孫述文，董宏博，崔桂花 (吉林醫(yī)藥學(xué)院化學(xué)教研室，吉林 吉林 132013)

垃圾滲濾液是指垃圾在堆放和填埋過程中由于發(fā)酵和雨水的淋洗、沖刷以及地表地下水的浸泡出來的污水，同時，滲濾液還包括垃圾所含水分、垃圾分解所產(chǎn)生的水及向地下滲入的水。滲濾液的處理作為一個全球性的難題，主要是因其氨氮含量高且重金屬含量高。其中，氨態(tài)氮含量高是滲濾液的一大特點(diǎn)，一般占總氮的90%以上。根據(jù)廢水中氨氮濃度的不同，可將廢水分為3類:高濃度氨氮廢水(NH3-N＞500 mg/L)、中等濃度氨氮廢水(NH3-N=50～500 mg/L)和低濃度氨氮廢水(NH3-N＜50 mg/L)。

國外在污水脫氮方面做了大量的研究工作［1］。在國內(nèi)，工業(yè)廢水的氨氮去除有多種方法［2］，主要包括生物法、化學(xué)法、物理法等。其中，生物法有藻類養(yǎng)殖、生物硝化、固定化生物技術(shù)等。而物理法又有反滲透、蒸餾等技術(shù)。另外，化學(xué)法有離子交換、吹脫、焚燒、催化裂解、電滲析、電化學(xué)處理等技術(shù)，下面將對這些方法作一一介紹。

1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是向垃圾滲濾液中加入含Mg2+和PO34-的物質(zhì)，使?jié)B濾液中的氨氮轉(zhuǎn)化成難溶復(fù)鹽MgNH4PO4，從而實(shí)現(xiàn)滲濾液中去除氮元素［3］，該復(fù)鹽沉淀無吸濕性，在空氣中干燥很快。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下:

魏婧娟等［2］采用磷酸銨鎂沉淀法，對北京某垃圾填埋場的滲濾液的氨氮(水樣中NH3-N=1 515 mg/L)進(jìn)行處理。試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值為8.25，Mg、N、P的量比為1.3∶1∶0.8，反應(yīng)時間為2 h，攪拌速度為200 r/min，沉淀時間為30 min的條件下，對氨氮、COD的質(zhì)量濃度分別為1 515、3 295 mg/L的垃圾滲濾液，氨氮的去除率達(dá)到91.2%，COD的去除率為26%。金龍等［4］研究了磷酸銨鎂沉淀法對垃圾滲濾液的氨氮的處理，發(fā)現(xiàn)它有去除率高、反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，時間對氨氮去除率的影響小于藥劑投加量的影響;投加量相同的情況下，鎂鹽去除效果好于磷酸鹽?；瘜W(xué)沉淀法可以不受溫度限制，生成的沉淀中含有和土壤肥料相似的組分氮、磷、鉀、鎂和有機(jī)物質(zhì)，有可能作為復(fù)合肥加以利用。但重金屬和有毒物質(zhì)也存在，對這類物質(zhì)的回收利用應(yīng)慎重，將此類物質(zhì)變廢為寶是將來發(fā)展的一個方向。

2 乳狀液膜法

乳狀液膜法是一種新的液膜分離技術(shù)，在處理高濃度和低濃度氨氮廢水上都是一種很有應(yīng)用前景的處理方法。經(jīng)選擇性滲透，使物質(zhì)分離。當(dāng)pH＞9時，滲濾液中氨氮以NH3形式存在，溶于油，易從溶液中穿過油膜，被油膜內(nèi)包的酸液捕捉并轉(zhuǎn)化為不溶于油的NH+4，NH+4不穿過油膜，在膜內(nèi)相中富集起來，從而達(dá)到分離去除氨氮的目的。

3 催化氧化法

催化氧化法多數(shù)是采用催化濕式氧化法，在一定溫度、壓力和催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化，將污水中的有機(jī)物和氨氧化分解成CO2、N2和水等無害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化的目的。但由于在高溫高壓下進(jìn)行，設(shè)備成本較高，且多采用貴金屬作為催化劑，因此，處理成本較高。研制廉價高效的催化劑有助于該法的推廣和應(yīng)用，目前國內(nèi)僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段，沒有將該法實(shí)際應(yīng)用于垃圾滲濾液脫氮處理的報(bào)道［5］。

高鐵酸鉀(K2FeO4)是20世紀(jì)70年代以來開發(fā)的新型水處理劑，具有良好的氧化除污功效、優(yōu)良的殺菌消毒作用［6］。相對于其他各種水處理氧化劑，它是一種“環(huán)境友好氧化劑”［7］，具有高效、無毒、無害等優(yōu)點(diǎn)。

