垃圾滲濾液總氮指標監測及其質量控制分析

郝愛榮 張小偉

（禹州市環境監測站 河南禹州 461670）

引言

目前，我國垃圾處理主要以填埋和焚燒為主。無論是焚燒還是填埋都會產生大量滲濾液，隨著垃圾產生量的不斷增長，驅動著垃圾滲濾液產生量持續增長[1]。2019 年我國城市生活垃圾清運量達2.4 億噸，預計到2025 年垃圾滲濾液產生量達12974 萬噸。垃圾滲濾液是垃圾中有機物在長期堆放、填埋過程中分解產生廢水。此外，垃圾中的游離水、降水及滲入地下水，是一種濃度高、毒性高、成分復雜的有機廢水，垃圾滲漏持續時間長，隨著時間的推延會加劇填埋場或垃圾堆場周邊地下水、地表水污染。因此，通過監測，及時掌握垃圾滲濾液污染程度，為垃圾滲濾液處理提供第一手數據信息[2]。

1 垃圾滲濾液總氮監測內容

垃圾滲濾液污染物濃度大，有毒有害物質多，尤其是其中的氮濃度過高會污染水體，威脅人類身體健康。因此，做好垃圾滲濾液中氮的測定至關重要。通常氮的測定包括總氮（TN）和氨氮（NH3-N）。為進一步研究滲濾液氨氮監測效果，選用UV 法（堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法）與IC（堿性過硫酸鉀消解-離子色譜法）法測定TN，以探尋適用垃圾滲濾液TN 監測方法及條件[3]。

2 監測實驗（以禹州市垃圾生活處理廠為例）

2.1 試劑及儀器選擇

選取硝酸鉀、超純水、硫酸、碳酸鈉、過硫酸鉀、超純水及碳酸氫鈉。選用紫外分光光度儀（島津UV-2450）；離子色譜儀（DIONEX ICS90）、陰離子分離柱（IonPac AS14 4×250mm）、抑制柱（AMMSⅢ4-mm）、電導檢測器（DS5）、自動進樣器（AS40）、高效液相色譜儀等等。

2.2 色譜及溶液配制

色譜條件：泵壓2000-2500psi；流速1.5mL/min；單個樣品分析時間10min；淋洗瓶氮氣壓力4psi；進樣量10μL。溶液配制：實驗用超純水電導率為18MΩ；硝酸氮標準液：CN=100mg/L；再生液：硫酸=75mmol/L；淋洗液：碳酸鈉/碳酸氫鈉=8.5/1.00mmol/L；淋洗貯備液：碳酸鈉/碳酸氫鈉=8.5/0.10mmol/L；堿性過硫酸鉀配制：依次向50g 過硫酸鉀中加入0、0.5、1、2、3、5、10、15g 氫氧化鈉，定容至1000mL 容量瓶，制備8 種過硫酸鉀。

2.3 標準曲線及水樣分析

UV 法標準曲線：硝酸氮標準液稀釋至0.00、0.50、1.50、3.00、5.00、8.00mg/L 使用液，用紫外分光光度儀在230nm、280nm 測吸光度A 值。并根據校正吸光度對實驗水質進行濃度作氮標準曲線（A校=A230-2A280）。IC 法標準曲線：將10mL 淋洗貯備液加入至硝酸氮標準液。將硝酸氮標準溶液稀釋至0.00、1.00、2.00、5.00、10.00、15.00mg/L 使用液，選用離子色譜測定硝酸氮標準液濃度。以峰面積將濃度作氮標準曲線。更換再生液、淋洗液或者監測樣品超過20h，需要重新校正標準曲線。

2.4 監測結果及討論

運用UV 及IC 法監測，選用納氏試劑對水樣氨氮進行測定，經比較二者方法的監測準確性，獲得水樣中氨氮值分別于總氮均值比較，從監測結果來看IC 法監測獲得氨氮值均小于總氮值，且氨氮基本占總氮含量90%以上；UV 法監測的氨氮值均大于總氮值。結合其他研究結果發現：垃圾滲濾液中氨氮占總氮含量在80%-95%。綜上，IC 法測定垃圾滲濾液結果更符合實際、更可信，也更適用于垃圾滲濾液總氮測定。

3 垃圾滲濾液水質特性

垃圾滲濾液成分復雜，且水質水量變化大（見表1），含有大量氨氮、重金屬、有毒有害、寄生蟲等等。做好垃圾滲濾液水質監測及特性分析，是選擇合適處理工藝技術的前提和基礎[4]。

