CN101264952A - 利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法，包括如下步骤：向污泥填埋场渗滤液中加入粒径为0.45mm～0.90mm的斜发沸石，搅拌2－4.5小时。本发明的方法操作简便，性能稳定可靠，对污泥渗滤液中氨氮去除效果较好；易于管理，成本低，受外界条件影响小，拓展了沸石的实际应用范围；沸石可以再生，再生效果好。

Description

利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法

技术领域

本发明属于环境工程领域，特别涉及一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法。

背景技术

迄今为止，污水处理的过程就是污染转移的过程。污水中的污染物除部分随出水排放、部分经过生化过程转变为无机物外，其余的污染物通过各种方式转移到污水处理的副产物-污泥之中。

在污泥不能被农用，而焚烧成本又较高的情况下，污泥填埋是一种折中的选择。它投资少，容量大，见效快，通过将污泥与周围环境的隔绝，可以最大限度地避免污泥对公众健康和环境安全造成威胁，既解决了污泥的出路，又可以增加城市建设用地，是目前比较适合中国国情尤其是广大中小城市的污泥处置途径之一。可以预测，在未来一个时期内，填埋仍然是我国主要的污泥处置方式之一。

污泥填埋过程中会产生填埋气体和渗滤液，渗滤液中含有大量的污染物，如不能妥善处理，必将对生态环境产生威胁。污泥填埋场渗滤液中含有的有机物可以通过常规生物处理的方式予以去除，但由于渗滤液中氨氮浓度很高，且水量不大，根据目前的小型试验，渗滤液中的氨氮浓度一般在150mg/L以上，有时达到1000mg/L，这种情况下，采用常规生物处理方式往往对氨氮去除效果很差，一般不能保证渗滤液经过处理后达到《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定的氨氮＜35mg/L或者氨氮＜25mg/L的要求，氨氮浓度过高，会带来一系列的环境问题，比如水体富营养化。

目前去除氨氮的方法很多，主要包括：

(1)折点加氯法。该种方法的优点是可以有效去除废水中的氨，但折点加氯法的缺点是成本高，耗氯量大，且增加水中总固体含量。

(2)空气吹脱法：需要将pH值调到10.8～11.5的范围内，否则效果不大，冬季受到温度影响效率降低。

(3)生物法：增加生物好氧氧化时间，使达到硝化阶段，技术可行，但是基建投资和运行电费比常规法增加很多，同样受到北方城市冬季低温的影响而效率降低。

(4)离子交换法：受温度和毒物的的影响小，运行成本低，占地空间相对较小，性能稳定可靠，操作简单，易于管理，可再生利用。

由于污泥填埋场渗滤液的污物成分较复杂，氨氮浓度较高，因此将渗滤液中的氨氮去除存在一定的难度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法。降低渗滤液处理后出水中的氨氮浓度，减小出水对生态安全、地下水的威胁。

本发明的技术方案概述如下：

一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法，包括如下步骤：向污泥填埋场渗滤液中加入粒径为0.45mm～0.90mm的斜发沸石，搅拌2-4.5小时。

优选的是所述搅拌时间为2.5小时。

本发明的有益效果为：

1、操作简便，性能稳定可靠，对污泥渗滤液中氨氮去除效果较好。

2、易于管理，成本低，受外界条件影响小，拓展了沸石的实际应用范围。

3、沸石可以再生，再生效果好。本发明方法中再生时使用碱性氯化钠溶液。

附图说明

图1为污泥填埋场渗滤液采集装置示意图。

图2为沸石吸附渗滤液中氨氮随时间变化的关系曲线。

具体实施方式

本发明利用离子交换的原理，通过实验验证采用斜发沸石去除污泥填埋场渗滤液中的氨氮。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法，包括如下步骤：

向污泥填埋场渗滤液中加入粒径为0.45mm～0.90mm的斜发沸石，搅拌2.5小时。

污泥填埋场渗滤液采集方法：

污泥取自天津某污水处理厂脱水污泥，含水率70％-80％。将污泥装入污泥填埋场渗滤液采集装置——玻璃钢模拟填埋柱中，柱内径600mm，柱高1800mm，顶部预留加样口，底部预留采样口，采样口距柱底200mm，见图1(图中1为玻璃钢模拟填埋柱的柱体，2为渗滤液取样管)。在模拟填埋柱底部填充石子0.15m高，细砂0.05m，将脱水污泥装填入柱中，将柱填满后，顶部用塑料布遮盖，每周向填埋柱加蒸馏水500ml。每周加水前采样，然后将渗滤液放净。

