垃圾填埋场渗滤液脱氮处理技术的发展趋势

垃圾填埋场渗滤液处理技术的 发展趋势北京交通大学 赵宗升

2014-3-1

渗滤液的水质特点 垃圾渗滤液的处理日益成为人们越来越重视的问题。 多年来，研究学者将研究重点放在垃圾渗滤液有机物 的去除上，取得了很多成果。但氨氮的去除效果并不 理想。 不同填埋场渗滤液的共同特点是水质随填埋龄增加有 显著的变化，填埋场运行3-5年的早期渗滤液以易降解 有机物及氨氮为主，BOD/COD一般大于0.3,BOD/N 一般大于5,易于生物处理，并可进行常规反硝化脱氮。 运行3-5年以后的晚期渗滤液以难降解有机物及氨氮为 主， BOD/COD一般小于0.1,BOD/N一般大于1,难 生物处理和常规反硝化脱氮。其中难降解有机物主要 为腐殖酸类有机物。2014-3-1 2

我国渗滤液处理的问题 对全国292家大中型填埋场的调查显示：现有填埋场 中，具有渗滤液处理系统的仅占61%,但其中49%的 渗滤液处理没有达到国家规定的渗滤液排放标准，其 余12%填埋场渗滤液处理出水只达到国家渗滤液排放 三级标准。因此，垃圾渗滤液的处理是中国未来亟待 解决的难题。 渗滤液的污染及其处理应引起社会各界的关注和重视。

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主要内容氨吹脱法 渗 滤 液 脱 氮 技 术

物理化学处理法

磷酸铵镁沉淀法(MAP) 电化学氧化法膜法

其他 生物处理法传统生物脱氮技术 短程硝化-反硝化(SHARON) 厌氧氨氧化(ANAMMOX)2014-3-1

同步硝化反硝化(SND)

1 物理化学脱氮法 氨吹脱法 吹脱法是将渗滤液调节至碱性，然后在汽提塔中通入空 气或蒸汽，通过气液接触将游离氨吹脱至大气中。 一般渗滤液碳氮比较低，吹脱处理能够达到调节C/N比， 降低后续渗滤液生化处理负荷的作用，所以吹脱法经 常作为预处理。

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氨吹脱法 深圳市过桥窝垃圾填埋场渗滤液处理采用氨吹脱+生物 处理+臭氧氧化工艺[2],经过半年多运行，对于氨氮浓 度高达2000-2500mg/L的渗滤液，处理出水降至 2~10mg/L,总去除效率达99%,其中氨吹脱系统气液 比200:1,pH为10.5的条件下氨氮去除率达 60%~70%。 深圳下坪垃圾填埋场采用调节池+氨吹脱+混凝沉淀+厌 氧生物滤池+SBR的工艺处理垃圾渗滤液，排放液达到 国家垃圾渗滤液三级排放标准。

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氨吹脱法存在的问题 为调节pH需投加大量碱。投加石灰调节产生设备结垢 现象，而用NaOH调节费用高，且后期pH回调需要投 加酸。 曝气增加费用 二次污染 受温度影响大，低温下氨吹脱效率明显下降

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磷酸铵镁(MAP)沉淀法 原理 磷酸铵镁沉淀法是向渗滤液中投加镁盐和磷酸盐，使 NH4+生成难溶盐MgNH4PO4· 6H20(简称MAP

),通 过重力沉淀，达到去除氨氮的目的。 一般采用MgO+NaH2PO4或MgCl2+NaH2PO4两种方案 投加药剂。前者所需反应时间长，去除效果没有后者 好，但后者给系统带来大量盐类，影响后续生物过程， 且后者需要投加NaOH以达到处理所需的pH值。

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磷酸铵镁(MAP)沉淀法 研究实例 尚爱安等[5-6]采用磷酸铵镁沉淀法+厌氧/好氧生物处理+混凝组合 工艺处理上海老港填埋场渗滤液，总处理效果COD、BOD5、 NH3-N、UV260(紫外260nm处吸光度，代表难降解有机物)分 别达到97.5%、99.2%、87.2%、75.3%,其中磷酸铵镁沉淀法投 加药剂MgO+NaH2PO4,Mg:N:P摩尔比为1:1:0.7时，氨 氮去除效率达到了70.2%。 杨朝晖等[7]采用前置MAP-SBBR工艺处理早期及晚期渗滤液，得 出氨氮处理效果均在99%以上。其中MAP沉淀法采用药剂 MgO+NaH2PO4,Mg:N:P摩尔比为1.5:1:0.8,氨氮去除效 率分别为：早期渗滤液82.3%,晚期渗滤液83.4%。

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磷酸铵镁(MAP)沉淀法 优缺点 优点：处理速度快、效果好，反应不受温度限制，同 时形成的磷酸铵镁沉淀是一种复合肥料，还可以作为 结构制品的阻燃剂，实现废物资源化。 缺点：磷酸盐和镁盐价格昂贵，寻找价廉高效的铵盐 沉淀剂是MAP法的研究方向之一。有学者提出可以将 得到的磷酸铵镁回收并分解，以重新得到镁盐和磷酸 盐，达到镁盐和磷酸盐的循环利用。

