利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法
2023-12-05 06:06:26
專利名稱：利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法
技術領域：
本發明屬於環境工程領域，特別涉及一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮 的方法。
背景技術：
迄今為止，汙水處理的過程就是汙染轉移的過程。汙水中的汙染物除部分隨出水排放、 部分經過生化過程轉變為無機物外，其餘的汙染物通過各種方式轉移到汙水處理的副產物-汙泥之中。
在汙泥不能被農用，而焚燒成本又較高的情況下，汙泥填埋是一種折中的選擇。它投 資少，容量大，見效快，通過將汙泥與周圍環境的隔絕，可以最大限度地避免汙泥對公眾 健康和環境安全造成威脅，既解決了汙泥的出路，又可以增加城市建設用地，是目前比較 適合中國國情尤其是廣大中小城巿的汙泥處置途徑之一。可以預測，在未來一個時期內， 填埋仍然是我國主要的汙泥處置方式之一。
汙泥填埋過程中會產生填埋氣體和滲濾液，滲濾液中含有大量的汙染物，如不能妥善 處理，必將對生態環境產生威脅。汙泥填埋場滲濾液中含有的有機物可以通過常規生物處 理的方式予以去除，但由於滲濾液中氨氮濃度很高，且水量不大，根據目前的小型試驗， 滲濾液中的氨氮濃度一般在150mg/L以上，有時達到1000mg/L，這種情況下，採用常規生 物處理方式往往對氨氮去除效果很差， 一般不能保證滲濾液經過處理後達到《汙水排入城 市下水道水質標準》(CJ3082-1999)和《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002) 中規定的氨氮〈35mg/L或者氨氮〈25mg/L的要求，氨氮濃度過高，會帶來一系列的環境問 題，比如水體富營養化。
目前去除氨氮的方法很多，主要包括
(1) 折點加氯法。該種方法的優點是可以有效去除廢水中的氨，但折點加氯法的缺點 是成本高，耗氯量大，且增加水中總固體含量。
(2) 空氣吹脫法:需要將pH值調到10.8 11.5的範圍內，否則效果不大，冬季受到 溫度影響效率降低。
(3) 生物法:增加生物好氧氧化時間，使達到硝化階段，技術可行，但是基建投資和 運行電費比常規法增加很多，同樣受到北方城市冬季低溫的影響而效率降低。
(4) 離子交換法受溫度和毒物的的影響小，運行成本低，佔地空間相對較小，性能 穩定可靠，操作簡單，易於管理，可再生利用。
由於汙泥填埋場滲濾液的汙物成分較複雜，氨氮濃度較高，因此將滲濾液中的氨氮去除 存在一定的難度。發明內容本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾 液中氨氮的方法。降低滲濾液處理後出水中的氨氮濃度，減小出水對生態安全、地下水的 威脅。本發明的技術方案概述如下一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法，包括如下步驟向汙泥填埋場滲濾液中加入粒徑為0. 45腿 0. 90誦的斜發沸石，攪拌2-4. 5小時。 優選的是所述攪拌時間為2. 5小時。本發明的有益效果為1、 操作簡便，性能穩定可靠，對汙泥滲濾液中氨氮去除效果較好。2、 易於管理，成本低，受外界條件影響小，拓展了沸石的實際應用範圍。3、 沸石可以再生，再生效果好。本發明方法中再生時使用鹼性氯化鈉溶液。
圖1為汙泥填埋場滲濾液採集裝置示意圖。 圖2為沸石吸附滲濾液中氨氮隨時間變化的關係曲線。
具體實施方式
本發明利用離子交換的原理，通過實驗驗證採用斜發沸石去除汙泥填埋場滲濾液中的 氨氮。下面通過具體實施例對本發明作進一步的說明。 實施例1一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法，包括如下步驟 向汙泥填埋場滲濾液中加入粒徑為0. 45mm 0. 90mm的斜發沸石，攪拌2. 5小時。 汙泥填埋場滲濾液採集方法汙泥取自天津某汙水處理廠脫水汙泥，含水率70%-80%。將汙泥裝入汙泥填埋場滲濾 液採集裝置——玻璃鋼模擬填埋柱中，柱內徑600mm，柱高1800mra ，頂部預留加樣口，底 部預留採樣口，採樣口距柱底200ram，見圖1 (圖中1為玻璃鋼模擬填埋柱的柱體，2為滲 濾液取樣管)。在模擬填埋柱底部填充石子O. 15 m高，細砂0.05 m ，將脫水汙泥裝填入 柱中，將柱填滿後，頂部用塑料布遮蓋，每周向填埋柱加蒸餾水500ml。每周加水前採樣， 然後將滲濾液放淨。採集的滲濾液氨氮濃度為115. 16mg/L。如果在沸石使用前對填埋場滲濾液進行常規物化或者生化處理，將會降低沸石的汙染 負荷，延長沸石的使用時間。 實施例2一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法，包括如下步驟 向汙泥填埋場滲濾液中加入粒徑為0. 45mm 0. 90mra的斜發沸石，攪拌2小時。 實施例3一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法，包括如下步驟 將汙泥填埋場滲濾液中加入粒徑為0. 45mrn 0. 90,的斜發沸石，攪拌4. 5小時。 實施例4 沸石種類選定
