城市垃圾渗滤液中氨氮脱除的试验研究

：　翟黑　盎　第　期　城市垃圾渗滤液中氨氮脱除的试验研究　李武　陈石孟了　深圳５１８０８９）　（武汉安全环保研究院武汉４３００８１）（深圳市下坪固体废弃物填埋场摘要车试验采用规整填料塔对城市垃圾渗滤液中的氨氮进行了脱除研究。研究结果表明，在现场试　验条件下，当渗滤液的水质在ｐＨ　７～９，ＣＯＤｏ２　０００～１０　０００ｍ　ｌ，ＢＯ￣００—６　０００　ｒｎ　，氨氮１　０００～５　０００　ｎ略／Ｊ，　悬浮物为２５０　ｎ　时，吹脱塔的氨氮脱除效率可保持在９０％以上，试验的药剂成本在３元／　渗滤液以下。　关键词规整填料塔氪氮渗滤液吹脱垃圾填埋场　Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｘｉｍｅｎｔａｌ　ｓ　田彻ｓｅｐａｒａ￣（　ｙ＆Ｅｎ￣ｉｒｏｎｍｅｎｔａ／　Ｎ３Ｈ—Ｎ　ｍｌｅ￣ｚｅ．ｈａｔｅ　ｏｆ　ｃｉｔｙｗ￣ｓｔｅｌ枷Ｌｉ　Ｗｕ　　加／￣ｅａｒｃｈＩｎ．ｃ／ｏｒｔｅ　Ｗｕｈａａ　４３００８１）　Ｉ．ｅ　Ｃｈｅｒｔ　Ｓｈｉ　（Ｓ／ｚｅｎａｈｅｎ　印　ＳｏＺｈ／Ｗａｓｔｅ＿【ｄ，ｂ删　ＡＪａｘ－ａｃｔ　Ａ　ｓｚｒｕｅｍｍｄ　ｐａｅｌｄｎｇ１０ｗｅｒｉｓ　ｕｓｅｄｉｎｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒ　６ｅ　５１８０１９）　ｎｇＩＴｒＩ３一ｔｌ　ｔｈｅｌｅａｅｈａｔｅ　０ｆ　ｃｉｔｙⅧｔｅ　ＪＢ　ｉｆｌ１．　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓ　蛔　ｒａｆｉ￣０ｆ￣ｑ－Ｉ３一Ｈ　０ｆｔｈｅｔｏｖ￣ｒ　ｔｏ　９０％　ｔｈｅ　删ｉｓ　ｕｎ￣ｌ－３　ｌ血ｄ　ｐｅｒ　ｓｔｅｒｅｌｅ日ｃｈ毗ｅｗｈｅｎ　ｓｓ　２５０　ｎ　Ｋ日　０ｒ　ｌｅａｃｈ￣ｅ　ｌａｌｉ　ｅｓ脏：ｐｍ一９，ＣＯＤｃ￣２一１０　ｋ昏以，Ｂｏ　０　８～６　以，　ｍｌ　ｃｏ　ｄ眦ｓ　ｒ　ＮＦＩ３一ｔｌ　ｌｅａｅｌｍｔｅ　ａｉｒ　ｓｏｌｉｄ　Ｗａ　ｅ　ｌａｎｄｆｍ　—Ｈｌ～５　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎ￣ｅｘｐｃｒ￣ｓ　ｊｃ　ｐａｃｈ　１前言　平衡：　Ｎ｝Ｌ　￣：￣ＮＩ－Ｉ３＋Ｈ　城市生活垃圾卫生填埋是目前我国广泛采用的　垃圾处理技术…１。由于城市垃圾本身含有水分．在　填埋后的生物转化过程中会以渗滤水的形式渗滤出　这个平衡受ｐＨ值影响。当ｐ｝ｌ值升高时，平衡　向右移动，游离氨增高；ｐＨ值降低时，平衡向左移　动，铵离子增高。当水的ＤＨ值升高到１１左右时，水　中的氨氮几乎全部以ＮＨ３的形式存在，若加以搅　拌、曝气等作用可促使氨从水中向大气中转移。　污水脱氮技术有生物脱氮和物理化学方法脱　氮。在生物脱氮系统中，污水中的有机氮和氨氮通　过生物硝化、反硝化作用转化为氮气，从污水中除　来；同时垃圾填埋场受降雨及径流等因素的影响，也　会通过垃圾填埋场的渗滤而形成垃圾的渗滤液。　深圳下坪固体废弃物填埋场是我国第一座采用　９ｏ年代国际通用卫生填埋技术处理城市生活垃圾　的大型垃圾处理场，平均日处理垃圾１　６０Ｏ　ｔ，日均　产生垃圾渗滤液约４ＯＯ　ｔ。