垃圾渗滤液总氮指标监测及其质量控制分析

郝爱荣 张小伟

（禹州市环境监测站 河南禹州 461670）

引言

目前，我国垃圾处理主要以填埋和焚烧为主。无论是焚烧还是填埋都会产生大量渗滤液，随着垃圾产生量的不断增长，驱动着垃圾渗滤液产生量持续增长[1]。2019 年我国城市生活垃圾清运量达2.4 亿吨，预计到2025 年垃圾渗滤液产生量达12974 万吨。垃圾渗滤液是垃圾中有机物在长期堆放、填埋过程中分解产生废水。此外，垃圾中的游离水、降水及渗入地下水，是一种浓度高、毒性高、成分复杂的有机废水，垃圾渗漏持续时间长，随着时间的推延会加剧填埋场或垃圾堆场周边地下水、地表水污染。因此，通过监测，及时掌握垃圾渗滤液污染程度，为垃圾渗滤液处理提供第一手数据信息[2]。

1 垃圾渗滤液总氮监测内容

垃圾渗滤液污染物浓度大，有毒有害物质多，尤其是其中的氮浓度过高会污染水体，威胁人类身体健康。因此，做好垃圾渗滤液中氮的测定至关重要。通常氮的测定包括总氮（TN）和氨氮（NH3-N）。为进一步研究渗滤液氨氮监测效果，选用UV 法（碱性过硫酸钾-紫外分光光度法）与IC（碱性过硫酸钾消解-离子色谱法）法测定TN，以探寻适用垃圾渗滤液TN 监测方法及条件[3]。

2 监测实验（以禹州市垃圾生活处理厂为例）

2.1 试剂及仪器选择

选取硝酸钾、超纯水、硫酸、碳酸钠、过硫酸钾、超纯水及碳酸氢钠。选用紫外分光光度仪（岛津UV-2450）；离子色谱仪（DIONEX ICS90）、阴离子分离柱（IonPac AS14 4×250mm）、抑制柱（AMMSⅢ4-mm）、电导检测器（DS5）、自动进样器（AS40）、高效液相色谱仪等等。

2.2 色谱及溶液配制

色谱条件：泵压2000-2500psi；流速1.5mL/min；单个样品分析时间10min；淋洗瓶氮气压力4psi；进样量10μL。溶液配制：实验用超纯水电导率为18MΩ；硝酸氮标准液：CN=100mg/L；再生液：硫酸=75mmol/L；淋洗液：碳酸钠/碳酸氢钠=8.5/1.00mmol/L；淋洗贮备液：碳酸钠/碳酸氢钠=8.5/0.10mmol/L；碱性过硫酸钾配制：依次向50g 过硫酸钾中加入0、0.5、1、2、3、5、10、15g 氢氧化钠，定容至1000mL 容量瓶，制备8 种过硫酸钾。

2.3 标准曲线及水样分析

UV 法标准曲线：硝酸氮标准液稀释至0.00、0.50、1.50、3.00、5.00、8.00mg/L 使用液，用紫外分光光度仪在230nm、280nm 测吸光度A 值。并根据校正吸光度对实验水质进行浓度作氮标准曲线（A校=A230-2A280）。IC 法标准曲线：将10mL 淋洗贮备液加入至硝酸氮标准液。将硝酸氮标准溶液稀释至0.00、1.00、2.00、5.00、10.00、15.00mg/L 使用液，选用离子色谱测定硝酸氮标准液浓度。以峰面积将浓度作氮标准曲线。更换再生液、淋洗液或者监测样品超过20h，需要重新校正标准曲线。

2.4 监测结果及讨论

运用UV 及IC 法监测，选用纳氏试剂对水样氨氮进行测定，经比较二者方法的监测准确性，获得水样中氨氮值分别于总氮均值比较，从监测结果来看IC 法监测获得氨氮值均小于总氮值，且氨氮基本占总氮含量90%以上；UV 法监测的氨氮值均大于总氮值。结合其他研究结果发现：垃圾渗滤液中氨氮占总氮含量在80%-95%。综上，IC 法测定垃圾渗滤液结果更符合实际、更可信，也更适用于垃圾渗滤液总氮测定。

3 垃圾渗滤液水质特性

垃圾渗滤液成分复杂，且水质水量变化大（见表1），含有大量氨氮、重金属、有毒有害、寄生虫等等。做好垃圾渗滤液水质监测及特性分析，是选择合适处理工艺技术的前提和基础[4]。

