沸石垃圾處理技術(shù)來啦！氨氮去除率可達(dá) 92%！遠(yuǎn)超國標(biāo)！

天外來客142857 2022-06-17 發(fā)布于北京

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隨著我國城鎮(zhèn)化步伐的推進(jìn)，城市生活垃圾的組成越來越復(fù)雜，產(chǎn)量也在不斷上升。垃圾填埋作為城市垃圾的主要處置技術(shù)，目前應(yīng)用十分普遍。當(dāng)前，我國90%以上的城市垃圾均使用填埋技術(shù)進(jìn)行處理，如果填埋場(chǎng)的防護(hù)措施不當(dāng)，產(chǎn)生的滲濾液極易造成當(dāng)?shù)赝寥篮偷叵滤奈廴荆虼诉x擇良好的襯里材料至關(guān)重要。沸石憑借自身獨(dú)特的孔穴結(jié)構(gòu)與功能性，將其應(yīng)用于垃圾填埋中，可以有效吸附惡臭氣味，同時(shí)增強(qiáng)垃圾滲濾液中氨氮的去除效果，目前已逐步成功應(yīng)用于國內(nèi)外部分垃圾填埋場(chǎng)中。

垃圾滲濾液的危害

城市生活垃圾的處理已經(jīng)成為當(dāng)今我國城市發(fā)展面臨的一個(gè)棘手問題。不同的處理方式對(duì)環(huán)境的影響差異很大。有研究表明，運(yùn)用GC-MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液中有機(jī)污染物成分進(jìn)行分析，共檢測(cè)出垃圾滲濾液中主要有機(jī)污染物63種，可信度在60%以上的有34種。其中，烷烯烴6種，羧酸類19種，酯類5種，醇、酚類10種，醛、酮類10種，酰胺類7種，芳烴類1種，其他5種。其中已被確認(rèn)為致癌物1種，促癌物、輔致癌物4種，致突變物1種，被列入我國環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”的有6種。

由于垃圾滲濾液成分極其復(fù)雜，水質(zhì)變化范圍大，有機(jī)負(fù)荷高，且含有大量具有難生物降解性、生物累積性和三致效應(yīng)的有毒有機(jī)污染物，其處理難度巨大。垃圾滲濾液作為一種高強(qiáng)度廢水，己經(jīng)被全球各國視為地表水及地下水的潛在污染源，如果得不到妥善處理，會(huì)穿透地表土及地下土層，對(duì)地下水體造成嚴(yán)重污染，同時(shí)散發(fā)出大量的臭氣，嚴(yán)重影響環(huán)境質(zhì)量。另外，垃圾滲濾液一旦排入水體中，對(duì)自然環(huán)境、人體等有極大的危害，特別是流動(dòng)緩慢的湖泊，容易引起氨氮水體中的藻類和微生物的大量繁殖，導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化。

沸石處理垃圾滲濾液效果更佳

沸石作為一種天然的強(qiáng)吸附材料，能夠有效去除垃圾滲濾液中的氨氮。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院研究人員杜龍龍?jiān)谖墨I(xiàn)中表示，通過對(duì)廚余垃圾中添加沸石，能夠證明其可以對(duì)廚余垃圾堆肥過程中消減臭氣有著巨大影響作用，其中沸石能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質(zhì)；梁美生等通過對(duì)沸石改性來吸附硫化氫，也取得了良好的效果。

使用沸石吸附法通常在中性或偏酸性條件下進(jìn)行，水中氨氮主要以NH4+的形式存在，有利于吸附和離子交換。蔣建國等采用靜態(tài)吸附法研究了沸石吸附法對(duì)垃圾滲濾液中的氨氮去除，小試結(jié)果表明：沸石對(duì)氨氮有較大的吸附量，每克沸石具有吸附15.5mg的極限潛力；當(dāng)沸石粒度為16~30目時(shí)，氨氮去除率達(dá)78.5%。在其他條件一定時(shí)，進(jìn)水氨氮濃度越大，吸附速率越大。天津科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院研究人員商平通過試驗(yàn)論證，垃圾滲濾液中氨氮去除在水樣pH值為6，改性沸石投加量為7g，吸附時(shí)間為20min時(shí)效果最佳，氨氮去除率可達(dá) 92.11%。