该场垃圾渗滤液的一个　突出特点是氨氮含量高，Ｃ／Ｎ比低，给处理带来极大　的困难。本研究通过广泛论证，在国内率先采用规　整填料塔，用空气吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮，　取得良好效果。　２试验研究　去。物理化学方法脱氮主要有折点氯化法除氨氮、　选择性离子交换法除氨氮和空气吹脱法除氨氮Ｌ２　Ｊ。　由于垃圾渗滤液成分复杂，氨氮含量高，Ｃ／Ｎ比低，　常规的生物处理难以进行＿３』。通过比较论证，本试　２，１氨氮脱除技术的选择　垃圾渗滤液中的氨氮，一般以铵离子（ｍ　）和　游离氨（ＮＨ３）的形式存在，并在水中保持如下电离　验选用规整填料塔，用空气吹脱的方法进行氨氮的　脱除处理。　２．２试验渗滤液水质水量　试验渗滤液水质情况为：ｐＨ为７～９．ＣＯＤｃ￣２～　维普资讯 http://www.cqvip.com

１０　ｋｇ／１，ＢＯＤｓ０．８—６　ｋｇ／ｔ，氨氮为１—５　ｋ吕／Ｉ，悬浮物　为２５０ｍｇ／１。试验过程的Ｃ／Ｎ比一般在２～４之间。　２．３试验工艺流程及装置　２　３．１试验工艺流程　试验水量为１００—２００　ｌ／ｈ。　试验工艺流程图如图１所示。　图１试验工艺流程　Ｓ一０—储水量；Ｆ一１一加碱反应池；Ｓ一１一中问水箱；ＴｏｗＥＲ一吹脱塔；　ＦＪ－－／Ｋ￣；Ｓ一２一中间水葙；Ｆ一２一ｐＨ调整池　渗滤液通过水泵由储水箱送至加碱反应池，调　节渗滤液的ｐＨ值，然后通过中间水箱，用泵送至吹　脱塔，进行脱氨处理。脱除氨氮后的渗滤液经过中间　水箱、ｐｎ调整池，调节过高的ｐＨ值，进行后续处理。　２．３．２试验主要装置　吹脱塔供风设施为低压离　ｔｉ，风机。风机风量　ｌ６　ｍ３／ｍｉｔｔ，风压１．６　ｋＰａ。　２．４试验分析　在试验工作中，常规检测的项目有水温、ｐＨ、　ＮＨ３一Ｎ、ＣＯＤＤ等，所采用的测定方法主要依据《水　试验主要装置为氨吹脱塔。该塔为规整填料　塔，直径３００　ｍｒｎ，高７　ｍ。塔体由普通钢材制作，塔　内件由不锈钢制作。塔内填料为不锈钢规整填料，　和废水监测分析方法》（中国环境科学出版社，国家　环境保护局编，第三版，１９９７年）。　３试验结果及分析　填料高度４　ｍ。其结构见图２。　３．１渗滤液ＤＨ值与投碱量的关系　试验调节渗滤液ｐＨ值的碱选用ＮａＯＨ。试验　方法为：在１　ｌ渗滤液中定量投加浓度３３．３％的　ＮａＯＨ溶液，测定加碱后渗滤液ｐＨ值。渗滤液ｐＨ　值与投碱量的关系见表１。　表１渗滤液口Ｈ值与投碱■的关系　试验结果表明，欲将１　Ｉ渗滤液ｐＨ值调到ｌ２以　上，需投碱１ｌ　ｇ；ｏＨ值调到ｌ０以上，需投碱８．４　ｇ。　在同样条件下，将１　Ｉ中性蒸馏水ｐＨ值调到　图２吹脱塔结构示意　１一空气出口；２一检查孔；３填料；４一检查孔　５一填料；６一出料口；７一空气进口；８一进料日　ｌ２，仅需投碱约０．４　ｇ。造成这样差别的原因是：填　埋场的垃圾在厌氧发酵的过程中，将产生大量二氧　化碳、甲烷等气态产物ｌ４　。产生的二氧化碳溶液在　维普资讯 http://www.cqvip.com

