MAP法与壳聚糖、PAC复配处理垃圾渗滤液的实验研究

摘要:采用烧杯混凝实验研究了磷酸铵镁沉淀法脱除垃圾渗滤液中氨氮的特点.结果表明，对于李坑垃圾渗滤液，MAP法最佳作用pH范围在8.5~9.5之间。当Mg2+:PO43-:NH4+投配摩尔为1.2:1:0.9，即MgCl2•6H2O和Na2HPO4•12H2O的投加量分别为19.61g/L和25.90g/L时，在渗滤液pH=9.0条件下，可获得最为经济有效的脱氮效果，可使出水剩余NH4+-N浓度降至60mg/L左右，剩余PO43—P在30mg/L以下。MAP法与壳聚糖、PAC三元复配处理李坑垃圾渗滤液效果明显，达到良好的协同效应，可使COD去除率达50%以上，脱色率和NH4+-N去除率均达到98%以上。
关键词：垃圾渗滤液，氨氮，混凝，磷酸铵镁
随着垃圾填埋时间的延长，垃圾渗滤液中的氨氮有逐渐升高的趋势，填埋时间超过10年的垃圾渗滤液氨氮浓度可以达到几千毫克升，甚至可以达到上万毫克升。即使封场50年后，垃圾填埋场仍然会产生含高浓度NH4+-N的渗滤液。因此，垃圾渗滤液如果没有得到有效的处理而与流进地表水或渗入地下水中，会引起严重污染而危害周边环境，甚至会危害人类健康。寻找简单、有效、经济的脱氮方法，对于防治垃圾渗滤液的污染问题有积极的意义。
垃圾渗滤液中的氨氮可通过投加含Mg2+和PO43-的化学药剂与废水中NH4+发生化学反应生成磷酸铵镁（MAP）沉淀，而使渗滤液中氨氮得以脱除。MAP用途广泛，可作阻火剂、水泥粘合剂、磷酸盐工业的粗原料或干污泥的添加剂[1,2]等。另外，磷酸铵镁中含有与土壤施肥相似的组成成分N、P和Mg，在农业上更因其溶解和释放速度低、作物利用率高、对环境污染程度小而被称为“21世纪的肥料”。Li等（2003）[3]将MAP法脱除垃圾渗滤液中氨氮的污泥制成肥料，并用于蔬菜盆种实验，发现使用该肥料蔬菜长势要比施用氮/磷肥的蔬菜长势好。
近年来，国内外有学者关于MAP法应用于垃圾渗滤液的脱氮进行了研究。在国际上，香港的LiX.Z.[4]、土耳其的Ozturk[5]、土耳其的Calli[6]等为代表，对MAP法脱除垃圾渗滤液中氨氮进行了实验研究，都获得良好的脱氮效果。国内方面，以尚爱安[7]、李泗清[8]、王汉道[9]等，认为MAP法脱除垃圾渗滤液中的氨氮具有高效性。且MAP法脱氮操作简便、设备简单，因此将MAP法应用于含高浓度NH4+-N的垃圾渗滤液脱氮处理具有良好前景。
本研究采用MAP法脱除垃圾渗滤液的NH4+-N，通过投加MgCl2•6H2O和Na2HPO4•12H2O来提供MAP法所需的Mg2+和PO43-。并尝试与壳聚糖和PAC絮凝剂进行复配，以达到对垃圾渗滤液的最佳处理效果。实验用垃圾渗滤液取自广州市李坑垃圾填埋场，为了便于比较，实验用渗滤液一次性取样混匀，5℃冷藏待用，具体水质见表1。
表1实验用垃圾渗滤液的水质

1材料与方法
1.1实验材料与仪器
壳聚糖(自制，脱乙酰度为68%)；聚合氯化铝(PAC)，固体粉末，Al2O3含量：25~29％，使用前用蒸馏水将PAC配20%的水溶液；1mol/LNaOH水溶液；1mol/L的HCl水溶液；MgCl2•6H2O(分析纯)、Na2HPO4•12H2O（分析纯）均配成质量浓度为50%的水溶液备用。
六联絮凝搅拌机；XJ－1型COD消解装置；Hach2000N激光散射浊度仪；PHS-2C精密酸度计；UNICOMUV-2000紫外分光光度计。
1.2实验方法
（1）絮凝实验程序
在快速搅拌下(320r/min)向1000mL水样中加入各药剂，搅拌1.5min后，在160r/min下搅拌4min，80r/min下搅拌4min，静沉15min，于液面下约5cm处取上清液，测定上清液的各水质指标。
（2）氨氮、COD、色度的测定
氨氮、COD、色度分别采用纳氏试剂光度法、消解法、稀释倍数法进行测定[10]。
2结果与讨论
2.1MAP法脱除李坑垃圾渗滤液中氨氮
影响MAP法脱氮效果的主要影响因素是Mg2+:PO43-:NH4+的摩尔比和水体pH值[11]。因此，通过烧杯实验确定脱除李坑垃圾渗滤液中氨氮所需的两种药剂的最佳投配比和最佳pH值作用范围。从表1的数据可知，李坑垃圾渗滤液中所含TP和Mg2+浓度分别只有2.1mg/L和0.65mg/L，相对于NH4+-N浓度超过1000mg/L来说，浓度甚小，对NH4+-N脱除的影响微乎其微，因此在用MAP法脱氮的实验可以不考虑渗滤液本身所含的PO43-和Mg2+的量。
（1）pH值对MAP法脱除李坑渗滤液中氨氮的影响