垃圾渗滤液在不同介质中迁移转化规律

填埋是生活垃圾处理的主要方式之一，目前国内外普遍利用此种方式对城市生活垃圾进行处理［1］。但由于其占地面积较大，对环境影响较明显等原因，使得我国大部分内陆城市选择人员稀少的山谷进行垃圾堆置处理;而海滨城市则选择地价相对便宜的海滨地区进行垃圾填埋。

由于技术、历史等原因，我国建造的垃圾填埋场安全防护措施较为缺乏，造成垃圾填埋场渗滤液的大量长期泄漏，给地下环境造成巨大影响［2-4］。本文选择我国某沿海城市垃圾填埋场为研究对象，通过不同介质的土柱实验，研究渗滤液在不同介质条件(砂土与细砂，咸水与淡水)中的迁移转化规律。

总氮与TOC作为渗滤液的重要污染物，二者在渗滤液中浓度较高，一旦发生渗滤液泄漏，给地下水环境造成严重危害。地下水环境对渗滤液中总氮与TOC的迁移转化过程包括生物作用与非生物作用(以吸附为主)以及各种地质条件的影响，这些影响又是相互关联的、相互作用的、多样的［5，6］。本文研究渗滤液中总氮、TOC在不同介质中的迁移转化规律，为垃圾填埋场的选址及渗滤液泄漏后对地下水环境的污染程度的预测提供了理论依据。

1 材料与方法

1．1 实验装置

实验装置为3个内径为10 cm，高40 cm的有机玻璃柱(见图1)，柱内分别加入取自某海滨城市垃圾填埋场的细砂与砂土。实验采用的取自某海滨城市垃圾填埋场的渗滤液，其初始性质见表1。

图1 实验装置及运行示意图

表1 渗滤液的基本性质

1．2 实验方法

首先，将取自垃圾填埋场的砂土晾干、碾碎，细砂晾干、筛匀。分别填装有机玻璃柱(两柱中填装砂土、一柱中填装细砂)，压实密封，以5 mL/d的速度缓慢向柱内分别加入咸水或淡水与渗滤液的混合液，二者的体积比为1∶1，使得三柱中的物质如图1所示，咸水由淡水加海盐制成，每升自来水中加入20 g未加工的海盐。

文中以盐加砂代表柱内为咸水+渗滤液+细砂;水加土代表柱内为淡水+渗滤液+砂土;盐加土代表柱内为咸水+渗滤液+砂土。

取样时间为第 12 h，24 h，36 h，48 h，60 h，72 h，84 h，96 h，108 h，120 h。

图2 TOC浓度随时间变化曲线

2 结果与分析

TOC浓度随时间变化曲线如图2所示。渗滤液加入12 h后，由于土壤的吸附、生物作用等使得TOC浓度初始阶段急速下降，随着时间的延长，TOC浓度变化趋向于平缓。在三种不同的介质条件中，盐加砂柱内TOC浓度明显高于其他两柱内TOC浓度，三种介质条件下的TOC浓度大小次序为:盐加砂柱浓度＞盐加土柱浓度＞水加土柱浓度。图2中各曲线拟合方程及其衰减率如下:

盐加砂柱内TOC曲线拟合方程为:y=0．535x+258．3，R2=0．943。

衰减率［7］:

其中，C0为初始渗滤液中TOC的质量浓度，mg/L;Ct为t时刻砂箱出水中氨氮质量浓度，mg/L。

盐加砂柱内120 h时TOC衰减率:Rε=9．48%。

水加土柱内TOC曲线拟合方程为:y=－0．265x+244．33，R2=0．887。

水加土柱内120 h时TOC衰减率:Rε=37．54%。

盐加土柱内TOC曲线拟合方程为:y=－0．251x+258．06，R2=0．922。

盐加土柱内120 h时TOC衰减率:Rε=34．39%。

各有机玻璃柱内TOC的衰减率不同，自大到小分别为水加土柱＞盐加土柱＞盐加砂柱:37．54%＞34．39%＞9．48%。其中水加土柱内TOC衰减率最高，盐加砂柱内TOC衰减率最低。砂土对TOC的衰减率明显高于细砂对其衰减率，盐对于地下环境中TOC的衰减具有阻碍作用。

总氮浓度随时间变化曲线如图3所示。在三种不同介质条件下，随着作用时间的延长，总氮浓度总体呈下降趋势，其中盐加砂柱条件下，总氮浓度衰减最小，三柱内总氮浓度大小次序为:盐加砂柱浓度＞盐加土柱浓度＞水加土柱浓度。由此可知砂土对总氮的衰减率明显高于细砂对其衰减率，盐对于地下环境中总氮的衰减具有阻碍作用。图3中各曲线拟合方程及其衰减率如下:

图3 总氮浓度随时间变化曲线

盐加砂柱内总氮曲线拟合方程为:y=0．992x+999．54，R2=0．864。

盐加砂柱内120 h时总氮衰减率:Rε=0．21%。

水加土柱内总氮曲线拟合方程为:y=－2．562x+916．59，R2=0．916。

水加土柱内120 h时总氮衰减率:Rε=38．91%。

盐加土柱内总氮曲线拟合方程为:y= －1．928x+1 106．3，R2=0．934。

盐加土柱内120 h时总氮衰减率:Rε=28．53%。

各有机玻璃柱内总氮的衰减率不同，自大到小分别为水加土柱＞盐加土柱＞盐加砂柱:38．91%＞28．53%＞0．21%。砂土对总氮的衰减率明显高于细砂对其衰减率，盐对于地下环境中总氮的衰减具有阻碍作用。

3 结语

1)不同填料的有机玻璃柱对其内的TOC及总氮的衰减作用不同，TOC衰减率自大到小分别为水加土柱＞盐加土柱＞盐加砂柱:37．54%＞34．39%＞9．48%;总氮衰减率自大到小分别为水加土柱＞盐加土柱＞盐加砂柱:38．91%＞28．53%＞0．21%。砂土对TOC及总氮的衰减率明显高于细砂对其衰减率，盐对于地下环境中TOC及总氮的衰减具有阻碍作用。

2)砂土对渗滤液污染物的衰减量高于细砂对其衰减量;盐对于地下环境中渗滤液污染物的衰减具有阻碍作用:内陆垃圾填埋场(砂土、淡水)对渗滤液污染物的去除能力明显高于海滨垃圾填埋场(细砂、咸水)对渗滤液污染物的去除能力。

［1］张澄博．垃圾卫生填埋结构对地质环境效应的控制研究［J］．地质灾害与环境保护，1999(10):68-89．

［2］楼紫阳，赵由才，张 全．渗滤液处理处置技术及工程实例［M］．北京:化学工业出版社，2007:24-50．

［3］黄 磊，郭占荣．中国沿海地区海水入侵机理及防治措施研究［J］．中国地质灾害与防治学报，2008，19(2):118-123．

［4］张红梅，速宝玉．垃圾填埋场渗滤液对地下水污染研究进展［J］．水文地质工程，2003(6):110-116．

［5］张 胜，张翠云．土壤包气带土体无机氮的吸附与微生物作用影响试验方法［J］．地球学报，2003，24(2):187-192．

［6］高秀花，朱 锁，李海明．垃圾渗滤液的特性污染组分在包气带中的迁移转化规律［J］．地下水，2008，30(3):37-39．

［7］夏立江，温小乐．垃圾渗滤液对土壤铁锰有效性及地下水质的影响［J］．土壤与环境，2002，11(1):6-9．