・２６　垃圾渗滤液中，使渗滤液形成一个由碳酸盐、碳酸氢　盐等组成的复杂缓冲溶液体系。要改变这样一个缓　冲溶液体系的酸碱特性，需投加过量的酸碱。　３，２渗滤液ｐＨ值与氨氮去除率的关系　为研究渗滤液ｐＨ值对吹脱效率的影响，固定　Ｌ　ｕ　渗滤液水温为２５℃、氨氮浓度为２　ｇ／ｌ左右，吹脱塔　处理水量为１５０［／ｈ，分别在气液比为２　６４０和３　６４０　的条件下，改变渗滤液的ｐＨ值，使其在９　１３之间　变化，测定吹脱塔的去除效率。试验结果见图３。　。８００　８　《一”ｃ６０至　。４００　≮　ｑ　ｌｏ　ｌｌ　ｉ　２　４Ｕ　ｌ３　ｐｆｌ值　＋＋，　淑比　：Ｉｌｌ　；（】时出水的缸烈浓攫＋气　比　‘　１０１￣！帕虱酲上弦　＋气澈比为２Ｇ４ｏ１］，￣ｆ＇¨水的氨氯敞盛　　土　２（ｉｌＯｌ　的氯氮鼻　率　固３　渗毒液ｐＨ值与氨氮去除率的变化趋势　从图中可以看出，在不同的气液比条件下．渗滤　液ｐＨ值与氨氮去除率的关系变化趋势是相同的：　当ｐＨ值在ＩＩ以下时，随ｐＨ值的升高，去除率显著　升高；当ｐＨ值在ｌＩ以上时，再升高ｐＨ值对氨氮的　去除率没有很大的提高。这是由于当ｐＨ值在ｌＯ　５　以上时，水中的氨离子９０％都转变为游离氨［　，再　氨氯去除率，当气液比为３　６４０时，渗滤液ｐＨ值要　调到ｌ０．５；当气液比为２　６４Ｏ时，渗滤液ｐＨ值要凋　到Ｉ】．４。　３．３气液比对去除率的影响　为研究气液比对吹脱效率的影响，固定渗滤液　水温为２５　、氨氮浓度为２　ｇ／Ｉ，分别在ｐＨ值为１Ｏ５　，提高ｐＨ值，游离氨的比例增加不大。　试验结果表明，在试验条件下，要得到９０％的　和Ｉ１的条件下，使气液比在１　０００　５　５００之间变　化，测定吹脱塔的去除效率。试验结果见图４。　毫蛳　茸６０ｉ　＿鞋　嚣　呷　：ｎ（ｊ　【］　＋＋ｐｌ｛值为ｉ０　５时出水氮担的冻腰ｐＨ值为】０　５时氨翘的出防妻　—＊一『）Ｈ值为ｌｉ时　水氨氮的浓度　＋ｐＨ值为ｌｉ时氨氮的去障搴　图４气液比与氨氮去除率的变化趋势　从图中可以看出，在不同　条件下，吹脱塔气　液比与氨氮去除率的关系变化趋势是相同的：当气　液比低于３　５００时，随气液比的升高，去除率显著升　高；当气液比高于　５００时，气液比的升高对氨氰的　场填埋时间、气候等因素的影响变化很大ｌ６Ｊ，试验研　究了渗滤液初始氨氮浓度对吹脱效率的影响。试验　中固定温度为２５℃、渗滤液口Ｈ值ｌｌ、处理水量　１５０　Ｌ／ｈ、气液比３　ｌＯ０，测定渗滤液氨氮浓度在１～５　去除率没有显著的提高　试验结果表明，在试验条件下，要得到９０％的氨氮去除率，气液比应高于３　０００。　３．４渗滤液初始氨氮浓度对吹脱效率的影响　由于垃圾填埋场渗滤液污染成分随季节、填埋　ｌ变化时吹脱塔的去除效率。试验结果见表２　从表２可看出：渗滤液初始氨氮浓度对吹脱去　除率的影响不大。在试验条件下，氨氮的去除效率　都达到９０％以上。这说明规整填料塔的适应能力　很强，试验设计的氨吹脱塔能满足渗滤液水质变化　维普资讯 http://www.cqvip.com

