垃圾滲濾液在不同介質(zhì)中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律

填埋是生活垃圾處理的主要方式之一，目前國(guó)內(nèi)外普遍利用此種方式對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行處理［1］。但由于其占地面積較大，對(duì)環(huán)境影響較明顯等原因，使得我國(guó)大部分內(nèi)陸城市選擇人員稀少的山谷進(jìn)行垃圾堆置處理;而海濱城市則選擇地價(jià)相對(duì)便宜的海濱地區(qū)進(jìn)行垃圾填埋。

由于技術(shù)、歷史等原因，我國(guó)建造的垃圾填埋場(chǎng)安全防護(hù)措施較為缺乏，造成垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的大量長(zhǎng)期泄漏，給地下環(huán)境造成巨大影響［2-4］。本文選擇我國(guó)某沿海城市垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，通過不同介質(zhì)的土柱實(shí)驗(yàn)，研究滲濾液在不同介質(zhì)條件(砂土與細(xì)砂，咸水與淡水)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

總氮與TOC作為滲濾液的重要污染物，二者在滲濾液中濃度較高，一旦發(fā)生滲濾液泄漏，給地下水環(huán)境造成嚴(yán)重危害。地下水環(huán)境對(duì)滲濾液中總氮與TOC的遷移轉(zhuǎn)化過程包括生物作用與非生物作用(以吸附為主)以及各種地質(zhì)條件的影響，這些影響又是相互關(guān)聯(lián)的、相互作用的、多樣的［5，6］。本文研究滲濾液中總氮、TOC在不同介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，為垃圾填埋場(chǎng)的選址及滲濾液泄漏后對(duì)地下水環(huán)境的污染程度的預(yù)測(cè)提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置為3個(gè)內(nèi)徑為10 cm，高40 cm的有機(jī)玻璃柱(見圖1)，柱內(nèi)分別加入取自某海濱城市垃圾填埋場(chǎng)的細(xì)砂與砂土。實(shí)驗(yàn)采用的取自某海濱城市垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液，其初始性質(zhì)見表1。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置及運(yùn)行示意圖

表1 滲濾液的基本性質(zhì)

1．2 實(shí)驗(yàn)方法

首先，將取自垃圾填埋場(chǎng)的砂土晾干、碾碎，細(xì)砂晾干、篩勻。分別填裝有機(jī)玻璃柱(兩柱中填裝砂土、一柱中填裝細(xì)砂)，壓實(shí)密封，以5 mL/d的速度緩慢向柱內(nèi)分別加入咸水或淡水與滲濾液的混合液，二者的體積比為1∶1，使得三柱中的物質(zhì)如圖1所示，咸水由淡水加海鹽制成，每升自來水中加入20 g未加工的海鹽。

文中以鹽加砂代表柱內(nèi)為咸水+滲濾液+細(xì)砂;水加土代表柱內(nèi)為淡水+滲濾液+砂土;鹽加土代表柱內(nèi)為咸水+滲濾液+砂土。

取樣時(shí)間為第 12 h，24 h，36 h，48 h，60 h，72 h，84 h，96 h，108 h，120 h。

圖2 TOC濃度隨時(shí)間變化曲線

2 結(jié)果與分析

TOC濃度隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。滲濾液加入12 h后，由于土壤的吸附、生物作用等使得TOC濃度初始階段急速下降，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，TOC濃度變化趨向于平緩。在三種不同的介質(zhì)條件中，鹽加砂柱內(nèi)TOC濃度明顯高于其他兩柱內(nèi)TOC濃度，三種介質(zhì)條件下的TOC濃度大小次序?yàn)?鹽加砂柱濃度＞鹽加土柱濃度＞水加土柱濃度。圖2中各曲線擬合方程及其衰減率如下:

鹽加砂柱內(nèi)TOC曲線擬合方程為:y=0．535x+258．3，R2=0．943。

衰減率［7］:

其中，C0為初始滲濾液中TOC的質(zhì)量濃度，mg/L;Ct為t時(shí)刻砂箱出水中氨氮質(zhì)量濃度，mg/L。

鹽加砂柱內(nèi)120 h時(shí)TOC衰減率:Rε=9．48%。

水加土柱內(nèi)TOC曲線擬合方程為:y=－0．265x+244．33，R2=0．887。

水加土柱內(nèi)120 h時(shí)TOC衰減率:Rε=37．54%。

鹽加土柱內(nèi)TOC曲線擬合方程為:y=－0．251x+258．06，R2=0．922。

鹽加土柱內(nèi)120 h時(shí)TOC衰減率:Rε=34．39%。

各有機(jī)玻璃柱內(nèi)TOC的衰減率不同，自大到小分別為水加土柱＞鹽加土柱＞鹽加砂柱:37．54%＞34．39%＞9．48%。其中水加土柱內(nèi)TOC衰減率最高，鹽加砂柱內(nèi)TOC衰減率最低。砂土對(duì)TOC的衰減率明顯高于細(xì)砂對(duì)其衰減率，鹽對(duì)于地下環(huán)境中TOC的衰減具有阻礙作用。

