垃圾填埋场渗滤液中的氨氮脱除技术

来源:金属热处理工艺学作者:李书常

摘 要:处理渗滤液,不仅考虑工艺方法处理渗滤液的效果,而且要考虑工艺对水量、水质变化的适应性。处理渗滤液的方法包括物理化学法和生物处理法。垃圾填埋场渗滤液尤其是老龄填埋场渗滤液中的氨氮含量普遍较高。对渗滤液氨氮的脱除技术-吹脱法、生物脱氮技术值得研究,对生物脱氮新技术的原理进行分析,并对在垃圾渗滤液脱氮中的应用进行了深度的探讨。

关键词:填埋场渗滤液;氨氮;技术处理

随着我国经济的增长和城市化进程的加快,城市垃圾也慢慢的增加。近年来,我国兴建了一批垃圾填埋场,改变了对垃圾的长期以来无法控制处置的状况。然而,垃圾填埋后剩余的垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水,并且其成分复杂,若不对其妥善处理,对周围的环境会造成严重污染。为此,摆在人们面前的问题又出现了:垃圾渗滤液的处理问题。
  垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水(COD,BOD5 值很大) ,且NH3-N含量高。过高的NH3-N 加重了生化处理的负荷, 导致C/N 降低,致使渗滤液中的营养比例严重失调,产生的高浓度游离氨还会对微生物起到抑制作用,使生化处理系统的正常运行受到严重影响。因此,研究渗滤液中NH3-N的脱除技术,对于生化处理设计要求以及COD的去除等显得极为重要。
一、 垃圾填埋场渗滤液中NH3-N之特性
    高浓度氨氮是渗滤液水质特征之一,根据填埋方式和垃圾成分的不一样,渗滤液氨氮浓度一般是从数十到几千mg/L不等。慢慢随着时间的推移,垃圾中的有机物转变为无机氮,渗滤液的氨氮浓度慢慢开始升高。和城市中的污水相比较,垃圾渗滤液中的氨氮浓度高出几十倍甚至几百倍。
  由此,在处理高氨氮浓度渗滤液工艺流程中,一般都是使用先氨吹脱,再生物处理的工艺流程。到现在为止,氨吹脱的最主要形式有曝气池、吹脱塔和精馏塔三种。国内用得最多的形式是前两种,由于曝气池吹脱法气液接触面积小,吹脱效率低,不太适合于处理高氨氮渗滤液。吹脱塔的吹脱法,虽然它具有较高的去除率,但是它具有运行投资成本高,脱氨尾气难以处理等缺点。
  另外,对年平均气温较低的地区来讲,空气吹脱法存在在低温条件下无法正常运行和冬季吹脱塔容易结冰的问题,那么在我国的北方地区,该应用受到一定的限制。
采用汽提的方式虽能够较好的解决氨氮的去除问题,但是,由于须提高渗滤液的水温,它的处理成本还是比较高。
  综上所述,各种吹脱方式的特点对比见表1。


二、 渗滤液中NH3-N的处理技术
    由于晚期渗滤液中的营养比例失调等问题,那么对生化处理系统中的渗滤液进行氨氮吹脱调整C/N比是预处理脱氨氮的最主要目的。预处理脱氨技术对中、晚期渗滤液极为重要,预处理脱氨技术分别为曝气与吹脱塔吹脱两类。
   1、氨吹脱法
   氨吹脱包含大量空气通过渗沥液,因此,必须使氨气从液相传到气相中。许多学者详细的研究了此项技术在渗沥液处理中的应用。平时遇到的技术难题都是温度上面的问题(eg. Damhaug and Jahren, 1981)。其他学者都认为氨吹脱塔需大量空气造成运行很贵(Knox,1983)。当环境温度接近零度的时候,空气通过塔产生的风冷效果也被认为是一个难题(Reynolds, 1982),温度通常会降低5~6℃。然而,填埋场中的沼气能量能够使这个工艺运行。填埋气能被用作来提升渗沥液的温度,(通常提升至65~75℃,治理1立方米的渗沥液大概需450MJ的能量,这个相当于25m3沼气(CH4 50%)的能量),所以易去除氨,而且不会遇到早期研究者提出的问题。温度的提升不仅减少了冰冻的危险,而且能够增加去除的氨气量。
    氨吹脱是以出水达标为目的的氨氮处理技术。渗滤液经吹脱预处理脱氨后,氨氮的浓度大大的降低,那么,原来讲的营养比例失调的问题就得到了解决,但是出水中的氨氮浓度达不到填埋场渗滤液出水GB16889-2008二级标准,必须进行进一步处理才可。
   2、 生物脱氮技术
  垃圾渗滤液:也就是指垃圾在堆放、填埋过程中,因为发酵,并在地表地下水和天然降水的浸泡或冲刷下而滤出的污水。国内外的有关资料显示,现有垃圾渗滤液的处理工艺还是主要使用传统的生物处理法和物化法。以混凝-沉淀-吸附-膜处理-深度氧化等为主的常见物化法,对垃圾渗滤液的处理不受水量水质的影响,出水中的水质稳定,对BOD/CODcr比值较低的难生物降解的垃圾渗滤液比较有效果,但是需要投入大量的吸附剂、混凝剂,造成运行成本较高,并且不容易管理。生物处理法包括厌氧处理、好氧处理以及二者的联合处理。
   全面考虑到高浓度氨氮对微生物的抑制作用,并且结合物化和生物处理法的优点,现设计一套“脱氮-混凝气浮-高效厌氧(UASB)-接触氧化”工艺,对南京市江宁区某垃圾场的垃圾渗滤液的氨氮进行处理,经过半年的稳定运行,使得出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)二级新扩改标准。
三、 结束语
  渗滤液作为一种特殊性质的废水,它的处理的投资、运行成本远远高于一般城市的工业污水,这主要是因为渗滤液氨氮浓度过高、有机物浓度也高,导致处理工艺复杂,所用设备也多。由于渗滤液在垃圾体已经经历过厌氧过程,它的生化性相对比较差,生物处理的停留时间也是比较长,导致设施和设备投资比较大。然而处理量相对一般较小,导致折旧和维修费比较高。针对有条件将渗滤液送到污水处理厂进行合并处理的地方,在不影响污水处理厂运行的前提下,可直接送到污水处理厂进行处理,否则应处理至符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》三级排放标准。针对没有条件与城市污水合并进行处理而直接排放到水体的地方,应该视不同水域,将其严格治理达二级、一级标准,以避免对环境的污染。
参考文献:
  [1]王宗平,陶涛,袁局新,等. 垃圾渗滤液预处理——氨吹脱[J]. 给水排水,2001,27(6)
  [2]王凯军,左剑恶,甘海南,等. UASB工艺的理论与工程实践[M].北京:中国环境科学出版社,2000.
  [3]袁维芳,王国生,汤克敏 反渗透法处理城市垃圾填埋场渗滤液[J]水处理技术,1997,23(6)

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