垃圾渗滤液指垃圾在填埋或堆存过程中,经雨水冲刷、自身发酵等作用产生的高浓度有机废水。它的成分复杂,氨氮含量通常较高。
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去除氨氮作为渗滤液处理的关键环节,对环境保护和人类健康意义重大。
01去除氨氮的重要原因
氨氮在垃圾渗滤液中大量存在,若不加以有效去除,会带来一系列严重问题。
对水环境危害极大。氨氮是导致水体富营养化的重要因素,当含高氨氮的渗滤液直接排入水体后,会促使水中藻类疯狂繁殖。藻类的大量生长会消耗水体中大量的溶解氧,导致水体缺氧,进而造成鱼虾等水生生物死亡,破坏水生态系统的平衡。
影响人体健康。在水体中,氨氮可转化为亚硝酸盐,而亚硝酸盐与胺类物质结合后,会形成具有强致癌性的亚硝胺。这些有害物质可能通过饮用水或食物链进入人体,对人体健康构成严重威胁。
干扰水处理工艺的正常运行。高氨氮会抑制微生物的活性,尤其是对生物处理系统中起关键作用的硝化细菌影响显著,从而降低生物处理系统对有机物的降解效率,导致处理后的出水水质无法达标。
满足排放标准的基本要求。各国环保法规都对污水中氨氮的排放浓度制定了严格的限制标准,例如我国《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889-2008就规定,氨氮排放限值为15mg/L。只有将氨氮去除到符合标准的范围内,才能实现渗滤液的达标排放。
02去除氨氮的主要方法
根据氨氮的化学性质以及实际处理场景的不同,去除垃圾渗滤液中氨氮的方法主要可分为物理化学法和生物法两大类。
(一)物理化学法
物理化学法适用于处理高浓度氨氮的垃圾渗滤液,如原液中氨氮浓度可达1000-5000mg/L的情况,也可用于生物法处理后的深度处理。
吹脱/汽提法:是常用的一种方法。其原理是在碱性条件(pH值控制在10.5-11.5)下,将氨氮(NH₄⁺)转化为游离氨(NH₃),然后通过通入空气或蒸汽将游离氨吹脱至气相中,最后再用吸收液(如硫酸)对其进行回收。该方法的优势在于处理效率高,可达80%-90%,且操作相对简单;但不足之处是能耗较高,处理效率容易受温度影响,在低温环境下效率会下降,同时还可能产生氨气逸散的二次污染问题。
化学沉淀法 :是向废水中投加镁盐(如MgCl₂)和磷酸盐(如Na₂HPO₄),在碱性条件下,使它们与氨氮反应生成磷酸铵镁沉淀(MgNH₄PO₄・6H₂O,简称MAP),再通过沉淀分离的方式去除氨氮。这种方法的反应速度快,还可同时去除部分磷,生成的沉淀甚至能作为缓释肥料使用;不过,其药剂成本较高,更适合处理氨氮浓度在100-1000mg/L的废水。
折点氯化法:是向废水中投加氯气或次氯酸钠等氧化剂,当氧化剂投加量达到 “折点” 时,氨氮会被完全氧化为氮气,反应式为NH₄⁺+1.5Cl₂→N₂↑+2H⁺+3Cl⁻。该方法的优势是处理彻底,可将氨氮浓度降至1mg/L以下,适合对低浓度氨氮进行深度处理;但缺点是药剂成本高,且可能产生氯代有机物等有毒副产物。
吸附法:利用沸石、活性炭、树脂等吸附剂的多孔结构或离子交换作用来吸附氨氮。其操作简便,且不会产生二次污染;然而,吸附剂的容量有限,再生成本较高,更适合处理低浓度氨氮的废水。
(二)生物法
生物法适用于处理中低浓度氨氮的垃圾渗滤液,通常氨氮浓度<1000mg/L,它利用微生物的代谢作用将氨氮转化为无害物质,具有成本较低且环境友好的特点。
传统硝化—反硝化法:是较为经典的生物处理方法。在硝化阶段,好氧条件下,硝化细菌(如亚硝化菌、硝化菌)会将氨氮依次转化为亚硝酸盐(NO₂⁻)和硝酸盐(NO₃⁻);而在反硝化阶段,缺氧条件下,反硝化细菌会将硝酸盐还原为氮气(N₂)逸出。该方法成本低,适合大规模处理;但对温度(适宜15-30℃)和 pH 值(硝化阶段需7.5-8.5,反硝化阶段需6.5-7.5)较为敏感,且启动周期较长。
短程硝化—反硝化:法通过控制反应条件(如高温、高pH),使氨氮仅转化至亚硝酸盐阶段(短程硝化),然后直接进行反硝化生成氮气,省去了硝酸盐转化的步骤。这种方法能够节省约25%的能耗和40%的碳源,反应速率也较快;但需要严格控制条件以抑制硝化菌的活性,稳定性相对较差。
厌氧氨氧化法:是在厌氧条件下,厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体、亚硝酸盐为电子受体,直接将两者转化为氮气,反应式为NH₄⁺+NO₂⁻→N₂↑+2H₂O。该方法无需供氧和碳源,能耗极低,适合处理高氨氮、低COD的废水,如垃圾渗滤液生化处理后的出水;但其菌种增殖缓慢,启动周期长,且对环境扰动较为敏感。
03实际应用中的组合工艺
由于垃圾渗滤液成分复杂,具有高氨氮、高COD、高盐分等特点,单一的处理方法往往难以使处理后的水质达标。因此,在实际处理过程中,常采用 “物理化学法+生物法” 的组合工艺。如采用吹脱法进行预处理以降低高氨氮浓度,然后再通过硝化—反硝化法进行深度去除;而对于老龄渗滤液这种可生化性差的废水,采用 “MAP沉淀法+厌氧氨氧化” 等工艺。
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去除垃圾渗滤液中的氨氮是保护水环境、保障人体健康以及满足法规要求的必要举措。在实际应用中,需要根据氨氮浓度、废水特性以及处理成本等因素,选择合适的处理方法或组合工艺,以达到最佳的处理效果。
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