垃圾渗滤液在黄土层渗漏过程中含氮化合物衰减规律研究

文_郝宁 山西人和致远环境咨询有限公司

生活垃圾是人类生产、生活中产生的固体废弃物，而生活垃圾随城市化进程的加快，其产生量急剧增加。目前，国内外对城市生活垃圾的处理方式主要有填埋、焚烧、堆肥等，其中垃圾填埋因操作简便、费用低而被广泛采用。据报道，全世界几乎70%的城市生活垃圾被填埋处置，但这种处置产生的主要问题是垃圾渗滤液的收集控制问题。因为垃圾渗滤液可以通过各种不同的途径，如无控制的溢出、雨水冲刷、地质沉降或渗透而进入环境，从而导致垃圾填埋场附近的地表水、地下水和土壤的严重污染。而被垃圾渗滤液污染的地表水、地下水及土壤，通过食物链直接或间接地危害人类的身体健康和生态环境。因此，垃圾渗滤液在土壤中的环境行为已引起人们的关注。

垃圾渗滤液进入土壤后或被土壤颗粒所吸附；或被土壤微生物所降解；或随土壤水渗滤到地下水，使地下水受到污染；或吸附于悬浮物随地表径流迁移造成地表水的污染等等。

垃圾渗滤液中的污染组份在不同类型的土壤中衰减的规律不同。国内外已经对垃圾渗滤液在壤土、粘土、砂土、潮土和红土等土壤的渗漏过程中污染组份衰减的规律做了研究，而对黄土层的相关研究鲜有报道。本实验的创新之处在于主要以黄土丘陵山区沟谷型垃圾卫生填埋场为对象，通过实验室土柱模拟试验，研究垃圾渗滤液在黄土层渗漏过程中氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的浓度在不同时间随距离的变化规律，实验结果为垃圾渗滤液污染控制和污染场地原位修复提供理论依据。

1 实验方法

1.1 渗滤液采样

取新沟垃圾卫生填埋场渗滤液收集井中垃圾渗滤液，实验室测定其理化性质，详情见表1。

表1 垃圾渗滤液物理化学特性参数

1.2 土柱模型

1.2.1 土柱的搭建

取新沟垃圾卫生填埋场土样，风干过筛，然后分层装入PPR管（内径7cm，高90cm），并层层压实，每层12cm，共6 层。土壤总重310.82g，密度1.53g/cm3，含水率15%。每层设置出水口，进水方式自下而上，详情见图1。

图1 土柱模型

1.2.2 进水与取水方式

实验分四个周期进行，每个周期为7d，每天进水量为150mL，进水速度为4 滴/min，每天每个出水口出水量为20mL，并使出水速度小于进水速度。

1.3 三氮测定方法

氨氮的测定选用纳氏试剂分光光度法；硝酸盐氮的测定选用紫外分光光度法；亚硝酸盐氮的测定选用萘基-乙二胺分光光度法。

2 实验结果

2.1 不同时间氨氮随距离变化规律（表2、表3、图2、图3）

表2 不同时间氨氮随距离变化规律（单位：mg/L）

表3 不同时间氨氮去除率随距离变化规律（%）

图2 不同时间氨氮随距离变化规律

图3 不同时间氨氮去除率随距离变化规律

2.2 不同时间硝酸盐氮随距离变化规律（表4、图4）

表4 不同时间硝酸盐氮随距离变化规律（单位：mg/L）

图4 不同时间硝酸盐氮随距离变化规律

2.3 不同时间亚硝酸盐氮随距离变化规律（表5、图5）

表5 不同时间亚硝酸盐氮随距离变化规律（单位：mg/L）

图5 不同时间亚硝酸盐氮随距离变化规律

3 结论

通过实验室土柱模拟试验，得出垃圾渗滤液在黄土层渗漏过程中氨氮、硝酸盐氮和压硝酸盐氮衰减规律。

氨氮浓度随着距离的增加而降低，随着时间的延长而升高。土柱实验运行7d 时，氨氮去除率为100%；到第28d 时，去除率仍高达95.8%。表明土柱中氨氮迁移速率较慢，且以非生物作用为主。氨氮主要被36 ～48cm 区间土壤胶体所吸附，而不能继续溶解在渗滤液中随水迁移。随着时间的延长，吸附作用会有所减弱。

硝酸盐氮浓度随着距离的增加而降低，随着时间的延长而升高。表明土柱运行初期硝酸盐氮发生反硝化和吸附作用，末期土柱吸附逐渐达到饱和，主要以反硝化作用为主。

亚硝酸盐氮浓度随着距离的增加先降低后升高，随着时间的延长距离污染源越远浓度先升高后降低。表明在0 ～60cm区间主要发生反硝化作用，60 ～72cm 区间主要发生亚硝化作用（此区间为硝酸盐还原带，主要发生以NO3-为最终电子受体的生物降解作用）。随着时间的延长，NO3-逐渐被消耗，亚硝化作用减弱。