總氮濃度隨時(shí)間變化曲線如圖3所示。在三種不同介質(zhì)條件下，隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)，總氮濃度總體呈下降趨勢(shì)，其中鹽加砂柱條件下，總氮濃度衰減最小，三柱內(nèi)總氮濃度大小次序?yàn)?鹽加砂柱濃度＞鹽加土柱濃度＞水加土柱濃度。由此可知砂土對(duì)總氮的衰減率明顯高于細(xì)砂對(duì)其衰減率，鹽對(duì)于地下環(huán)境中總氮的衰減具有阻礙作用。圖3中各曲線擬合方程及其衰減率如下:

圖3 總氮濃度隨時(shí)間變化曲線

鹽加砂柱內(nèi)總氮曲線擬合方程為:y=0．992x+999．54，R2=0．864。

鹽加砂柱內(nèi)120 h時(shí)總氮衰減率:Rε=0．21%。

水加土柱內(nèi)總氮曲線擬合方程為:y=－2．562x+916．59，R2=0．916。

水加土柱內(nèi)120 h時(shí)總氮衰減率:Rε=38．91%。

鹽加土柱內(nèi)總氮曲線擬合方程為:y= －1．928x+1 106．3，R2=0．934。

鹽加土柱內(nèi)120 h時(shí)總氮衰減率:Rε=28．53%。

各有機(jī)玻璃柱內(nèi)總氮的衰減率不同，自大到小分別為水加土柱＞鹽加土柱＞鹽加砂柱:38．91%＞28．53%＞0．21%。砂土對(duì)總氮的衰減率明顯高于細(xì)砂對(duì)其衰減率，鹽對(duì)于地下環(huán)境中總氮的衰減具有阻礙作用。

3 結(jié)語

1)不同填料的有機(jī)玻璃柱對(duì)其內(nèi)的TOC及總氮的衰減作用不同，TOC衰減率自大到小分別為水加土柱＞鹽加土柱＞鹽加砂柱:37．54%＞34．39%＞9．48%;總氮衰減率自大到小分別為水加土柱＞鹽加土柱＞鹽加砂柱:38．91%＞28．53%＞0．21%。砂土對(duì)TOC及總氮的衰減率明顯高于細(xì)砂對(duì)其衰減率，鹽對(duì)于地下環(huán)境中TOC及總氮的衰減具有阻礙作用。

2)砂土對(duì)滲濾液污染物的衰減量高于細(xì)砂對(duì)其衰減量;鹽對(duì)于地下環(huán)境中滲濾液污染物的衰減具有阻礙作用:內(nèi)陸垃圾填埋場(chǎng)(砂土、淡水)對(duì)滲濾液污染物的去除能力明顯高于海濱垃圾填埋場(chǎng)(細(xì)砂、咸水)對(duì)滲濾液污染物的去除能力。

［1］張澄博．垃圾衛(wèi)生填埋結(jié)構(gòu)對(duì)地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)的控制研究［J］．地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，1999(10):68-89．

［2］樓紫陽，趙由才，張 全．滲濾液處理處置技術(shù)及工程實(shí)例［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007:24-50．

［3］黃 磊，郭占榮．中國(guó)沿海地區(qū)海水入侵機(jī)理及防治措施研究［J］．中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2008，19(2):118-123．

［4］張紅梅，速寶玉．垃圾填埋場(chǎng)滲濾液對(duì)地下水污染研究進(jìn)展［J］．水文地質(zhì)工程，2003(6):110-116．

［5］張 勝，張翠云．土壤包氣帶土體無機(jī)氮的吸附與微生物作用影響試驗(yàn)方法［J］．地球?qū)W報(bào)，2003，24(2):187-192．

［6］高秀花，朱 鎖，李海明．垃圾滲濾液的特性污染組分在包氣帶中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律［J］．地下水，2008，30(3):37-39．

［7］夏立江，溫小樂．垃圾滲濾液對(duì)土壤鐵錳有效性及地下水質(zhì)的影響［J］．土壤與環(huán)境，2002，11(1):6-9．