沸石種類的選取通過對斜發沸石和絲光沸石的全交換容量的測定來確定。沸石的全交 換容量通過對鈉型沸石的鈉離子和鈣離子的置換量來表示。將一定量的天然沸石放入燒杯 中，加入定量的0. 1 mol/L的氯化鈉溶液，在90° C攪拌24小時後天然沸石改型為鈉型沸 石。改型後的鈉型沸石用蒸餾水徹底洗淨，洗淨的鈉型沸石在6(T C下烘乾備用。 一定量 的鈉型沸石投加到定量的0. 1 mol/L氯化鉀溶液中，攪拌反應24小時後用0. 45Mm的濾膜 將兩相分離。分析濾液中的鈉離子和鈣離子的含量，計算沸石的全交換容量。
斜發沸石的實驗結果表明，該種斜發沸石有著優良的吸附交換性能，其全交換容量為 1.03,1/L (14. 42mg NH4+-N/g)。
絲光沸石的實驗結果表明，該種絲光沸石也有良好的吸附交換性能，其全交換容量為 0. 86咖ol/L (12. 04mg NH4+-N/g)。
綜合考慮沸石的吸附量、沸石強度、滲濾液處理過程中的幹擾，選取斜發沸石處理滲 濾液中的氨氮。
實施例5
確定斜發沸石的最佳粒徑
選擇粒徑分別為ail >40目(<0.45腿)，CLI2 40 20目(0. 45mm 0. 90面)，CLI3 0. 90mm)的沸石顆粒，各取5. 0g放入250ml的錐形瓶中，加入100. Oml汙泥填埋 場滲濾液，pH在6.0左右，用六聯攪拌機充分攪拌，反應48小時，停止攪拌，取部分水 樣，用離心機以2500 r/min轉速離心5 min，取上清液，用0. 45 u m的濾膜將兩相分離， 測定濾液中的氨氮濃度。
天然沸石的粒徑對氨氮的去除效果會產生影響。沸石的粒徑越小，沸石的吸附交換量 越大， 一般建議沸石最小粒徑為0. 4 0. 5mm，當沸石的粒徑大於1. Omm時，其吸附交換容 量會明顯下降。
選取氨氮濃度為57. 17mg-N/L的滲濾液，三種不同粒徑的沸石對汙泥滲濾中氨氮的吸 附能力見表l。
表l三種粒徑沸石對滲濾液中氨氮去除量
平衡濃度(mg-N/L)氨氮吸附量(mg-N/g)
aii16. 030. 828
CLI29. 620. 951
CLI32.971.084
綜合考慮沸石的吸附量、沸石強度、滲濾液處理過程中的水頭損失，選取沸石粒徑為
CLI2 (0.45-0.90ram)，在該粒徑範圍內的沸石具有較好的代表性，適合在工程中應用。實施例6確定最佳接觸時間斜發沸石對氨氮的吸附交換效果受接觸時間的影響，在反應達到平衡以前，接觸時間 越長，去除效率越高。不同濃度的汙泥滲濾液100.0ml， pH在6.0左右，與5.0克的天然 沸石CLI2在400ml的燒杯中發生吸附交換反應。在振蕩攪拌不同的反應時間後，用0. 45Mm 的濾膜將兩相分離，測定濾液中的氨氮濃度。見表2。表2沸石隨時間變化的吸附數據沸石對氨氮濃度沸石對氨氮濃度沸石對氨氮濃度沸石對氨氮濃度時間(h)為11.12mg /L的為23. 3mg/L的溶為57. 17mg /L的為115. 16mg/L的溶液的吸附量液的吸附量溶液的吸附量溶液的吸附量0. 50. 0960. 170. 3610. 6911.00. 1430. 2810. 5611. 1211.50. 1610. 3000. 6711.3222. 50. 1660. 3360, 8341. 5553.50. 1760. 3540. 8721.6114. 50. 1820. 3710. 9111. 6565. 50. 1960. 3970. 9371. 7216.50.2020. 4020. 9511. 740結果見圖2。從圖中可以看出，天然斜發沸石去除滲濾液中氨氮的反應平衡時間大約是2.5小時。實施例7沸石再生已吸附交換氨氮飽和的天然沸石床經過再生後能夠重新使用。選取pH=ll 12的氯化 鈉溶液為再生液，pH值用氫氧化鈉溶液調節。再生液從沸石床的上方進入，流速分別為5 和10 BV/h。對再生液的流出液進行連續採樣分析，當出口氨氮濃度小於0. 5 mg NH4+ - N/L， 可以認為天然沸石床的再生己完成。
權利要求
1. 一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法，其特徵在於包括如下步驟向汙泥填埋場滲濾液中加入粒徑為0.45mm～0.90mm的斜發沸石，攪拌2-4.5小時。
2. 根據權利要求1所述的一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法，其 特徵在於所述攪拌時間為2. 5小時。
全文摘要
本發明公開了一種利用天然沸石去除汙泥填埋場滲濾液中氨氮的方法，包括如下步驟向汙泥填埋場滲濾液中加入粒徑為0.45mm～0.90mm的斜發沸石，攪拌2-4.5小時。本發明的方法操作簡便，性能穩定可靠，對汙泥滲濾液中氨氮去除效果較好；易於管理，成本低，受外界條件影響小，拓展了沸石的實際應用範圍；沸石可以再生，再生效果好。
文檔編號C02F1/28GK101264952SQ20081005290
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月25日 優先權日2008年4月25日
發明者劉石軍, 曹仲宏, 曹豔芳, 王洪雲, 王玉秋, 趙樂軍 申請人:天津市市政工程設計研究院