弓曉峰等［8］以南昌市麥園垃圾填埋場的滲濾液為研究對象(氨氮1 015 mg/L)，研究了高鐵酸鉀濾液的穩(wěn)定性，并以垃圾滲濾液為處理水樣，考察了高鐵酸鉀濾液對水樣中NH+4-N和COD的處理效果。研究表明:100 mL垃圾滲濾液中投加5 mL濃度為21.45 mmol/L的高鐵酸鉀濾液，對氨氮的去除率達(dá)到72%。

高鐵酸鉀作為一種非氯型消毒劑，其氧化能力強(qiáng)，最終產(chǎn)物是氫氧化鐵，絮凝沉淀后會以污泥的形式從廢水中脫除，幾乎不會對處理后的水樣帶來任何二次污染。但高鐵酸鹽水溶液穩(wěn)定性差，至今仍未取代氯而被廣泛應(yīng)用。

4 生物法去除氨氮

生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下，通過硝化和反硝化等一系列反應(yīng)，最終形成氮?dú)?，從而達(dá)到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝很多，但是機(jī)理基本相同，即都經(jīng)過硝化和反硝化兩個階段。硝化反應(yīng)是在耗氧條件下通過耗氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽，反應(yīng)方程式如下:

在缺氧條件下，利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)?。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物(碳源)。以甲醇為碳源為例，其反應(yīng)式為:

生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達(dá)70%～95%，二次污染小，比較經(jīng)濟(jì)，因此在國內(nèi)外運(yùn)用最多。其缺點(diǎn)是占地面積大，細(xì)菌處理氨氮的速度受溫度影響較大?？偟恼f來，仍然不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。

5 空氣吹脫法

吹脫法脫氮工藝分為曝氣吹脫和吹脫塔吹脫兩類。氨氮在滲濾液中存在如下平衡:NH4++OH-=NH3+H2O。當(dāng)pH值堿性時，氨主要以游離氨形式存在，經(jīng)曝氣吹脫和吹脫塔以噴淋和鼓風(fēng)吹脫去除游離氨。張萍等［9］將滲濾液pH調(diào)至11左右，水溫為22℃，吹脫1 h，NH3-N由665.4 mg/L降至135 mg/L，去除率達(dá)79.7%，氨氮吹脫工藝對氨氮脫除有明顯效果。

6 反滲透法

反滲透法是利用反滲透膜選擇性地通過溶劑而截留離子物質(zhì)，以膜兩側(cè)靜壓差為動力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而實(shí)現(xiàn)對液體混合物進(jìn)行分離的膜過程。郭健等［10］采用超低壓反滲透膜處理垃圾滲濾液，考察不同工藝條件下NH3-N去除率的規(guī)律，對膜工藝條件進(jìn)行優(yōu)化與選擇，為此技術(shù)在垃圾滲濾液處理領(lǐng)域中的應(yīng)用提供參考。總的來說，反滲透法具有成本較高，膜容易被污染的缺點(diǎn)，目前在國內(nèi)滲濾液處理上的應(yīng)用不是很廣。

7 吸附法

吸附法是利用多孔性的固體物質(zhì)，使?jié)B濾液中氨氮被吸附在固體表面而去除的方法。沸石具有內(nèi)表面積大的特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的吸附與離子交換能力。我國的天然沸石資源豐富，因此，沸石吸附法有很大的發(fā)展空間，且此法沒有二次污染，還可以回收氨變廢為寶。目前對該法用于滲濾液處理的研究還不太多，將此法用于實(shí)際生產(chǎn)還有待進(jìn)一步研究。袁俊生等［11］采用斜發(fā)沸石去除工業(yè)污水中的氨氮，在pH=7時，每克沸石對氨的平均交換容量達(dá)12.96 mg，交換容量隨pH值增大而降低。

8 電化學(xué)法

采用三元電極催化電解法去除滲濾液的氨氮，陽極直接氧化是水分子在陽極表面放電產(chǎn)生被吸附的氫氧游離基·OH，被吸附的·OH對被吸附在陽極的氨氮產(chǎn)生氧化反應(yīng);而間接氧化是在電解過程中通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了強(qiáng)氧化劑，氨氮在溶液中被這些氧化劑所氧化。胡晨燕等［12］對溫州市臨江垃圾焚燒發(fā)電廠堆場滲濾液，采用三元電極電解經(jīng)生化-混凝處理后出水，研究滲濾液中氨氮的降解特征。通過分析氨氮質(zhì)量濃度隨電解時間的變化規(guī)律，確定反應(yīng)的降解動力學(xué)特征，同時建立了不同工藝條件下的氨氮降解反應(yīng)動力學(xué)方程。

總之，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(shù)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(yùn)行穩(wěn)定高效是能否實(shí)際推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

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