去除垃圾渗滤液中氨氮的方法有很多, 例如吹脱法、折点加氯法、离子交换法、生物化学法和化学沉淀法等。但并不是所有方法都比较实用, 例如, 由于吹脱技术的相对落后, 在使用这种方法去除垃圾渗滤液中的氨氮, 会产生大量具有异味或者是有毒性的气体, 而吹脱法在实际的操作中很容易造成堵塞, 在滤化了水源的同时污染了空气, 因此, 这种方法产生的结果并不乐观;相反地, 化学沉淀法, 就不会存在二次污染的问题, 使用起来也十分容易, 一直被人们广泛使用。而其余的方法由于造价过高或者是去除效果不明显的缺点, 被使用的频率也不高。
化学沉淀法是通过化学药剂与垃圾渗滤液中的氨氮反应, 形成沉淀物, 来达到去除垃圾渗滤液中氨氮的效果的。常用的化学药剂主要有镁盐与磷酸盐以及一些可以通过反应同时得到镁盐和磷酸盐的药剂, 这些药剂的市场价格通常比较低廉, 例如:Na2HPO4·12H2O, 其反应提供PO43-的能力要远远强于一般的磷酸盐, 所以, 在接下来的试验中均采用Na2HPO4·12H2O来作为磷源添加物。
参与反应的化学方程式如下图所示:
Mg Cl2·6H2O+Na2HPO4·12H2O+NH4+→Mg NH4PO4·6H2O↓+2Na Cl
Mg O+H3PO4+NH4+→Mg NH4PO4·6H2O↓+H20
Mg SO4·7H2O+Na H2PO4·2H2O+NH4+→Mg NH4PO4·6H2O↓+Na SO4
Mg HPO4·7H2O+Na H2PO4→Mg NH4PO4·6H2O↓
通过化学反应方程式我们可以看出, 要生成磷酸铵镁 (简称MAP) , 只需要按照:
N (Mg2+) :n (NH4+) :n (po43-) =1:1:1
这个比例进行调配, 在常温下保持每分钟一百次的频率搅拌十五分钟, 控制PH值保持在9.0上, 然后开始测定反应后, 上清液中氨氮的含量, 最后确定反应的时间。由于化学沉淀法是通过化学反应来去除垃圾渗滤液中的氨氮含量的, 所以, 随着反应时间的加长, 化学药剂的含量也会越来越少, 除去效果也就会随之降低。
本次实验中除了使用Na2HPO4·12H2O作为除去垃圾渗滤液中氨氮的化学药剂以外, 还使用了硫化镁、二氯化镁、氧化镁等药剂同时进行去除垃圾渗滤液中氨氮的试验, 然后将实验结果进行比较后得出以下结论:
初始氨氮浓度相同的垃圾渗滤液中, 进行氨氮去除的实验。Na2HPO4·12H2O去除垃圾过滤液中氨氮的效果最好, 氨氮残留量只有百分之十, 去除率接近百分之九十。是去除效果最好的化学药剂, Na2HPO4·2H2O和二氯化镁的组合虽然与其相比, 去除率差距很小, 但是由于Na2HPO4·2H2O在价钱上并没有Na2HPO4·12H2O实惠, 而且来源并不广泛。因此, 我们在使用化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮的时候, 主要采用Na2HPO4·12H2O这种化学药剂来实现。
对于实验结果的分析, 主要从反应时间、反应温度、搅拌速度以及渗滤液中其他成分对实验结果的影响。
(1) 反应时间对实验结果的影响
通过上文中的实验结果, 我们可以得知, 在Mg:P:N的比例为1:1:1的时候, 其余条件不变, 调整搅拌时间。
我们不难发现, 在反应开始前十分钟, 对于垃圾渗滤液中的氨氮清除效果已经很明显, 但十分钟以后效果就开始逐渐减弱了。由此可见, 在使用使用化学沉淀法对垃圾渗滤液中的氨氮进行清除时, 并不是反应的时间越长越好, 只有反应开始的前十分钟才能保证去除达到最佳效果。
(2) 搅拌速度对实验结果的影响
我们在实验过程中, 分别按照每分钟一百转、每分钟一百五十转、每分钟两百转、每分钟三百转的搅拌频率对脱除氨氮的情况进行了记录。
通过记录我们可以得知, 无论使用以哪一种搅拌频率进行搅拌, 其脱除氨氮的情况都并无太大差异。所以, 搅拌速度对脱除氨氮的效果影响并不明显。
(3) 反应温度对实验结果的影响
为了研究反应温度对脱除垃圾渗滤液中氨氮效果的影响程度, 我们将其混合物的温度进行了一定调整, 而从实验结果来看, 温度在零到六十度之间时, 脱除效果并没有什么明显变化;当温度到达六十度以上时, 氨氮的剩余量突然加大。这主要是由于磷酸铵镁的稳定性差, 在高温的作用下会分解, 使得上清液氨氮的浓度增加。
由于高温下去除垃圾渗滤液中氨氮的效果并不好, 所以, 在实际的操作中还是采用常温状态下, 进行氨氮的去除。
(4) PH浓度对实验结果的影响
为了考察PH浓度对实验结果的影响, 我们在实验中调整了反应物的PH浓度, 实验证明, PH在八点五到九点五之间的时候, 氨氮的去除效果相对较好, 当PH到九的时候, 去除效果可以达到最佳, 去除率高达百分之九十八, 这说明反应已经进入了饱和状态。当PH值小于七时, 结果显示氨氮的去除效果不明显, 氨氮浓度前后变化不大;PH值大于十的时候, 大难去除效率明显降低, 而其生成物同时会消耗化学药剂中的镁离子, 不利于对氨氮的去除。
摘要：在使用化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮的试验中, 我们使用了多种化学药剂, 在保证初始渗滤液浓度、反应时间和反应条件一致的前提下, 将各种化学药剂去除垃圾渗滤液中氨氮的结果进行了详细记录。本文通过对实验结果进行分析, 通过实验找出影响化学沉淀法去除垃圾渗滤液中氨氮的因素都有哪些, 并讨论选用何种化学药剂才能达到最佳的去除效果。
关键词：挂靴沉淀法,垃圾渗滤液,MAP,氨氮
[1] 张会芳.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮[J].科研.2015 (60) .
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