生活垃圾填埋场渗滤液中氨氮的脱除

1、生活垃圾填埋场渗滤液中氨氮的脱除 孙英杰 徐迪民 张隽超提要从垃圾填埋场渗滤液中氨氮的特性及其对渗滤液生化处理的影响出发，对渗滤液氨氮的脱除技术-氨吹脱、电化学氧化、生物脱氮进行了综述；并结合渗滤液回灌对生物脱氮新技术在渗滤液脱氮中的应用进行了探讨。 关键词垃圾填埋场渗滤液氨氮吹脱电化学氧化短程硝化厌氧氨氧化 渗滤液NH3-N的处理技术有曝气吹脱、电化学氧化、生物脱氮技术等，本文将从渗滤液填埋场内单独处理的角度对以上技术进行探讨。 1渗滤液中NH3-N的特性及其对处理的影响渗滤液中NH3-N的主要来源是填埋垃圾中蛋白质等含氮类物质的生物降解。渗滤液NH3 -N具有浓度高(可达几千mg/L)、浓

2、度变化范围大(在整个填埋期内可以从低于100 mg/L到几千mg/L)等特点。过高的NH3-N浓度不仅增加了渗滤液生化处理系统的负荷，并且随着填埋时间的延长渗滤液中COD浓度呈下降趋势，C/N呈下降趋势，一定填埋时间后会出现C /N3的情况，造成营养比例的严重失调，影响生化处理系统稳定有效的运行。高浓度游离氨也降低了微生物活性。赵庆良1等对NH3-N对微生物活性指标-脱氢酶活性的研究表明，NH3-N的浓度从50 mg/L 升高到800 mg/L，脱氢酶的活性从11.04 gTF/m gMLSS降至4.22 gTF/mgMLSS,相应的COD的平均去除率从95.1%降至79.1%。 2渗滤液NH

3、3-N处理技术 2.1调整C/N比为目的的预处理技术鉴于晚期渗滤液营养比例失调的问题，对进生化处理系统的渗滤液进行氨吹脱调整C/N 比是预处理脱氨的主要目的。预处理脱氨对于中、晚期渗滤液尤为重要，预处理脱氨技术分为曝气吹脱与吹脱塔吹脱两类。 2.1.1曝气吹脱技术 曝气吹脱是直接或调整pH后在调节池或专门吹脱池中曝气，达到脱氨和改善营养比例的作用。沈耀良2，胡勤海3，王小虎4，王宗平5等对曝气吹脱用于渗滤液脱氨预处理进行了研究。沈耀良等在对苏州七子山垃圾填埋场渗滤液吹脱预处理试验中发现，在温度为25.5 ，pH为11左右，吹脱时间5 h，吹脱效率超过 82.5%，但文献中未明确气水比。王宗平等

4、在对武汉青山垃圾填埋场渗滤液小试和中山市垃圾填埋场渗滤液中试研究表明：曝气吹脱预处理是经济有效的，不仅可以去除氨氮，COD 也大幅度下降，氨氮去除率可达68%，COD去除率达到76%，而在不曝气的情况下，氨氮与COD 的去除率仅分别为27%和22%；王宗平等在对穿孔管曝气、表面曝气和射流曝气3种曝气方式的研究中发现，射流曝气效果最好，原因是该种方式具有较强的传质能力及切割搅拌作用。王宗平等6将射流曝气吹脱技术用于广东中山市垃圾渗滤液处理厂改造工程，在调节池前端增加曝气吹脱池，投加石灰调pH，采用射流曝气使调节池前端处于好氧状态，DO 为1 mg/L左右，后端处于缺氧状态，DO为0.5 mg/L

5、左右。改造后调节池出水经生化处理后，出水氨氮25 mg/L，达到GB16889-97二级标准要求。 就国内曝气吹脱研究与应用而言，在吹脱时间上应保证45 h，但在气水比和调节pH方面则各不相同，这是由于研究的进水氨氮与COD浓度以及出水要求的不同造成的。因为从预处理的目的与要求而言，曝气吹脱的条件应根据后续生化处理对C/N比要求而调整。因此在曝气吹脱系统的运行过程中，应根据进水氨氮与COD浓度及C/N比对运行参数进行调整。 曝气吹脱技术存在的主要问题是吹脱气体的二次污染，吹脱气体会造成周围大气环境质量的下降。 2.1.2吹脱塔脱氨 陈石7，夏素兰8，吴方同9，倪佩兰10等都采用严格意义上的吹脱

6、塔对渗滤液进行了预处理研究。吴方同的研究表明：在温度为 25 ，pH为10.511.0，气水比为2 9003 600的条件下，吹脱效率在95%以上，COD/N的比值得到明显改善。陈石在温度为20 ，pH为10.8，气水比为5 0006 000，水力负荷为 2.83 m3(m·h)的条件下，进水氨氮浓度2 000 mg/L时，去除率达到80%以上。倪佩兰的研究表明，pH在10.511.0，气水比控制在2 500左右，温度在1025 的条件下，吹脱效率在70%80%，温度高于25 去除率提高较快。吹脱塔脱氨除了存在二次污染的问题以外，还存在结垢、回调pH、初期投资较大等问题。 2.2出水

