國內有關垃圾滲濾液氨氮去除的研究進展

孫述理

摘要：介紹了垃圾滲濾液中氨氮處理的最新進展，并指出了操作簡單、降低成本、減少二次污染、運行穩定高效和符合我國國情是今后研究垃圾滲濾氨氮去除的重點方向。

關鍵詞：垃圾滲濾液；氨氮；水處理

1引言

垃圾滲濾液是指在堆放和填埋垃圾過程中由于雨水的浸泡和發酵，以及地表水和地下水的浸泡而產生的廢水，同時，它還包括垃圾分解所產生的水和垃圾本身所含的水分以及滲入地下的水。滲濾液的處理是各國所面臨的污染處理難題之一。這主要是基于兩點考慮：一是氨氮含量高，二是重金屬含量高。而氨態氮含量高是滲濾液的最大特點，一般占總氮的90%以上。根據其氨氮濃度的高低，廢水可分為3大類：高濃度氨氮廢水（氨氮>500mg/L）、中等濃度氨氮廢水（氨氮為50～500mg/L）和低濃度氨氮廢水（氨氮<50mg/L）。

在國外，污水脫氮方面已經做了大量的研究[1]。而在國內，處理廢水的方法還處于比較低級的階段。大致說來，國內使用的方法有[2]化學法、生物法、物理法等。其中，物理法又有蒸餾、反滲透等技術。而生物法有固定化生物技術、 生物硝化法等。另外，化學法有催化裂解、吹脫、電滲析、焚燒、電化學處理等技術，下面對這些方法作詳細介紹。

2垃圾滲濾氨氮去除的方法

2.1化學沉淀法

化學沉淀法是加入含Mg2+和PO3-4的物質在垃圾滲濾液中，氨氮最終轉化成復鹽MgNH4PO4，而這些復鹽難以溶解，從而實現滲濾液中氮元素的去除[4]。發生的反應如下：

采用磷酸銨鎂沉淀法，魏婧娟等[2]對某垃圾填埋場的廢液氨氮進行研究。結果表明，鎂、氮、磷的含量比為1.3∶1∶0.8，弱堿性條件下，反應2h后再沉淀0.5h，對COD和氨氮的質量濃度分別為3295和1515mg/L的廢液，其COD的去除率可達26%，氨氮去除率可以達到91%。金龍等[4]用此法研究了垃圾滲濾液的氨氮的處理，結果表明：反應時間的影響小于藥劑投加量大小的影響；投料相同時，磷酸鹽去除效果不及鎂鹽。

總的來說，此法反應速度較快，而且氨氮等元素的去除率很高。由于生成的沉淀中含有鉀、氮、磷等物質，這些和土壤肥料的組分相似，且此法不受溫度限制，因此沉淀可以作為復合肥加以利用。但是由于沉淀可能存在重金屬離子，回收利用這類物質應謹慎，將其變廢為寶將是未來發展的一個方向。

2.2乳狀液膜法

乳狀液膜法是利用液膜分離技術，在處理不同濃度的氨氮廢水上，它都是一種很有潛力的方法。通過選擇性滲透，從而達到不同物質的分離。在強堿條件下，氨氮以分子氨的形式存在，易穿過油膜，被酸液捕捉，轉化為不溶于油的銨離子，而離子不易穿過油膜，可以在膜內富集，從而實現分離去除的目的。

2.3催化氧化法

催化氧化法以催化濕式氧化法居多，在一定的溫度和壓力以及適當的催化劑下，經氧氣氧化，氨和其中的有機物被氧化成氮氣、二氧化碳和和水等物質，從而實現氨氮的去除。此法的缺點是反應高溫高壓，設備要求較高，且采用釕、銠、鈀等貴金屬作為催化劑，因此，處理成本昂貴，性價比不高。發展廉價高效的催化劑有助于該法的應用和推廣，目前，國內的研究尚處于實驗階段[5]，還沒有應用于實際污水中氨氮處理的報道。

20世紀70年代以來，人們開發的新型水處理劑高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種廉價的氧化劑，具有很好的殺菌作用和優異的氧化除污效果[6]。和其他氧化劑相比，作為一種非氯氧化劑，最終是產物是難溶的氫氧化鐵，沉淀后會以污泥的形式從廢水中過濾出來，不會對處理后的水樣帶來二次污染，因而它具有環境友好、無毒、高效等優點[7]。但其水溶液穩定性較差，至今仍未取代氯而被廣泛應用。

