沸石垃圾處理技術來啦！氨氮去除率可達 92%！遠超國標！

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，城市生活垃圾的組成越來越復雜，產量也在不斷上升。垃圾填埋作為城市垃圾的主要處置技術，目前應用十分普遍。當前，我國90%以上的城市垃圾均使用填埋技術進行處理，如果填埋場的防護措施不當，產生的滲濾液極易造成當地土壤和地下水的污染，因此選擇良好的襯里材料至關重要。沸石憑借自身獨特的孔穴結構與功能性，將其應用于垃圾填埋中，可以有效吸附惡臭氣味，同時增強垃圾滲濾液中氨氮的去除效果，目前已逐步成功應用于國內外部分垃圾填埋場中。

垃圾滲濾液的危害

城市生活垃圾的處理已經成為當今我國城市發(fā)展面臨的一個棘手問題。不同的處理方式對環(huán)境的影響差異很大。有研究表明，運用GC-MS聯用技術對垃圾滲濾液中有機污染物成分進行分析，共檢測出垃圾滲濾液中主要有機污染物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雜，水質變化范圍大，有機負荷高，且含有大量具有難生物降解性、生物累積性和三致效應的有毒有機污染物，其處理難度巨大。垃圾滲濾液作為一種高強度廢水，己經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，會穿透地表土及地下土層，對地下水體造成嚴重污染，同時散發(fā)出大量的臭氣，嚴重影響環(huán)境質量。另外，垃圾滲濾液一旦排入水體中，對自然環(huán)境、人體等有極大的危害，特別是流動緩慢的湖泊，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吸附材料，能夠有效去除垃圾滲濾液中的氨氮。中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院研究人員杜龍龍在文獻中表示，通過對廚余垃圾中添加沸石，能夠證明其可以對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；梁美生等通過對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垃圾滲濾液中的氨氮去除，小試結果表明：沸石對氨氮有較大的吸附量，每克沸石具有吸附15.5mg的極限潛力；當沸石粒度為16~30目時，氨氮去除率達78.5%。在其他條件一定時，進水氨氮濃度越大，吸附速率越大。天津科技大學海洋科學與工程學院研究人員商平通過試驗論證，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，吸附時間為20min時效果最佳，氨氮去除率可達 92.11%。

沸石處理垃圾滲濾液試驗論證

垃圾在處理過程中，產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，容易對人體皮膚、眼睛以及呼吸系統(tǒng)造成傷害；同時如前文所述，滲濾液中大量的氨氮也會導致嚴重的環(huán)境污染問題。對此，沸石垃圾處理技術主要可達到吸附惡臭氣味、吸附液體中氨氮兩大目的。

吸附氣味

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

選取浸漬時間為2.5 h、烘干溫度為 70 ℃條件下，不同浸漬濃度的沸石，對其進行混合氣體吸附實驗，結果如下圖所示。

試驗證明，當烘干溫度為 70 ℃、浸漬時間為2.5 h和浸漬濃度為15%時，沸石對混合氣體的吸附效果達到最佳，此時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

中國地質大學的張曦等研究發(fā)現，沸石對氨氮有著較強的選擇吸附能力，最大吸附量達到11. 5mg/g；王浩等通過研究發(fā)現，沸石對氨氮的吸附量可達到1.624 mol/kg，其吸附過程符合一級反應動力學方程。

沸石基本結構圖

荊州市環(huán)境監(jiān)測中心站劉松等人通過試驗證明，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的特性有關外，還與投加量、溶液的 pH 值、反應溫度和吸附時間有關。并且，通過試驗證明，當沸石投加量≥2g\ml時，有近32%的COD物質被沸石吸附，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%的有機物易于被沸石吸附，同時處理水樣的最佳pH值為6，吸附震蕩時間為60min。

福建省高校綠色化工技術重點實驗室宋衛(wèi)軍等人亦通過試驗證明，當沸石用量為4.0g\mL 時， CTAB和殼聚糖改性沸石對滲濾液色度的去除率達分別達到75%和70%。

當前，對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)實用可行的氨氮去除技術是解決垃圾滲濾液問題的一個關鍵。沸石能夠強效吸附處理垃圾滲濾液中的氨氮，具有時間短、去除率高、耐沖擊負荷強、經濟性等明顯優(yōu)勢，因此目前已被逐步應用于垃圾處理項目中，并日臻走向成熟。未來，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，垃圾滲濾液的污染和危害被廣泛認知，采取高效、可靠的沸石垃圾處理技術，可以快速實現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實現經濟效益和社會價值的增長，對于促進我國生態(tài)文明建設和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

素材整理自：知網、萬方、維普、Base等

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