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电化学氧化法 原理 电化学氧化是在电场的作用下，将溶液中的氨氧化为 氮气等含氮物质，同时将渗滤液中的Cl-氧化成次氯酸， 间接利用次氯酸的氧化作用达到去除氨氮的目的。 化学氧化法是利用一些强氧化剂如O3、H2O2、Fenton 试剂(H2O2+Fe2+)、光催化TiO2等激发出 OH自由基， 再经过 OH的强氧化作用激发出一系列氧化反应将难 降解的有机物分解为小分子有机物，甚至进一步矿化 为CO2和H2O。 但 OH很难氧化NH4+。电解作用却能够使NH4+优于 COD被氧化去除。2014-3-1 11

电化学氧化法 研究实例 李小明等[8]采用电化学氧化法处理广州大田山垃圾渗 滤液，在pH=4,Cl-浓度5000 mg/L,电流密度为 10A/dm2,采用SPR阳电极，电解时间4h时，COD、 NH4+去除效率分别达到了90.6%和100%。 魏平方等[9]用电化学氧化法处理某已封场5年的填埋场 渗滤液，使用SPR阳电极，12 A/dm2,Cl-浓度6000 mg/L,电解4h,COD去除率达到90%,NH4+去除效 率同样达到了100%。

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电化学氧化法

电化学氧化除氨速率快，处理效率可达100%,同时对 COD的去除率也在80%以上，而且对难降解污染物也 有良好的去除。但该方法要消耗大量的电能，运行成 本很高。 目前此方法尚

处于研究阶段，还未见有实际应用。

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膜法 反渗透膜法分离技术在压力作用下可以去除垃圾渗滤 液中的细节、悬浮物、有机物、重金属离子，同时可 以去除氨氮等污染物，出水水质一般能够达到国家渗 滤液一级排放标准。 Hurd等[10]选用三种低压聚酰胺RO膜处理Trailroad垃圾填埋 场渗滤液，试验结果表明，当操作压力大于10.3 MPa时，透 过液流量26.0~54.0L/(m2 h),TOC、Cl-和氨氮去除率分别 大于96%、96%和88%。膜处理技术最大的运行缺点是膜污 染问题。一般膜片寿命都在3年以下。

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膜法膜污染问题 运行和维护费用高

DT-RO膜组件

产生一定量的浓缩液

国内应用不广泛。 北京安定垃圾卫生 填埋场渗滤液采用 多级DT-RO反渗透 膜处理渗滤液，出 水可达渗滤液一级 排放标准。 返回

需要后续处理2014-3-1 15

其他物理化学方法 离子交换与吸附法 乳状液膜法 折点氯化法 等离子体法 超声波法

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2 生物脱氮法 传统生物脱氮技术 包括硝化与反硝化两个阶段 单污泥工艺 交替的好氧区 与厌氧区 分离的硝化和 反硝化反应器 如果硝化在 后，需要将硝 化废水进行回流; 如果硝化在 前，需要外 加电子 供体

双污泥工艺

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短程硝化-反硝化技术(SHARON) SHARON : single reactor high activity ammonium removal over nitrite 首先控制水中的氨氮转化过程，使硝化过程仅仅进行到 亚硝化阶段，接着进行反硝化，水中的亚硝酸盐氮在厌 氧条件下由反硝化菌转化为氮气而脱除。 对比传统硝化-反硝化的优势？

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短程硝化-反硝化技术(SHARON)对比传统硝化-反硝化的优势短程硝化作用 NH 1 . 5O NO H H 2O 4 2 2

硝化作用 NH 2 . 0O NO H O 2H 4 2 3 2

节省25%的硝化 曝气量； 减少投碱量

短程反硝化作用 6NO 3CH OH 3CO 3N 6HCO 2 3 2 2 3 3H 2 O

反硝化作用 6NO 5CH OH CO 3N 6HCO 2 3 2 2 3 7H 2 O

节省40%的反硝化碳源、 节省50%的反硝化反应器容积2014-3-1 19

短程硝化-反硝化技术(SHARON) 实现手段： 一般：当温度在30℃以上、溶解氧控制在1.0~1.5mg/L、 SRT在1~2.5d、pH在8~9时，反应器中氨氧化细菌的 生长速度高于亚硝酸氧化细菌，可以实现亚硝酸根积 累。 低DO,高SRT:Roberto Canziani等人用MBR-MBBR 工艺处理某老龄填埋场垃圾渗滤液的研究得出：当 DO<0.5mg/L时可以实现对亚硝酸氧化菌长久而稳定的 抑制，这种低氧条件下甚至SRT>45d时仍然能够保证 亚硝酸盐的积累，当温度在30℃以上、FA>2.5mg/L时，

亚硝酸的积累现象更加明显。2014-3-1 20

短程硝化-反硝化技术(SHARON) FA抑制控制：通过控制水中FA浓度可以达到NO2-积累。 本文作者得研究表明由于抑制作用氨氧化过程存在多 稳态现象，由于亚硝酸氧化菌对抑制的适应，不同的 学者得到的FA抑制浓度也不相同。本文作者的研究得 出，FA浓度高于1mg/L即对亚硝酸氧化菌造成抑制 。 盐类(NaCl,KCl,Na2SO4)对短程硝化反硝化的影 响：Mosques -Coral等指出，当每种盐类的摩尔浓度 为100 mmol时，有40%的氨氮受到抑制； 但当NaCl 浓度为427 mmol时，该工艺运行却很稳定，不会受到 抑制。同时与不加盐类相比，当NaCl浓度为85 mmol 时，短程硝化反硝化下氨氮脱除率增加了30%。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ps9m.html