沸石處理垃圾滲濾液試驗(yàn)論證

垃圾在處理過程中，產(chǎn)生了大量的惡臭氣體，其中以氨氮和甲硫醇含量較高。由于氨氮和甲硫醇都屬于刺激性氣體，其嗅閥值很低，容易對(duì)人體皮膚、眼睛以及呼吸系統(tǒng)造成傷害；同時(shí)如前文所述，滲濾液中大量的氨氮也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。對(duì)此，沸石垃圾處理技術(shù)主要可達(dá)到吸附惡臭氣味、吸附液體中氨氮兩大目的。

吸附氣味

北京工商大學(xué)食品學(xué)院任連海，郝艷，王攀，通過以沸石為吸附劑，對(duì)餐廚垃圾處理過程中釋放出的惡臭氣體吸附性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，在浸漬濃度為15%，浸漬時(shí)間為 2.5h以及不同烘干溫度條件下的改性沸石，對(duì)其吸附效果的影響如下圖所示。

選取浸漬時(shí)間為2.5 h、烘干溫度為 70 ℃條件下，不同浸漬濃度的沸石，對(duì)其進(jìn)行混合氣體吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。

試驗(yàn)證明，當(dāng)烘干溫度為 70 ℃、浸漬時(shí)間為2.5 h和浸漬濃度為15%時(shí)，沸石對(duì)混合氣體的吸附效果達(dá)到最佳，此時(shí)甲硫醇和氨氣的吸附量分別為224.727和4.527mg/g，增幅為 79.3%和143%。

吸附氨氮含量

中國地質(zhì)大學(xué)的張曦等研究發(fā)現(xiàn)，沸石對(duì)氨氮有著較強(qiáng)的選擇吸附能力，最大吸附量達(dá)到11. 5mg/g；王浩等通過研究發(fā)現(xiàn)，沸石對(duì)氨氮的吸附量可達(dá)到1.624 mol/kg，其吸附過程符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。

沸石基本結(jié)構(gòu)圖

荊州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站劉松等人通過試驗(yàn)證明，在滲濾液處理過程中，沸石吸附氨氮效果除了與被吸附的物質(zhì)的特性有關(guān)外，還與投加量、溶液的 pH 值、反應(yīng)溫度和吸附時(shí)間有關(guān)。并且，通過試驗(yàn)證明，當(dāng)沸石投加量≥2g\ml時(shí)，有近32%的COD物質(zhì)被沸石吸附，繼續(xù)增加投加量，COD去除率趨于穩(wěn)定，說明在垃圾滲濾原液中有約30%的有機(jī)物易于被沸石吸附，同時(shí)處理水樣的最佳pH值為6，吸附震蕩時(shí)間為60min。

福建省高校綠色化工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宋衛(wèi)軍等人亦通過試驗(yàn)證明，當(dāng)沸石用量為4.0g\mL 時(shí)， CTAB和殼聚糖改性沸石對(duì)滲濾液色度的去除率達(dá)分別達(dá)到75%和70%。

當(dāng)前，對(duì)高氨氮垃圾滲濾液的處理已成為我國垃圾滲濾液處理面臨的重要問題之一，開發(fā)實(shí)用可行的氨氮去除技術(shù)是解決垃圾滲濾液?jiǎn)栴}的一個(gè)關(guān)鍵。沸石能夠強(qiáng)效吸附處理垃圾滲濾液中的氨氮，具有時(shí)間短、去除率高、耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性等明顯優(yōu)勢(shì)，因此目前已被逐步應(yīng)用于垃圾處理項(xiàng)目中，并日臻走向成熟。未來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，垃圾滲濾液的污染和危害被廣泛認(rèn)知，采取高效、可靠的沸石垃圾處理技術(shù)，可以快速實(shí)現(xiàn)生活垃圾滲濾液的資源化利用，在降低和消除滲濾液危害的同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值的增長(zhǎng)，對(duì)于促進(jìn)我國生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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