7、达标为目的的氨氮处理技术 渗滤液经吹脱预处理脱氨后，氨氮浓度大为降低，营养比例失调的问题得到解决，但出水中氨氮达不到填埋场渗滤液出水GB16889-97二级标准，须进行进一步处理。 2.2.1生物脱氮技术 目前渗滤液生物处理采用较多的工艺流程为厌氧+好氧工艺。厌氧一般采用UASB；从脱氮考虑，好氧一般采用活性污泥法及其变形，如氧化塘，SBR等。近几年，SBR因其工艺优势，为国内外众多渗滤液处理研究者应用。陈石7，王小虎4，胡勤海3等都对SBR处理渗滤液进行了研究。陈石的研究表明，利用SBR，进水NH3-N 在150250 mg/L，出水基本维持在10 mg/L左右，去除率在90%以上。王小虎的

8、研究表明，对新渗滤液控制污泥负荷为0.055 8 kgCOD/(kgMLSS·d)，对老渗滤液控制污泥负荷为 0.035 2 kgCOD/(kgMLSS·d)，出水中NH3-N25 mg/L，达到GB16889-97二级标准，但出水COD达不到二级排放标准。国外的研究11也表明：经过SBR工艺处理的渗滤液出水NH3-N可以降到较低水平，但出水COD很难达标，这是由于渗滤液中难降解物质含量高造成的。 2.3电化学氧化除氨 电化学氧化除氨是指在电场的作用下，将氨氧化为N2等含氮物质，达到去除氨氮的作用与目的。王鹏12，李小明13等对渗滤液电化学氧化处理进行了研究。李小明的研究表

9、明：在电化学氧化中，氨氮先于COD被去除，在pH为4.0左右，Cl-500 0 mg/L，电流密度为10 A/dm2，用SPR三元电极为阳极，电解时间4 h，氨氮浓度为263 mg/L，COD为693 mg/L时，去除率分别为100%和90.6%；在对电极的比选中，发现SPR三元电极明显优于DSA二元电极和石墨电极。王鹏在对香港某填埋场渗滤液处理研究中发现，原水经UASB处理后进入电化学反应器，进水氨氮1 480±150 mg/L，COD为1610±170 mg/L，控制条件pH为9左右，电流密度32.3 mA/cm2，水样循环流速0.1 cm/s ，电解时间6 h，Cl-

10、4 000 mg/L(进水中Cl-2 110±40 mg/L),氨氮去除率达到100%，COD去除率达到87%。李小明与王鹏的研究表明电化学氧化不仅可以去除COD(去除率80%以上)，对氨氮的去除率更在100%，具有较好的处理效果。王鹏还对电化学氧化的机理进行了研究，认为主要是电解过程中产生的C1的氧化作用起到了氧化脱氨和去除COD的作用。 3基于渗滤液回灌的生物脱氮新技术初步探讨 短程硝化反硝化和厌氧氨氧化(ANAMOX)是当前生物脱氮研究领域内的新技术，前者的技术关键是控制生化脱氮中硝化为亚硝酸型硝化，在反硝化中不经历传统的NO3-阶段，从而降低了氧的需求量和反硝化所需的外加碳源

11、量，大大降低了运行费用。SHARON工艺4是目前唯一应用于实践的亚硝酸型硝化反硝化工艺，该工艺的研究表明，亚硝酸型硝化对 NH3-N浓度高，可生化降解COD浓度低的废水尤为适合，而这正是填埋场晚期渗滤液的特点，也是造成渗滤液难生化降解的原因之一。厌氧氨氧化则是在厌氧条件下，自养的厌氧氨氧化细菌以NH3为电子供体，以NO2- 和NO3-为电子受体将NH3-N与NONOx-N转化为NNO2等气态物质的过程。与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化15具有不需要氧气，不需要外加碳源，生物产量低，因而污泥量低等优点。该工艺存在的缺点是因生物产率低造成系统停留时间长，所需反应器容积大。对于填埋场系统而言，目前和今

12、后一段时间内，大多仍将是厌氧填埋，从基于渗滤液回灌的填埋场生物反应器的角度考虑，厌氧填埋单元是一个可以利用的大容积厌氧生物反应器，利用填埋场生物反应器可以避免厌氧氨氧化工艺要求大容积反应器的缺点。因此，在晚期渗滤液处理中，对于其中高浓度氨氮，可以利用生化系统进行部分硝化，控制 NH3与NOx-的比例，再结合渗滤液回灌操作将部分硝化的渗滤液回灌至填埋单元，利用厌氧填埋单元的厌氧环境实现厌氧氨氧化脱氮与脱氨。其简单流程如下：高氨渗滤液部分亚硝酸型硝化回灌至垃圾填埋单元脱氮脱氨该设计工艺从理论上讲是可行的，但需要以下几方面的技术支持，即如何实现部分硝化特别是亚硝酸型硝化的稳定控制，回灌技术的成熟与应

13、用，厌氧氨氧化技术的深入研究。特别是亚硝酸型硝化与厌氧氨氧化应用于渗滤液氨氮处理在国内目前尚未开始。 4结语 在渗滤液氨氮的处理中，吹脱预处理能够达到调节C/N比，降低后续生化处理负荷的作用，曝气吹脱相对于吹脱塔吹脱更具有经济与技术优势，需要解决的是二次污染问题；渗滤液脱氨应与COD去除作为整体进行考虑，探索的工艺或技术应能同时解决氨氮与COD 问题，因为氨氮对环境的危害特别是富营养化要比COD更甚。常规生物脱氮与电化学氧化脱氮可以使出水NH3-N达到标准要求，但出水COD不达标，同时使出水NH3-N和COD达标并适应渗滤液水质变化的处理工艺和运行方式是今后研究的重点。 氨氮的脱除应结合渗滤液的特点如C/N较低考虑新的脱氮技术进行研究，如亚硝酸型硝化反硝化，以及结合渗滤液回灌利用填埋