表1 垃圾滲濾液典型水質指標/（mg·L-1）

與城市污水相比，垃圾滲濾液水質具有其顯著特點：

3.1 有機物濃度高，水質復雜

從垃圾滲濾液實際監測獲得的相關結果來看，垃圾滲濾液中含有大量有機物且濃度高。如BOD5的最高濃度可以達到37500mg/L，垃圾滲濾液中的有機物濃度甚至是其他城市生活污水有機物濃度的幾百倍。此外，滲濾液中含有烯烴、芳烴、烷烴，以及醇類、酚類、酮醛類和酰胺類等有機物。有研究發現，垃圾滲濾液含有多達77 種有機物。此外，垃圾滲濾液的水質復雜，與滲濾液的時間長短密切相關，填埋時間短的，滲濾液的有機物濃度高，可生化性強；隨著垃圾填埋時間變長，有機物濃度會逐漸降低，垃圾中腐殖質會增加，氨氮濃度會隨之增大。當早期垃圾滲濾液與晚期垃圾滲濾液并存時，處理難度加大，水質更加復雜。

3.2 氨氮含量高，變化范圍大

垃圾滲濾液中氨氮含量高，而且早期隨著填埋時間的延長，氨氮含量會隨之增加。氨氮主要來自填埋場垃圾中蛋白質等含氮物質。且氨氮濃度變化大，經監測發現，垃圾填埋場早期滲濾液氨氮含量的濃度一般在1800mg/L 左右，當垃圾填埋時間的延長，晚期的滲濾液最高甚至會達到100000mg/L。可見，氨氮含量高是垃圾滲濾液的重要水質特性，這也是垃圾滲濾液難以通過反硝化脫氮處理的重要因素之一。

3.3 營養元素失調，含磷量低

垃圾滲濾液中磷濃度含量一般在3.5-16mg/L 之間，垃圾滲濾液中鈣離子濃度和總堿度含量更高，影響到滲濾液中的磷濃度含量，使的滲濾液中的溶解性磷酸鹽濃度更低。總磷濃度含量為0-120mg/L。從垃圾填埋場的滲濾液監測結果來看，五日生化需氧量/總磷＞300，微生物生長所需碳磷比為100:1，營養元素失調，碳磷比過大，使得后期選用生物法處理脫氮中存在缺磷難題。

3.4 含有重金屬離子，種類多

垃圾滲濾液中含有各種銅、鉛、鎘、鉻、鋅、鐵、汞、鎂和砷等重金屬離子（表2）。經監測發現，垃圾填埋場早期滲濾液中鐵離子和鋅離子含量較高，二者濃度可達到200mg/L、150mg/L。雖然有研究表明這種重金屬離子含量存在較大差異，究其原因主要是垃圾填埋場填埋不規范所致。垃圾滲濾液重金屬離子種類多，加劇了生態環境污染，使微生物酶失去活性，降低微生物代謝活性，甚至抑制微生物生長，降低垃圾滲濾液處理效果。

表2 中外城市垃圾滲濾液中重金屬

4 垃圾滲濾液總氮監測影響因素及控制

選用堿性過硫酸鉀消解-離子色譜法監測垃圾滲濾液總氮含量，易受到環境、試劑、儀器設備、數據準確性等因素影響，需要在監測時采取相應措施，切實提升總氮監測質量和水平。

4.1 環境因素及控制

IC 法監測垃圾滲濾液中總氮含量，對環境監測實驗室的敏感性很強，這就需要做好實驗室用水質量保障。控制實驗用水電導率在10μs/cm 以內。使用鹽酸或硫酸溶液浸泡實驗用玻璃器皿，在選用自來水清洗后再用無氨水沖洗，使實驗用器皿倒掛至無水珠。每周清洗高壓滅菌器。

4.2 試劑因素及控制

IC 法監測垃圾滲濾液使用到化學試劑，試劑的純度對標準曲線的繪制影響大。其中，氫氧化鈉產品成分總氮含量應＜0.0005%。配置試驗用溶液時，堿性過硫酸鉀溶解時，水溫控制在60℃以內，常溫保存不超過1 周，宜現用現配；氫氧化鈉冷卻至室溫后與過硫酸鉀混合、定容。

4.3 設備因素及控制

IC 法監測垃圾滲濾液總氮監測消解樣品時，應單獨消解，避免因其他因素參雜影響監測質量；溶液監測分析應在密閉設備中進行，待溫度升至120℃時計時，消解時間控制在30min。消解結束后，降壓至0Pa 取出試驗用樣品，并趁熱搖勻，再自然冷卻至室溫，防止因溫度驟降而影響監測效果。

4.4 數據因素及控制

IC 法監測垃圾滲濾液，測定過程中會出現空白值高的現象，這時需要添加少量鹽酸等消除干擾，將空白值控制在較低范圍內，提升監測數據質量。除了要控制好試驗環境因素、試劑因素、設備因素等外，還需要提升試驗人員業務素能，減少人為因素誤差，做好平行樣測定，確保數據的準確度和精密度。

結語

綜上，垃圾滲濾液作為垃圾中有機物在長期堆放、填埋過程中分解產生的一類有毒有害廢水。需要全面把握滲濾液廢水特性，通過適當監測方法，及時掌握垃圾滲濾液污染程度，為垃圾滲濾液處理提供第一手數據信息，提升垃圾滲濾液脫氮效果。