比值变化也很大，常给处理带来一定难度。 此外，垃圾渗滤液在生物处理过程中会产生大量的泡沫，不利于处理系统 的正常运行。 1 1 3 垃圾渗滤液水质的变迁及影响因素 垃圾填埋场相当于一个生物反应器，其中垃圾的稳定化过程是在厌氧微生物 的作用下完成的，随垃圾填埋场“年龄”的增加，渗滤液的水质也将发生相应的 变化。 垃圾成份对渗滤液水质的影响 垃圾填埋场渗滤液水质受垃圾成分影响很大，渗滤液中c o d c r ，b o d 5 主要 由厨余中有机物产生的，垃圾中厨余含量高低直接影响渗滤液c o d c r ，b o d 5 ， 浓度高低；另外，炉灰、脏土等对渗滤液中有机物有吸附、过滤作用，因此垃圾 中炉灰、脏土的含量也会影响渗滤液有机物浓度。由于生活水平、生活习惯以及 环保意识的不同，各城市的生活垃圾组相差很大，致使填埋场渗滤液中c o d e r ， 重庆大学硕士学位论文 b o d 5 从数千m g l 至数万m g l 之间变化。一般国内垃圾中厨余含量一般比国外 高【1 4 以5 1 ，而且炉灰( 深胡i 除外洽量也很高，为6 2 8 2 ，原因是国外净菜进城及 燃气所至；而国内垃圾中厨余含量高低与城市居民生活水平有关，居民生活水平越 高，垃圾中厨余含量越高。 垃圾填埋场填埋时间对渗滤液水质的影响； 渗滤液水质不仅与垃圾组成有关，而且与填埋时间也有很大关系。渗滤液的 水质随着垃圾的填埋时间( 填埋场的场龄) 的不同而变化，填埋时间与垃圾水质 变化主要是垃圾在不同阶段降解引起的。 1 ) 调整期：垃圾填埋场初期或垃圾填埋作业进行中，水分逐渐积累且尚有氧 气存在，厌氧发酵作用及微生物作用缓慢，本阶段渗滤液水量较少。 2 ) 过渡期：本阶段水分达到饱和容量，垃圾及渗滤液中的微生物渐由好氧性 转变为兼氧性及厌氧性；此阶段尚无甲烷形成，渗滤液水量仍较少，颜色开始发 黑，有较高的硫化物，但是可生化性仍然较高。 3 ) 酸形成期：由于垃圾及渗滤液的兼性和专性厌氧微生物的水解酸化作用， 垃圾中的有机物迅速分解为脂肪酸，而含n ，p 的有机物经氨化和磷酸盐化转化 为氨氮和磷酸盐。同时一些金属( f e ，m s ) 也会与有机酸发生络合作用，致使渗滤 液呈深褐色，在此期间所产生的渗滤液c o d 极高，b o d d c o d 为o 4 加6 ，可生 化性好，而且颜色也相当深，是属于初期渗滤液 4 ) 甲烷形成期：在酸形成期间，如果有机酸未随渗滤液流出填埋场，则将进 入甲烷形成期。此阶段由于有机酸的急速分解，渗滤液的c o d ，b o d 5 浓度会急 剧降低，b o d s c o d 也降为o 1 0 0 1 左右，渗滤液的可生化性变差，此时渗滤 液为后期渗滤液。 5 ) 成熟期：此时垃圾渗滤液中可利用的有机成份已大量减少，细菌的生物稳 定作用趋于停止，并停止产生气体，渗滤液中剩余腐殖质易和重金属离子发生络 合作用，所以渗滤液的颜色还是很深。 填埋场的结构对渗滤液水质的影响【1 6 】。填埋工艺不同对渗滤液出水水质 也有影响，假如填埋场外设有截洪沟排除场外地表径流，场底铺设h t p e 衬垫或 粘土( 渗透率 1 0 i7 锄s ) 或采用帷幕注浆工艺防止渗滤液污染下游地下水，地表径流未截流或截流效果不 佳，这些情况都会使渗滤液浓度降低。 一般根据“场龄”长短把渗滤液分为“年轻”与“老年”渗滤液，表1 1 列 出了垃圾渗滤液水质随场龄的变化情况。 4 1 绪论 表1 1 渗滤液水质特征与“场龄”的关系【1 6 1 指标年( 年轻)5 1 0 年( 中年) 1 0 年( 老年) p a 6 56 5 - - 7 5，7 5 c o d ( e l ) 1 0 n h 4 + s n 2 * b a 2 + c a 2 + n a + f e 3 + a 1 “ m 9 2 + l i + 。可见，与废水中一般存在的其它阳离子相比，天然沸石对 氨离子具有很高的选择性。 袁俊生等【1 8 l 研究了斜发沸石法去除工业污水中氨氮的方法，通过沸石对n h 4 + 的全交换容量、吸附和洗脱工艺条件对去除氨氮效果影响的试验，确定了处理氨 氮废水的工艺流程和适宜参数。结果表明，在废水p h = 7 的条件下，沸石对n h 4 + 的平均全交换容量达到1 2 9 6 m g l ，且交换容量随p h 值的增大而降低；高速低温 有利于吸附，低速高温有利于洗脱；处理后污水氨氮含量低于5 0 m g l ，达到国家 排放标准。