２７・　大的特点。　表２　渗滤液氨氮初始浓度与氨氨去除率的关系　３．５渗滤液温度对吹脱效率的影响　在试验过程中，将吹脱前渗滤液温度升至　５５　ｑＣ，固定ｐＨ值、气液比等条件，测定吹脱的效率。　试验结果表明，升高渗滤液温度对吹脱效率的影响　不大。原因是试验过程中的气液比比较大，５５　ｑＣ的　渗滤液上塔、下塔后渗滤液温度同环境温度相差不　大。不同渗滤液温度试验吹脱效果，结果相差不大。　４问题讨论　４．１脱氨装置的选择及特点　液相介质脱氨的方式有很多，用于废水处理上　的一般有空气吹脱法和蒸汽蒸馏法，使用的脱氨装　置多种多样　常见的脱氨装置特性比较见表３。　表３　脱氨装置的特性比较　我国地域辽阔，垃圾渗滤液水质水量变化很大，　是一般污水处理厂无法承受的。试验后期，用熟石　应根据不同情况的渗滤液，选用不同的脱氨装置　如　曝气吹脱池　ｊｌ９３、冷却通风塔、板式塔、填料塔　等。深圳市下坪固体废物填埋场垃圾渗滤液，氮氮　浓度一般在２　ｌ以上，必须采取高效的脱氨装置。　本试验采用了规整填料塔。塔填料选用不锈钢　带孔波纹板填料，其比表面积达２５Ｏ（ｍ２／・　）以上。　此类型塔具有空隙大，气流阻力小，液体分布均匀，　通量大等特点，具有很高的传质效率＿】　。该塔在石　灰替代烧碱调节渗滤液的ｐＨ值，取得很好的效果，　其成本分析如表５所示。　表４　使用烧碱时氨吹脱成本分析　表５　使用熟石灰时氨吹脱成奉分析　油化工领域精密馏和真空精馏中运用广泛，在城市　生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理方面尚属首次。　４．２氨氮吹脱试验的成本分析　本试验研究渗滤液处理量为１５０　１／ｈ，为中试规　模，不能对规整填料塔脱除氨氮的动力消耗作出正　比较两种药剂的处理成本，氨氮吹脱操作过程　中调节渗滤液ｐＨ值的首选药荆为石灰类产品。　４．３吹脱尾气的处理　确的估算。本研究仅对药剂损耗进行了分析，结果　见表４和表５。　吹脱尾气中含有大量的氨，如不加适当的处理　将会对操作环境及大气环境带来二次污染。气体中　氨的处理主要是利用硫酸吸收，生产硫酸铵，工业上　从表４可以看出，使用烧碱的单项药剂消耗成　本为１６．８　２０元／ｍ３渗滤液。如此高的处理费用　维普资讯 http://www.cqvip.com

・２８　成型的技术有以下几种。　（１）饱和蒸汽法制造硫酸铵。该法在钢铁企业　普遍用于煤气脱氨、制造硫酸铵的生产，是目前钢铁　企业制造硫酸铵比较先进、成熟的方法。由于吹脱　后的尾气中氮含量较低（同钢铁企业焦炉煤气相　比），生产硫酸铵的成本较高。　（２）酸洗法制造硫酸铵。也是钢铁企业用于煤　气脱氮、制造硫酸铵的方法。由于设备复杂，管理维　护工作量大，目前生产企业中使用得比较少。　（３）吸收后直接利用。吸收是个酸碱反应过程，　择带来困难，是城市垃圾渗滤液处理中的一个难点。　本试验研究以深圳下坪填埋场渗滤液为处理目标，　通过近一年的试验研究，取得比较理想的效果。试　验结果表明，在气温为３～３８ａＣ，渗滤液温度为５～　５５　，氨氮浓度为１～５　ｋ　ｌ的试验条件下，吹脱塔　的氨氯脱除效率可始终保持在９０％以上，试验的药　剂成本在３元以下。试验设计的氨氮脱除装置——　规整填料塔，引人化工分离技术，效率高，适应能力　强，能够满足渗滤液水质水量变化大的特点，为城市　垃圾渗滤液中氨氮的处理开辟了一条新路。　参考文赫　反应很快，也很彻底。