孙述理

摘要：介绍了垃圾渗滤液中氨氮处理的最新进展，并指出了操作简单、降低成本、减少二次污染、运行稳定高效和符合我国国情是今后研究垃圾渗滤氨氮去除的重点方向。

关键词：垃圾渗滤液；氨氮；水处理

1引言

垃圾渗滤液是指在堆放和填埋垃圾过程中由于雨水的浸泡和发酵，以及地表水和地下水的浸泡而产生的废水，同时，它还包括垃圾分解所产生的水和垃圾本身所含的水分以及渗入地下的水。渗滤液的处理是各国所面临的污染处理难题之一。这主要是基于两点考虑：一是氨氮含量高，二是重金属含量高。而氨态氮含量高是渗滤液的最大特点，一般占总氮的90%以上。根据其氨氮浓度的高低，废水可分为3大类：高浓度氨氮废水（氨氮>500mg/L）、中等浓度氨氮废水（氨氮为50～500mg/L）和低浓度氨氮废水（氨氮<50mg/L）。

在国外，污水脱氮方面已经做了大量的研究[1]。而在国内，处理废水的方法还处于比较低级的阶段。大致说来，国内使用的方法有[2]化学法、生物法、物理法等。其中，物理法又有蒸馏、反渗透等技术。而生物法有固定化生物技术、 生物硝化法等。另外，化学法有催化裂解、吹脱、电渗析、焚烧、电化学处理等技术，下面对这些方法作详细介绍。

2垃圾渗滤氨氮去除的方法

2.1化学沉淀法

化学沉淀法是加入含Mg2+和PO3-4的物质在垃圾渗滤液中，氨氮最终转化成复盐MgNH4PO4，而这些复盐难以溶解，从而实现渗滤液中氮元素的去除[4]。发生的反应如下：

采用磷酸铵镁沉淀法，魏婧娟等[2]对某垃圾填埋场的废液氨氮进行研究。结果表明，镁、氮、磷的含量比为1.3∶1∶0.8，弱碱性条件下，反应2h后再沉淀0.5h，对COD和氨氮的质量浓度分别为3295和1515mg/L的废液，其COD的去除率可达26%，氨氮去除率可以达到91%。金龙等[4]用此法研究了垃圾渗滤液的氨氮的处理，结果表明：反应时间的影响小于药剂投加量大小的影响；投料相同时，磷酸盐去除效果不及镁盐。

总的来说，此法反应速度较快，而且氨氮等元素的去除率很高。由于生成的沉淀中含有钾、氮、磷等物质，这些和土壤肥料的组分相似，且此法不受温度限制，因此沉淀可以作为复合肥加以利用。但是由于沉淀可能存在重金属离子，回收利用这类物质应谨慎，将其变废为宝将是未来发展的一个方向。

2.2乳状液膜法

乳状液膜法是利用液膜分离技术，在处理不同浓度的氨氮废水上，它都是一种很有潜力的方法。通过选择性渗透，从而达到不同物质的分离。在强碱条件下，氨氮以分子氨的形式存在，易穿过油膜，被酸液捕捉，转化为不溶于油的铵离子，而离子不易穿过油膜，可以在膜内富集，从而实现分离去除的目的。

2.3催化氧化法

催化氧化法以催化湿式氧化法居多，在一定的温度和压力以及适当的催化剂下，经氧气氧化，氨和其中的有机物被氧化成氮气、二氧化碳和和水等物质，从而实现氨氮的去除。此法的缺点是反应高温高压，设备要求较高，且采用钌、铑、钯等贵金属作为催化剂，因此，处理成本昂贵，性价比不高。发展廉价高效的催化剂有助于该法的应用和推广，目前，国内的研究尚处于实验阶段[5]，还没有应用于实际污水中氨氮处理的报道。

20世纪70年代以来，人们开发的新型水处理剂高铁酸钾（K2FeO4）是一种廉价的氧化剂，具有很好的杀菌作用和优异的氧化除污效果[6]。和其他氧化剂相比，作为一种非氯氧化剂，最终是产物是难溶的氢氧化铁，沉淀后会以污泥的形式从废水中过滤出来，不会对处理后的水样带来二次污染，因而它具有环境友好、无毒、高效等优点[7]。但其水溶液稳定性较差，至今仍未取代氯而被广泛应用。

以南昌市某垃圾填埋场的渗滤液为研究对象，弓晓峰等[8]初步研究了以高铁酸钾作为氧化剂，以垃圾渗滤液为样品，考察了该废液对水样中离子态氨和COD的处理。结果表明，在较低的氧化剂浓度下，可以实现了对氨氮的去除率达到很高的效果。

2.4生物法去除氨氮

在各种微生物的作用下，通过反硝化和硝化等以及一系列反应，最终生成二氧化碳、氮气和水，这是生物法去除氨氮的特点。此法工艺较多，但是机理基本类似，即都经过硝化和反硝化两个阶段达到去除目的。硝化反应是在有氧下，利用好氧硝化菌的作用，将废水中的氨氮氧化为硝酸盐或亚硝酸盐，反应如下：

在没有氧气时，利用反硝化菌将剩余的亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气。这个反硝化过程中的需要一些有机底物（碳源）。如碳源是甲醇时，其反应为：