为治理氨氮废水技术开发提供了一定的技术支持。 0 l a h a v 掣2 0 】把沸石作为离子交换材料，将沸石作为一种把氨氮从废水中分 离出来的分离器以及硝化细菌的载体。该工艺在一个简单的反应器中分吸附阶段 和生物再生阶段两个阶段进行。在吸附阶段，沸石柱作为典型的离子交换柱，而 在生物再生阶段，吸附在沸石上的细菌把脱附的氨氮氧化成硝态氮。研究结果表 明，该工艺具有较高的氨氮去除率和稳定性，能成功地去除原水和二级出水中的 氨氮。 刘宝敏等【1 9 l ，系统考察了强酸性阳离子交换树脂对高浓度焦化废水中氨氮的 吸附行为。试验结果表明：在静态条件下，树脂对焦化废水中氨氮的吸附量为 1 3 3 m g l 树脂，对氨氮的最大吸附率为9 0 8 7 ，在动态试验条件下，当废水流速 为0 1 3 9 。1 6 6 7 m l s ，氨氮吸附率大于9 7 时，树脂对氨氮的最大吸附量大于 2 5 m g g 树脂。失效的树脂用0 5 m o l l 稀硫酸再生后，可连续使用。此试验条件 下，树脂连续再生1 0 次，吸附性能没有发生明显变化。 离子交换法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点，适用于中低浓度 6 1 绪论 的氨氮废水f l , n - h + 5 0 0 m l ) 的处理。但对于高浓度的氨氮废水，会使树脂再生频 繁而造成操作困难，且再生液仍为高浓度氨氮废水，需再处理。该方法不足之处； 离子交换树脂用量较大，再生频繁，废水需要先进行预处理以去除悬浮物，因而 运行费用较高。 吹脱法 空气吹脱法是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 间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱或蒸汽汽提，使废水中的氨氮等挥发性 物质不断地从液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。常作为渗 滤液的预处理工艺。吹脱是使水作为不连续相与空气接触，利用水中组分的实际 浓度与平衡浓度之间的差异，使氨氮转移至气相而去除。废水中的氨氮通常以按 离子( n h 4 + ) 和游离氮( n i - t 3 ) 的状态保持平衡而存在。将废水p h 值调节至碱性时， 游离态铵转化为分子态氨，然后通入空气将氨吹脱出。吹脱法去除氨氮，去除率 可达6 0 - 9 5 ，吹脱出的氨气用盐酸吸收生成氯化铵可回用于纯碱生产作为母 液，也可根据市场需求，用水吸收生产氨水或用硫酸吸收生产硫酸铵副产品，尾 气返回吹脱塔中。但水温低时吹脱效率低，不适合在寒冷的冬季使用。汽提法是 用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出，处理机理与吹脱法一样是一个传质过 程，即在高p h 值时，使废水与气体密切接触，从而降低废水中氨浓度的过程。 传质过程的推动力是气体中氨的分压与废水中氨的浓度相当的平衡分压之间的 差。延长气水间的接触时间及接触紧密程度可提高氨氮的处理效率，用填料塔可 以满足此要求。塔的填料或充填物可以通过增加浸润表面积和在整个塔内形成小 水滴或生成薄膜来增加气水间的接触时间。汽提法适用于处理连续排放的高浓度 氨氮废水，操作条件与吹脱法类似，对氨氮的去除率可达9 7 以上。但汽提塔内 容易生成水垢，使操作无法正常进行。 倪佩兰等【2 1 l 应用吹脱法处理垃圾渗滤液中的氨氮( 8 0 0 1 5 0 0 r a g l ) ，结果表明， 控制吹脱时p h 值在1 0 5 1 1 0 ，气液比在2 5 0 0 左右，水温在1 0 - 2 5 的范围时， 吹脱效率为7 0 一8 0 ，水温3 0 时吹脱率可达9 0 以上。 郑林树、徐雪峰| 2 3 1 用吹脱法处理含氨氮的a c 废水，经过试验得到吹脱的较 佳条件：p h 值1 1 ，温度7 0 c ，气液比1 0 0 0 ，吹脱时间2 h ，在此条件下氨氮脱除 率为9 7 以上，可以将废水从氨氮含量1 0 0 0 0 1 9 0 0 0 m e l 处理到5 7 0 m g l 以下， 并使其进入常规生化进一步处理，可极大地减轻生物脱氮压力。 