有条件的地方可以考虑吸收　后的硫酸铵产品直接使用，以简化工艺设施　降低投　资成本。　另外，目前国家大气污染控制指标中［《大气污　染物综合排放标准》（ＧＢ１６２９７—９６）和《环境空气质　量标准｝（ＧＢ３０９５—９６）等］，没有对氨气的污染指标　作规定，但对氨气的排放有明确的规定　。规定指　出，氮气属恶臭物质，应有组织排放。规定要求当氨　的排放量为３５　ｋ＃ｈ时，排气筒高度为４０　ｍ；当氨的　排放量为７５　ｋ＃ｈ时，排气筒高度为６０　ｍ。当环境　条件合适，尾气中氨的含量不高时，可以采用这种方　式：　１徐文龙，王敬民我国城市垃圾卫生填埋工程建设标准研　究全国城市生活垃圾卫生填埋技术研讨交流会论文囊．　２０００，（３）：６５—８ｏ　２郑兴灿，李亚新．污水除磷脱氮技术．北京：中国建筑工业　出版社．１９９８　３沈耀怠．垃圾填埋场渗滤液处理特性的分析．江苏环境科　技，１９９９，２：５～７　４李雁，张淑涓等．垃圾填埋场内部气体浓度等的对空变化　特性．环境科学研究，１９９９．６：４３　４６　５　Ｅ　Ｇ　Ｓ６ｎａｆｉ￣ｅ１　ａ１．Ａｍｍｏｎｉａ　ｄ　ＷＰＣＦ，１９７４，４６　６　Ｍａｎｈｉａｓ　Ａ　Ｋａｓｓｏｎ，Ｐｅｔｅｒ￣ｉｌｓｓｏｎ．Ｓｅａｓｏ￣ｍｌ　ＣＭｎｇｅｓ　Ｌｅａｅｈａｔｅ　ｄｏｌＩ　ｂｙ　ｄｉｆｕｓｅｄ　ｎｅｒａｌｉ￣ｍＪ，　．研究设计了一座氨吸收塔，直径３００　Ｉ／ＩＴＩ１，高　４　ｍ。塔体由普通钢材制作。塔内填料为塑料规整　填料，填料高度２　ｍ。试验主要测定了采用硫酸吸　收含氨尾气的吸收效率和吸收液的吸收周期。试验　结果表明，用８．４％的稀硫酸做吸收液时。吹脱尾气　中氨的吸收率可达９０％左右，吸收液的吸收周期可　达ｌ６　ｈ。处理后的尾气中氨含量很低，不会对操作　环境和大气环境造成二次污染。　５结论　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　Ｔｅｓｔ　Ｃｅｉｌｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｍｍｍｔａｌ　ｈ　ｌｏｅ　，１９９７，（９）：８９０～９００　７沈耀虞．吹脱法去除渗滤液中氨的动力学机理污染防治　技术，１９９９，１２（２）：６７～７０　８胡勤海，金明亮等．吹脱一ｓＢＲ一吸附混凝土处理垃圾填　埋场渗滤液．环境污染与防治，２０００，６（３）：２１　２３，２９　９陶涛，袁居新等．中山市垃圾渗滤液生物处理工艺技术改　造方案．环境卫生工程，２０００，９（３）：１０１～１０３　１０夏素兰，周勇等．城市垃圾渗滤液氪氮吹脱研究．环境科　学与技术，２０００、８（３）：２６～２９　城市垃圾渗滤液中高浓度氨氮不仅直接加重受　纳水体的污染程度，也给整个渗滤液处理工艺的选　】１王树楹　现代填料塔技术指南．中国石化出版社。１９９８　１２《亚臭污染物排放标准）（ＧＢ１４５５４—９３）　（收穑日期：２００１—１０一璐）　・小知识・　安全“三诀”　班中安全管理“三勤”：勤检查，勤观察，勤处理，　搞好协调配合和提醒。　人，我不被别人伤害。　班前会“三必讲”：必讲工作任务，必讲不安全因　素，必讲安全措施。　班中抓“三不伤害”：我不伤害自己，我不伤害别