表1 垃圾渗滤液典型水质指标/（mg·L-1）

与城市污水相比，垃圾渗滤液水质具有其显著特点：

3.1 有机物浓度高，水质复杂

从垃圾渗滤液实际监测获得的相关结果来看，垃圾渗滤液中含有大量有机物且浓度高。如BOD5的最高浓度可以达到37500mg/L，垃圾渗滤液中的有机物浓度甚至是其他城市生活污水有机物浓度的几百倍。此外，渗滤液中含有烯烃、芳烃、烷烃，以及醇类、酚类、酮醛类和酰胺类等有机物。有研究发现，垃圾渗滤液含有多达77 种有机物。此外，垃圾渗滤液的水质复杂，与渗滤液的时间长短密切相关，填埋时间短的，渗滤液的有机物浓度高，可生化性强；随着垃圾填埋时间变长，有机物浓度会逐渐降低，垃圾中腐殖质会增加，氨氮浓度会随之增大。当早期垃圾渗滤液与晚期垃圾渗滤液并存时，处理难度加大，水质更加复杂。

3.2 氨氮含量高，变化范围大

垃圾渗滤液中氨氮含量高，而且早期随着填埋时间的延长，氨氮含量会随之增加。氨氮主要来自填埋场垃圾中蛋白质等含氮物质。且氨氮浓度变化大，经监测发现，垃圾填埋场早期渗滤液氨氮含量的浓度一般在1800mg/L 左右，当垃圾填埋时间的延长，晚期的渗滤液最高甚至会达到100000mg/L。可见，氨氮含量高是垃圾渗滤液的重要水质特性，这也是垃圾渗滤液难以通过反硝化脱氮处理的重要因素之一。

3.3 营养元素失调，含磷量低

垃圾渗滤液中磷浓度含量一般在3.5-16mg/L 之间，垃圾渗滤液中钙离子浓度和总碱度含量更高，影响到渗滤液中的磷浓度含量，使的渗滤液中的溶解性磷酸盐浓度更低。总磷浓度含量为0-120mg/L。从垃圾填埋场的渗滤液监测结果来看，五日生化需氧量/总磷＞300，微生物生长所需碳磷比为100:1，营养元素失调，碳磷比过大，使得后期选用生物法处理脱氮中存在缺磷难题。

3.4 含有重金属离子，种类多

垃圾渗滤液中含有各种铜、铅、镉、铬、锌、铁、汞、镁和砷等重金属离子（表2）。经监测发现，垃圾填埋场早期渗滤液中铁离子和锌离子含量较高，二者浓度可达到200mg/L、150mg/L。虽然有研究表明这种重金属离子含量存在较大差异，究其原因主要是垃圾填埋场填埋不规范所致。垃圾渗滤液重金属离子种类多，加剧了生态环境污染，使微生物酶失去活性，降低微生物代谢活性，甚至抑制微生物生长，降低垃圾渗滤液处理效果。

表2 中外城市垃圾渗滤液中重金属

4 垃圾渗滤液总氮监测影响因素及控制

选用碱性过硫酸钾消解-离子色谱法监测垃圾渗滤液总氮含量，易受到环境、试剂、仪器设备、数据准确性等因素影响，需要在监测时采取相应措施，切实提升总氮监测质量和水平。

4.1 环境因素及控制

IC 法监测垃圾渗滤液中总氮含量，对环境监测实验室的敏感性很强，这就需要做好实验室用水质量保障。控制实验用水电导率在10μs/cm 以内。使用盐酸或硫酸溶液浸泡实验用玻璃器皿，在选用自来水清洗后再用无氨水冲洗，使实验用器皿倒挂至无水珠。每周清洗高压灭菌器。

4.2 试剂因素及控制

IC 法监测垃圾渗滤液使用到化学试剂，试剂的纯度对标准曲线的绘制影响大。其中，氢氧化钠产品成分总氮含量应＜0.0005%。配置试验用溶液时，碱性过硫酸钾溶解时，水温控制在60℃以内，常温保存不超过1 周，宜现用现配；氢氧化钠冷却至室温后与过硫酸钾混合、定容。

4.3 设备因素及控制

IC 法监测垃圾渗滤液总氮监测消解样品时，应单独消解，避免因其他因素参杂影响监测质量；溶液监测分析应在密闭设备中进行，待温度升至120℃时计时，消解时间控制在30min。消解结束后，降压至0Pa 取出试验用样品，并趁热摇匀，再自然冷却至室温，防止因温度骤降而影响监测效果。

4.4 数据因素及控制

IC 法监测垃圾渗滤液，测定过程中会出现空白值高的现象，这时需要添加少量盐酸等消除干扰，将空白值控制在较低范围内，提升监测数据质量。除了要控制好试验环境因素、试剂因素、设备因素等外，还需要提升试验人员业务素能，减少人为因素误差，做好平行样测定，确保数据的准确度和精密度。

结语

综上，垃圾渗滤液作为垃圾中有机物在长期堆放、填埋过程中分解产生的一类有毒有害废水。需要全面把握渗滤液废水特性，通过适当监测方法，及时掌握垃圾渗滤液污染程度，为垃圾渗滤液处理提供第一手数据信息，提升垃圾渗滤液脱氮效果。