林奇i z 4 1 采用吹脱工艺对中低浓度氨氮废水( 氨氮浓度为4 0 0 ，7 0 0 m g l ) 进行 处理试验研究结果表明，吹脱最佳的p h 值为1 1 ，吹脱温度宜采用常温，气液比 可根据去除效率的要求合理选择。在理想状态下，吹脱效率将超过9 0 。 王有乐等【2 5 崃用超声波吹脱技术对高浓度n 地+ n 废水进行了试验研究。试 7 重庆大学硕士学位论文 验结果表明，废水采用超声波辐射以后，n i - h + - n 的去除的吹脱效果明显增加， 与传统吹脱技术相比，n h 4 + - n 的去除率增加了1 6 4 。1 7 ，经超声吹脱处理后 的废水，n 凰+ n 浓度完全可以达到国家排放标准。 吹脱法比较适合处理高浓度氨氮废水，但吹脱效率影响因子较多，不容易控 制，特别是温度影响比较大，在北方寒冷季节效率会大大降低，现在许多吹脱装 置考虑到经济性，没有回收氨，直接排放到大气中，造成大气污染。用该法处理 氨氮废水时，需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准。此外，“中老龄” 渗滤液中含有大量的弱酸、弱碱盐( 尤其是高重碳酸盐碱度) ，缓冲能力强，般 当p h 值调至1 0 左右时，p h 值变化缓慢，需要投加大量的碱才能使p h 突变陶。 因此对垃圾渗滤液处理系统，如何提高吹脱效率，并防止吹脱时的二次污染是一 个亟待解决的问题。 化学沉淀法 化学沉淀法主要是通过向氨氮废水中添加m ，+ 和p 0 4 3 ，使之与n 凰+ 反应生 成难溶复盐m f 型i h 4p 0 4 6 h 2 0 ，简称( m a p ) ，通过重力沉淀使m a p 从废水中分 离以去除废水中的n h 4 + 。这样可以避免往废水中带入其它有害离子，而且m g o 还起到了一定程度的中和h + 的作用。 日本k c n i c h i e b a t s 2 7 1 等人用m g c l 2 和n a 1 2 p 0 4 处理氨氮浓度为1 1 0 0 m g n 的 炼焦废水，处理后0 h 值调到9 ) 氨氮含量小于1 0 0 m g l 。 英国l i a o p h 等人 2 9 l 研究了p h 值和m g s 0 4 剂量对n h 4 + 和p 0 4 3 去除的影响。 试验选用一种聚合物( p e r c o l7 2 8 ) 作为共沉淀剂以提高m g s 0 4 对悬浮物沉淀的 效率，降低悬浮物浓度。试验发现，5 0 m g n 的p e r c o l7 2 8 8 和1 0 0 0 m g l 的 m g s 0 4 、可使p 0 4 3 p 由4 7 9 m g l 降到6 m g l ，悬浮物由1 8 降到0 2 。 谢炜平【2 9 i 利用化学沉淀剂【m 甙o h ) 2 + h 3 p 0 4 絮凝，可有效去除废水中的氨氮， 并可以制得以m g n i - h p 0 4 为主的复合肥，研究表明：该沉淀剂能使进水氨氮浓度 9 0 0 m r ：l 以下时，氨氮去除率达到9 0 以上，当进水氨氮浓度小于5 0 m g l 时， 处理后水样中残留氨氮可降至1m g l 以下。 钟理1 3 0 】等人研究了化学沉淀法处理含氨氮废水，试验研究了不同操作条件如 溶液p h 值、沉淀剂种类和配比、废水中的初始氨氮浓度等对氨氮的处理效率的 影响。在适宜的操作条件下，废水中的氨去除率高达9 9 ，处理后残液中氨浓度 小于l m g l 。并探讨了化学沉淀反应过程的机理。 潘终胜【3 1 】等人运用化学沉淀法处理垃圾渗滤液中氨氮，取得了较好的效果。 试验中发现，在适宜的p h 值和沉淀剂配比下，可把垃圾渗滤液中的n i - 1 3 - n 由 3 3 2 0 m g l 沉淀降低到7 6 5 m g l ，去除率达7 6 2 ，此外渗滤液中4 0 的c o d 可 在n h 3 n 去除的同时得到去除，大大改善了后继生物处理的条件。 8 1 绪论 黄稳水【3 2 l 等人采用m a p 法预处理高浓度氨氮废水( 1 4 8 0 r a g l ) ，可使镁盐、 磷酸盐有效地与废水中的氨氮反应。废水中氨氮去除率大于9 5 ，为后续生化处