6NO-3+3CH3OH=6NO2+6CO2+4H2O

6NO2+3CH3OH=3N2+3CO2+3H2O+6OH-

生物脱氮法可去除多种不同类型的含氮化合物，总去除率可达70%～95%，而且成本低、二次污染小，因而在国内和国外运用都很多。此法也有其缺点，一是细菌处理氨氮的速度受温度影响较大，因此不是很稳定，而是设备占地面积大。但仍然是一种很有效很经济的方法。

2.5空气吹脱法

空气吹脱法分为吹脱塔吹脱和曝气吹脱两种。氨氮在废液中存在如下平衡：NH+4+OH-=NH3+H2O。当pH>9时，主要以游离氨的形式存在，可以在此条件下，经过空气吹脱，实现去除游离氨的目的。张萍等[9]研究将废液pH调至11左右，室温吹脱1h，氨态氮含量迅速降低至135mg/L，去除率接近80%，由此可见，该工艺对氨氮去除有很好的效果。

2.6反渗透法

利用高压下的反渗透膜选择性通过某种物质而截留其他物质，实现对液体混合物不同组分的分离，这是反渗透法的特点。用反渗透膜处理技术，在超低压下，郭健等[10]仔细研究了氨态氮去除的特点，并对工艺条件进行优化，实现了高效分离。这些研究为此技术在该领域中的应用提供参考。但此法缺点很多，一是膜容易被污染，而是设备成本较高，限制了其在国内外的废液处理上的应用。endprint

2.7吸附法

利用多孔性的固体，使渗滤液中氨氮被吸附在固体表面而去除的方法，这是吸附法的特点。由于沸石内表面积大，因而它具有较强的离子交换和吸附能力。在国内，天然沸石资源丰富，沸石吸附法有很大的应用前景，且此法可以回收氨，实现变废为宝，而且此法没有二次污染。但是对该法用于渗滤液处理的研究还不太多，用于实际生产还有待进一步研究。例如袁俊生等[11]采用斜发沸石去除工业污水中的氨氮，在中性条件下，对氨的平均交换容量为12.96mg/g沸石，研究还发现，随pH值增大，交换容量逐渐降低。

2.8电化学法

采用直接电化学法去除渗沥液的氨氮，其阳极氧化水分子产生氢氧游离基·OH，和附近的氨氮产生氧化反应。例如胡晨燕等[12]对某市临江垃圾焚烧发电厂堆场的废液，采用三元电极电解经过生化-混凝处理后的水，对废液的降解进行了研究。通过分析随电解时间相应氨氮浓度的规律，确定了其降解动力学的特征，建立了不同条件下的降解反应动力学方程。对此类废水的处理具有很好的指导作用。

3结语

单纯从研究的角度来看，在垃圾渗滤液中高浓度氨氮处理技术方面，以上几种方法都具有很好的处理效果。但如何降低成本、减少二次污染、操作简单、运行稳定高效是能否实际推广应用的关键。

参考文献：

[1] Renou S，Givaudan J G，Poulain S，Dirassouyan F.Landfill leachate treatment：Review and opportunity [J].Journal of Hazardous Materials，2008（150）：468～493.

[2] 许国强，曾光明，殷志伟，等.氨氮废水处理技术现状及发展 [J].湖南有色金属，2002，18（2）：29～33.

[3] 魏婧娟，王凯，卢宁.MAP法预处理高氨氮垃圾渗滤液的试验研究 [J].工业用水与废水，2009，40（3）：27～29.

[4] 金龙，邹丛阳，陈梅.磷酸铵镁沉淀法去除垃圾渗滤液氨氮的研究 [J].苏州科技学院学报：工程技术版，2008，21（3）：24～26.

[5] 杜鸿章，房廉清，江义，等.焦化污水催化湿式氧化净化技术 [J].工业水处理，1999（6）：11～13.

[6] Jiang J.-Q，Panagoulopoulosa A，Bauer M，Pearce P.The application of potassium ferrate for sewage treatment [J].Journal of Environmental Management，2006，79（2）：215～220.

[7] Sharma V K.Potassium ferrate（VI）：an environmentally friendly oxidant [J].Advances in Environmental Research，2002，6（2）：143～156.

[8] 弓晓峰，雷婷，武和胜，等.高铁酸钾滤液处理垃圾渗滤液 [J].水处理技术，2008，34（6）：37～39.

[9] 张萍，刘强.生活垃圾卫生填埋场渗滤液脱氮处理技术 [J].环境卫生工程.2007，15（1）：28～31.

[10] 郭健，吴家前，冼萍，等.超低压反渗透膜处理垃圾渗滤液运行工艺的实验研究 [J].环境工程学报，2011，5（3）：553～556.

[11] 袁俊生，郎宇琪，张林栋，等.沸石法上业污水氨氮治理技术研究 [J].环境污染治理技术与设备，2002，3（12）：60～63.

[12] 胡晨燕，李光明，周仰原，等.电解生活垃圾焚烧厂渗滤液氨氮的动力学研究 [J].哈尔滨工业大学学报，2008，40（4）：656～660.endprint