以南昌市某垃圾填埋場的滲濾液為研究對象，弓曉峰等[8]初步研究了以高鐵酸鉀作為氧化劑，以垃圾滲濾液為樣品，考察了該廢液對水樣中離子態氨和COD的處理。結果表明，在較低的氧化劑濃度下，可以實現了對氨氮的去除率達到很高的效果。

2.4生物法去除氨氮

在各種微生物的作用下，通過反硝化和硝化等以及一系列反應，最終生成二氧化碳、氮氣和水，這是生物法去除氨氮的特點。此法工藝較多，但是機理基本類似，即都經過硝化和反硝化兩個階段達到去除目的。硝化反應是在有氧下，利用好氧硝化菌的作用，將廢水中的氨氮氧化為硝酸鹽或亞硝酸鹽，反應如下：

在沒有氧氣時，利用反硝化菌將剩余的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣。這個反硝化過程中的需要一些有機底物（碳源）。如碳源是甲醇時，其反應為：

6NO-3+3CH3OH=6NO2+6CO2+4H2O

6NO2+3CH3OH=3N2+3CO2+3H2O+6OH-

生物脫氮法可去除多種不同類型的含氮化合物，總去除率可達70%～95%，而且成本低、二次污染小，因而在國內和國外運用都很多。此法也有其缺點，一是細菌處理氨氮的速度受溫度影響較大，因此不是很穩定，而是設備占地面積大。但仍然是一種很有效很經濟的方法。

2.5空氣吹脫法

空氣吹脫法分為吹脫塔吹脫和曝氣吹脫兩種。氨氮在廢液中存在如下平衡：NH+4+OH-=NH3+H2O。當pH>9時，主要以游離氨的形式存在，可以在此條件下，經過空氣吹脫，實現去除游離氨的目的。張萍等[9]研究將廢液pH調至11左右，室溫吹脫1h，氨態氮含量迅速降低至135mg/L，去除率接近80%，由此可見，該工藝對氨氮去除有很好的效果。

2.6反滲透法

利用高壓下的反滲透膜選擇性通過某種物質而截留其他物質，實現對液體混合物不同組分的分離，這是反滲透法的特點。用反滲透膜處理技術，在超低壓下，郭健等[10]仔細研究了氨態氮去除的特點，并對工藝條件進行優化，實現了高效分離。這些研究為此技術在該領域中的應用提供參考。但此法缺點很多，一是膜容易被污染，而是設備成本較高，限制了其在國內外的廢液處理上的應用。endprint

2.7吸附法

利用多孔性的固體，使滲濾液中氨氮被吸附在固體表面而去除的方法，這是吸附法的特點。由于沸石內表面積大，因而它具有較強的離子交換和吸附能力。在國內，天然沸石資源豐富，沸石吸附法有很大的應用前景，且此法可以回收氨，實現變廢為寶，而且此法沒有二次污染。但是對該法用于滲濾液處理的研究還不太多，用于實際生產還有待進一步研究。例如袁俊生等[11]采用斜發沸石去除工業污水中的氨氮，在中性條件下，對氨的平均交換容量為12.96mg/g沸石，研究還發現，隨pH值增大，交換容量逐漸降低。

2.8電化學法

采用直接電化學法去除滲瀝液的氨氮，其陽極氧化水分子產生氫氧游離基·OH，和附近的氨氮產生氧化反應。例如胡晨燕等[12]對某市臨江垃圾焚燒發電廠堆場的廢液，采用三元電極電解經過生化-混凝處理后的水，對廢液的降解進行了研究。通過分析隨電解時間相應氨氮濃度的規律，確定了其降解動力學的特征，建立了不同條件下的降解反應動力學方程。對此類廢水的處理具有很好的指導作用。

3結語

單純從研究的角度來看，在垃圾滲濾液中高濃度氨氮處理技術方面，以上幾種方法都具有很好的處理效果。但如何降低成本、減少二次污染、操作簡單、運行穩定高效是能否實際推廣應用的關鍵。

參考文獻：

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