垃圾滲濾液在黃土層滲漏過程中含氮化合物衰減規(guī)律研究

文_郝寧 山西人和致遠環(huán)境咨詢有限公司

生活垃圾是人類生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的固體廢棄物，而生活垃圾隨城市化進程的加快，其產(chǎn)生量急劇增加。目前，國內(nèi)外對城市生活垃圾的處理方式主要有填埋、焚燒、堆肥等，其中垃圾填埋因操作簡便、費用低而被廣泛采用。據(jù)報道，全世界幾乎70%的城市生活垃圾被填埋處置，但這種處置產(chǎn)生的主要問題是垃圾滲濾液的收集控制問題。因為垃圾滲濾液可以通過各種不同的途徑，如無控制的溢出、雨水沖刷、地質(zhì)沉降或滲透而進入環(huán)境，從而導致垃圾填埋場附近的地表水、地下水和土壤的嚴重污染。而被垃圾滲濾液污染的地表水、地下水及土壤，通過食物鏈直接或間接地危害人類的身體健康和生態(tài)環(huán)境。因此，垃圾滲濾液在土壤中的環(huán)境行為已引起人們的關注。

垃圾滲濾液進入土壤后或被土壤顆粒所吸附；或被土壤微生物所降解；或隨土壤水滲濾到地下水，使地下水受到污染；或吸附于懸浮物隨地表徑流遷移造成地表水的污染等等。

垃圾滲濾液中的污染組份在不同類型的土壤中衰減的規(guī)律不同。國內(nèi)外已經(jīng)對垃圾滲濾液在壤土、粘土、砂土、潮土和紅土等土壤的滲漏過程中污染組份衰減的規(guī)律做了研究，而對黃土層的相關研究鮮有報道。本實驗的創(chuàng)新之處在于主要以黃土丘陵山區(qū)溝谷型垃圾衛(wèi)生填埋場為對象，通過實驗室土柱模擬試驗，研究垃圾滲濾液在黃土層滲漏過程中氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的濃度在不同時間隨距離的變化規(guī)律，實驗結果為垃圾滲濾液污染控制和污染場地原位修復提供理論依據(jù)。

1 實驗方法

1.1 滲濾液采樣

取新溝垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液收集井中垃圾滲濾液，實驗室測定其理化性質(zhì)，詳情見表1。

表1 垃圾滲濾液物理化學特性參數(shù)

1.2 土柱模型

1.2.1 土柱的搭建

取新溝垃圾衛(wèi)生填埋場土樣，風干過篩，然后分層裝入PPR管（內(nèi)徑7cm，高90cm），并層層壓實，每層12cm，共6 層。土壤總重310.82g，密度1.53g/cm3，含水率15%。每層設置出水口，進水方式自下而上，詳情見圖1。

圖1 土柱模型

1.2.2 進水與取水方式

實驗分四個周期進行，每個周期為7d，每天進水量為150mL，進水速度為4 滴/min，每天每個出水口出水量為20mL，并使出水速度小于進水速度。

1.3 三氮測定方法

氨氮的測定選用納氏試劑分光光度法；硝酸鹽氮的測定選用紫外分光光度法；亞硝酸鹽氮的測定選用萘基-乙二胺分光光度法。

2 實驗結果

2.1 不同時間氨氮隨距離變化規(guī)律（表2、表3、圖2、圖3）

表2 不同時間氨氮隨距離變化規(guī)律（單位：mg/L）

表3 不同時間氨氮去除率隨距離變化規(guī)律（%）

圖2 不同時間氨氮隨距離變化規(guī)律

圖3 不同時間氨氮去除率隨距離變化規(guī)律

2.2 不同時間硝酸鹽氮隨距離變化規(guī)律（表4、圖4）

表4 不同時間硝酸鹽氮隨距離變化規(guī)律（單位：mg/L）

圖4 不同時間硝酸鹽氮隨距離變化規(guī)律

2.3 不同時間亞硝酸鹽氮隨距離變化規(guī)律（表5、圖5）

表5 不同時間亞硝酸鹽氮隨距離變化規(guī)律（單位：mg/L）

圖5 不同時間亞硝酸鹽氮隨距離變化規(guī)律

3 結論

通過實驗室土柱模擬試驗，得出垃圾滲濾液在黃土層滲漏過程中氨氮、硝酸鹽氮和壓硝酸鹽氮衰減規(guī)律。

氨氮濃度隨著距離的增加而降低，隨著時間的延長而升高。土柱實驗運行7d 時，氨氮去除率為100%；到第28d 時，去除率仍高達95.8%。表明土柱中氨氮遷移速率較慢，且以非生物作用為主。氨氮主要被36 ～48cm 區(qū)間土壤膠體所吸附，而不能繼續(xù)溶解在滲濾液中隨水遷移。隨著時間的延長，吸附作用會有所減弱。

硝酸鹽氮濃度隨著距離的增加而降低，隨著時間的延長而升高。表明土柱運行初期硝酸鹽氮發(fā)生反硝化和吸附作用，末期土柱吸附逐漸達到飽和，主要以反硝化作用為主。

亞硝酸鹽氮濃度隨著距離的增加先降低后升高，隨著時間的延長距離污染源越遠濃度先升高后降低。表明在0 ～60cm區(qū)間主要發(fā)生反硝化作用，60 ～72cm 區(qū)間主要發(fā)生亞硝化作用（此區(qū)間為硝酸鹽還原帶，主要發(fā)生以NO3-為最終電子受體的生物降解作用）。隨著時間的延長，NO3-逐漸被消耗，亞硝化作用減弱。