不同土质中垃圾填埋场渗滤液的迁移转化规律

总第179期2019年第1期山西化工SHANXICHEMICALINDUSTRYTotal179No.1,2019环境保护DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2019.01.66收稿日期:2019-01-09作者简介:施晶森,男,1992年出生,太原理工大学硕士在读。不同土质中垃圾填埋场渗滤液的迁移转化规律施晶森,王红涛,陈宏平(太原理工大学环境科学与工程学院,山西晋中030600)摘要:通过在多种土柱中进行对比试验,研究了卫生填埋场渗滤液主要污染组分TOC及总氮在不同土壤组成条件下的迁移转化规律。试验结果表明,咸水与淡水相比较,地下环境中TOC及总氮的衰减率会受到咸水的阻碍作用;砂土土质与细砂土质相比较,TOC及总氮在砂土土质中的衰减显著大于细砂土质中的衰减。内陆垃圾卫生填埋场大多为淡水、砂土土质,而海滨垃圾卫生填埋场大多为咸水、细砂土质,前者对渗滤液污染物的去除具有更加显著的效果。关键词:垃圾渗滤液;地下环境污染;TOC与总氮;衰减率中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1004-7050(2019)01-0182-03引言卫生埋填是当前生活垃圾处理的有效途径,国内外城市生活垃圾的处理与处置广泛采用这种方法[1]。填埋场的规划设计需要较大的土地资源,并且会对环境产生明显的多种复杂影响,因此,对于我国大部分内陆城市来说,适宜选取人口相对较少的山谷进行垃圾堆置处理;而对于海滨城市来说,垃圾卫生填埋则选取在地价相对比较便宜的海滨地区。在技术不成熟、历史遗留问题诸多的背景下,我国建造的垃圾填埋场安全防护措施仍不够全面,导致垃圾填埋场渗滤液长期泄漏的现象广泛存在,破坏地下水体及土壤[2-4]。本文从位于我国沿海地区的某城市垃圾卫生填埋场出发,取其渗滤液作为研究对象,通过土柱对比试验,比较了不同填料的土柱中污染物浓度的变化情况,研究了在砂土与细砂、咸水与淡水不同介质组合下渗滤液的迁移转化规律。TOC与总氮是渗滤液污染物的重要指标,在渗滤液中两者的含量很高,如果高浓度的渗滤液泄露下渗,将会使地下水环境造成难以恢复的破坏。渗滤液中总氮与TOC的迁移转化过程受到地下水环境中的多种因素影响,主要包括生物作用、非生物作用(以吸附为主)以及各种地质作用,并且多种作用又是彼此联系、相互作用的[5-6]。本文探究了在多种介质情况下,填埋场渗滤液中的污染成分TOC及总氮的迁移变化规律,为合理选择垃圾填埋场的位置及预测渗滤液泄漏后引发的地下水环境污染状况提供了理论依据及技术参考。1材料与方法1.1试验装置采用3个内径为10cm、高40cm的有机玻璃柱(见图1)作为试验装置,取位于海滨地区的某城市垃圾填埋场的砂土与细砂,分别加入3个柱内。试验采用的是位于该垃圾卫生填埋场的渗滤液,其水质情况初始数据,如表1所示。取样口进样进样进样淡水+渗滤液+砂土咸水+渗滤液+砂土咸水+渗滤液+细砂取样口取样口图1试验装置及运行示意表1渗滤液的初始水质pHρ(TOC)/mg·L-1ρ(COD)/mg·L-1ρ(总氮)/mg·L-1ρ(氨氮)/mg·L-1ρ(Cl-)/mg·L-17.8971029072324184823151.2试验方法将该垃圾填埋场取的砂土和细砂进行预处理,砂土充分晾干后碾压粉碎,细砂充分晾干后筛至均匀。然后,分别填充进有机玻璃柱中(2个柱中填充砂土、1个柱中填充细砂),压实后密封处理;通过在淡水中加入海盐的方法制成咸水,每升自来水中溶万方数据2019年第1期施晶森,等:不同土质中垃圾填埋场渗滤液的迁移转化规律·183·解的未加工海盐控制在20g;每天在3个土柱中加入5mL淡水与渗滤液、咸水与淡水的等体积混合液,3个有机玻璃柱中的物质组成如图1所示。本文加入含盐水、渗滤液及细砂的土柱用“盐加砂”表示;加入淡水、渗滤液及砂土的土柱用“水加土”表示;加入含盐水、渗滤液及砂土的土柱用“盐加土”表示。试验开始后,每隔12h分别从3个土柱出水处取样,并测定污染物含量,每个土柱测10次数据。2结果与分析试验柱出口处TOC浓度随时间变化迁移的曲线,如图2所示。由于土壤的吸附作用与生物作用相互作用、相互影响,开始阶段,渗滤液TOC数值迅速降低,在0h~12h呈现出线性曲线,伴随着实验的持续进行,TOC数值变化趋于缓和。对比不同填料的试验柱,TOC浓度在“盐加砂”试验柱中的值显著高于“水加土”试验柱和“盐加土”试验柱的值,3种试验条件下的TOC浓度从大到小依次为:“盐加砂”试验柱质量浓度>“盐加土”试验柱质量浓度>“水加土“试验柱质量浓度。图2不同试验土柱TOC浓度曲线的拟合方程及其衰减率计算如下:盐加砂柱中的TOC变化曲线的拟合方程为:y=0.535x+258.3,R2=0.943。衰减率[计算公式见式(1)]为:Rε=(C0-Ct)