沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的研究

沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的研究蒋建国陈嫣邓舟王伟赵勤提要为了既有效地解决渗滤液中高浓度NH3一N的问题又降低渗滤液处理的成本，探讨了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中NH3一N的效果及可行性。小试研究结果表明：每克沸石具有吸附l5．5mgNH3一N的极限潜力，当沸石粒径为30～16目时，氨氮去除率达到了78．5％，且在吸附时间、投加量及沸石粒径相同的情况下，进水氮氮浓度越大，吸附速率越大，沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。关键词沸石垃圾渗滤液氨氮吸附目前，生物处理是渗滤液处理一种必不可少的主体处理方法-2]，但渗滤液中高浓度氨氮使其CoD／NH一N或BoD／NH一N的比例对生物处理而言严重失调[卜，往往容易对生物处理工艺产生毒害而导致处理效率的下降，所以传统的生物处理工艺难以有效地去除氨氮。目前，吹脱法是用于去除渗滤液中氨氮的主要物理方法，但由于吹脱工艺的运行成本较高且会造成环境的二次污染，因此，探讨了采用吸附工艺去除渗滤液中氨氮的可行性。吸附处理首先应确定经济合理且处理效果良好的吸附剂。在对目前废水处理中得到应用的多种吸附剂的吸附性能、处理效果、运行成本等作比较分析的基础上1]，选择较为廉价的沸石作为吸附剂。目前，国内尚无用沸石处理渗滤液的研究报道，沸石一般被用于处理低浓度含氨废水[l9]或含微量重金属的废水1。本研究的目的就是要考察利用沸石处理渗滤液高浓度氨氮的可行性及其处理效果。1试验材料与方法1．1垃圾渗滤液的特征本次试验所用的渗滤液取自北京北神树垃圾填埋场。该填埋场运行近5年，垃圾渗滤液全部采取喷灌式方法回灌，渗滤液回灌加快了垃圾降解速度，使渗滤液较快地转变为中性或弱碱性溶液，且其BOD／COD的值和COD值均较低[]。所取水样的水质情况见表1。1．2沸石吸附剂的特征沸石是呈架状结构的多孔性含水铝硅酸盐晶体的总称，有自然界天然存在的矿物，也有人工合成的6给水排水Vo1．29No．32003表1北神树垃圾填埋场渗滤液水质CoDNHNSS色度指标pH／mg／L／mg／L／mg／L|浓度39271045776007．8～8．2晶体。其化学通式通常可以表示为：M·Nv·【Al(十2v)Si(十2v)02j·H2O其中，为碱金属离子M的个数，v为碱土金属离子N的个数，表示硅铝离子个数之和，表示水分子数。沸石由于其独特的内部结构，而具有优越的吸附、阳离子交换等性能。本试验采用的吸附剂为浙江缙云天然沸石矿的斜发沸石，粒径分别为<4mm和5～6mm。其性质及成分分析分别见表2和表3。表2缙云斜发沸石主要物理化学性质莫氏硬度孔径／1O一m比表面积／cm／g热稳定性／℃硅铝比3～43．5～4230——320750．25～5．25表3缙云斜发沸石的成分分析成分Sl02Tl02A1203Fe203MnOMgO比例／％66．21O．1310．99O．960．04O．53成分CaONa2OK2OH2O烧失量比例／％2．982．22O．926．4513．831．3试验方法本阶段吸附试验采取静态吸附法。试验内容主要包括：饱和吸附量的测定试验、沸石粒径对吸附效果的影响试验、进水氨氮浓度对沸石吸附效果的影响等。试验主要分析项目为氨氦浓度，采用钠氏试剂比色法进行测定。对于原水，由于水样色度较大维普资讯http://www.cqvip.com且含干扰物质较多，所以在比色之前对水样进行预蒸馏。2试验结果及分析2．1饱和吸附量测定试验结果吸附剂的颗粒越大，达到吸附平衡的时间越长[，，¨]，因此为了在较短的时间内得到试验结果，将粒径<4mm的沸石颗粒碾碎磨细。取其中粒径在30～16目的细颗粒进行试验。将一定量的沸石细颗粒放入500mL烧杯中，加入400mL渗滤液，用六联搅拌机充分搅拌。每隔一段时间，停止搅拌，静置15min，取上清液，测定溶液中剩余的氨氮浓度。直至相邻两个时间间隔内单位质量沸石的吸附速度小于1mg／h，即认为达到吸附平衡，停止试验。试验结果见表4。表4饱和吸附量测定试验结果沸石投加量平衡吸附量吸附速度氨氮去除率／g／L／mgNH3一N／g沸石／mgNH3一N／(g沸石·h)／％50l1．120．18553．21008．200．25678．52004．800．1591．83003．310．13895．O不同投加量的沸石的吸附过程见图l。从以上试验所得的吸附等温线见图2。将试验数据分别按求不同的吸附公式的常数作图，其中，吸附试验的数据对于Langmuir公式符合得很好，见图3。由图3求(／)0·0155mg／mg，6==0．005L／mg(64．706为图3曲线的斜率，12482为图3曲线的截距)。得到本试验中沸石吸附氨氮的等温吸附公式为：6(／m)。C0．005×0．0155C1+bC一1-I'-0．005C：mgNH3一N／g沸石0005C