采集的渗滤液氨氮浓度为115.16mg/L。

如果在沸石使用前对填埋场渗滤液进行常规物化或者生化处理，将会降低沸石的污染负荷，延长沸石的使用时间。

实施例2

一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法，包括如下步骤：

向污泥填埋场渗滤液中加入粒径为0.45mm～0.90mm的斜发沸石，搅拌2小时。

实施例3

一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法，包括如下步骤：

将污泥填埋场渗滤液中加入粒径为0.45mm～0.90mm的斜发沸石，搅拌4.5小时。

实施例4

沸石种类选定

沸石种类的选取通过对斜发沸石和丝光沸石的全交换容量的测定来确定。沸石的全交换容量通过对钠型沸石的钠离子和钙离子的置换量来表示。将一定量的天然沸石放入烧杯中，加入定量的0.1mol/L的氯化钠溶液，在90℃搅拌24小时后天然沸石改型为钠型沸石。改型后的钠型沸石用蒸馏水彻底洗净，洗净的钠型沸石在60℃下烘干备用。一定量的钠型沸石投加到定量的0.1mol/L氯化钾溶液中，搅拌反应24小时后用0.45μm的滤膜将两相分离。分析滤液中的钠离子和钙离子的含量，计算沸石的全交换容量。

斜发沸石的实验结果表明，该种斜发沸石有着优良的吸附交换性能，其全交换容量为1.03mmol/L(14.42mg NH₄ ⁺-N/g)。

丝光沸石的实验结果表明，该种丝光沸石也有良好的吸附交换性能，其全交换容量为0.86mmol/L(12.04mg NH₄ ⁺-N/g)。

综合考虑沸石的吸附量、沸石强度、渗滤液处理过程中的干扰，选取斜发沸石处理渗滤液中的氨氮。

实施例5

确定斜发沸石的最佳粒径

选择粒径分别为CLI1＞40目(＜0.45mm)，CLI2 40～20目(0.45mm～0.90mm)，CLI3＜20目(＞0.90mm)的沸石颗粒，各取5.0g放入250ml的锥形瓶中，加入100.0ml污泥填埋场渗滤液，pH在6.0左右，用六联搅拌机充分搅拌，反应48小时，停止搅拌，取部分水样，用离心机以2500r/min转速离心5min，取上清液，用0.45μm的滤膜将两相分离，测定滤液中的氨氮浓度。

天然沸石的粒径对氨氮的去除效果会产生影响。沸石的粒径越小，沸石的吸附交换量越大，一般建议沸石最小粒径为0.4～0.5mm，当沸石的粒径大于1.0mm时，其吸附交换容量会明显下降。

选取氨氮浓度为57.17mg-N/L的渗滤液，三种不同粒径的沸石对污泥渗滤中氨氮的吸附能力见表1。

表1  三种粒径沸石对渗滤液中氨氮去除量

综合考虑沸石的吸附量、沸石强度、渗滤液处理过程中的水头损失，选取沸石粒径为CLI2(0.45-0.90mm)，在该粒径范围内的沸石具有较好的代表性，适合在工程中应用。

实施例6

确定最佳接触时间

斜发沸石对氨氮的吸附交换效果受接触时间的影响，在反应达到平衡以前，接触时间越长，去除效率越高。不同浓度的污泥渗滤液100.0ml，pH在6.0左右，与5.0克的天然沸石CLI2在400ml的烧杯中发生吸附交换反应。在振荡搅拌不同的反应时间后，用0.45μm的滤膜将两相分离，测定滤液中的氨氮浓度。见表2。

表2沸石随时间变化的吸附数据

结果见图2。

从图中可以看出，天然斜发沸石去除渗滤液中氨氮的反应平衡时间大约是2.5小时。

实施例7

沸石再生

已吸附交换氨氮饱和的天然沸石床经过再生后能够重新使用。选取pH＝11～12的氯化钠溶液为再生液，pH值用氢氧化钠溶液调节。再生液从沸石床的上方进入，流速分别为5和10BV/h。对再生液的流出液进行连续采样分析，当出口氨氮浓度小于0.5mg NH₄ ⁺-N/L，可以认为天然沸石床的再生已完成。

Claims (2)

1.一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法，其特征在于包括如下步骤：向污泥填埋场渗滤液中加入粒径为0.45mm～0.90mm的斜发沸石，搅拌2-4.5小时。

2.根据权利要求1所述的一种利用天然沸石去除污泥填埋场渗滤液中氨氮的方法，其特征在于所述搅拌时间为2.5小时。

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