城市生活垃圾的處理已經(jīng)成為當(dāng)今我國(guó)城市發(fā)展面臨的一個(gè)棘手問(wèn)題。不同的處理方式對(duì)環(huán)境的影響差異很大，填埋法處理成本低，簡(jiǎn)便易行，因而成為世界上大多數(shù)國(guó)家最主要的處理方式。然而垃圾填埋過(guò)程中產(chǎn)生的大量滲濾液會(huì)對(duì)地下水、地表水和土壤等環(huán)境造成巨大危害。滲濾液是由于雨水滲透廢物帶走其中溶解性物質(zhì)而形成的，是垃圾填埋場(chǎng)有毒化合物的流動(dòng)部分，含有較高濃度的無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物。由于垃圾滲濾液成分極其復(fù)雜，水質(zhì)變化范圍大，有機(jī)負(fù)荷高，且含有大量具有難生物降解性、生物累積性和三致效應(yīng)的有毒有機(jī)污染物，其處理的難度很大。

垃圾滲濾液作為一種高強(qiáng)度廢水，己經(jīng)被視為地表水及地下水的潛在污染源，如果得不到妥善處理，會(huì)穿透地表土及地下土層，對(duì)地下水體造成嚴(yán)重污染。

1、方案論證

在垃圾滲濾液處理中，沸石對(duì)滲濾液中的氨氮去除效果較好，但天然Zeolite對(duì)COD的去除效果卻并不佳。垃圾滲濾液是一種高濃縮的、化學(xué)需氧量（COD）極高（一般可達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)）、含有許多重金屬離子和難降解的有機(jī)物、有毒物質(zhì)的極難處理的廢水。利用吸附法凈化滲濾液，是多組分吸附在吸附劑表面，組分不同，吸附效果不同。在滲濾液處理過(guò)程中，吸附效果除了與被吸附的物質(zhì)的特性有關(guān)外，還與投加量、溶液的pH值、反應(yīng)溫度和吸附時(shí)間有關(guān)。此外，用酸或堿對(duì)沸石進(jìn)行改性也可改變沸石的吸附性能，使沸石的吸附性能增加，提高處理效果。本文主要研究一般情況對(duì)改性沸石處理滲濾液的影響，包括沸石改性用酸的濃度、沸石投量、處理液pH值及吸附接觸時(shí)間等對(duì)沸石吸附處理滲濾液效果的影響。

2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1垃圾滲濾液的采集

本試驗(yàn)選擇武漢市二妃山垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池滲濾液作為試驗(yàn)用水。采集該垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾原液20L，保存于棕色玻璃瓶中。將取得的滲濾液置于陰暗處避光密封保存。運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，在4°C避光保存于暗處。垃圾的來(lái)源主要為地區(qū)的生活垃圾。

2.2實(shí)驗(yàn)操作

配出2moL/L、4moL/L、6moL/L、8moL/L、12moL/L的鹽酸溶液。分別將沸石與鹽酸按1∶10比例投入溶液中浸泡改性120min，用蒸餾水洗至中性后，在105℃烘干，均勻研碎備用。稱取2g加入100mL5倍稀釋水樣中，震蕩吸附120min后測(cè)定濾液的CODCr。根據(jù)CODCr濃度選定最佳改性鹽酸濃度，并制取一定量改性沸石備用。COD的分析采用重鉻酸鉀法（GB/T11914-1989），由于垃圾滲濾液COD較高，需稀釋5倍后測(cè)定。

3、結(jié)果分析及討論

3.1不同濃度鹽酸對(duì)沸石改性效果的影響

分別稱取2g不同濃度鹽酸改性沸石，加入到100mL垃圾滲濾液中，震蕩吸附120min后，用定量濾紙過(guò)濾，測(cè)定濾液的CODCr，選定最佳改性鹽酸濃度。結(jié)果表明，不同濃度鹽酸改性的沸石對(duì)滲濾液COD的吸附去除率有一定影響，原狀沸石COD的去除率僅為0.46%；2moL/L的去除率開始隨鹽酸的濃度增大而迅速增大，然后隨著鹽酸濃度的增大而減小。其最佳改性鹽酸濃度約為2moL/L。以下試驗(yàn)所用改性沸石均是在此最佳條件下制備而成。

3.2改性沸石投加量對(duì)COD去除率的影響

選取最佳改性濃度鹽酸改性的沸石，分別向100mL5倍稀釋液中投加0.5g，1.0g，1.5g，2.0g，2.5g，震蕩吸附120min后測(cè)定濾液的CODCr，以確定最佳吸附劑投加量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)水樣中改性沸石的投加量對(duì)COD的去除率有較大的影響。當(dāng)改性沸石投加量≤2g時(shí)，COD的去除率隨沸石投加量的增加而快速增加。當(dāng)沸石投加量達(dá)到2g以后，沸石投加量的增加對(duì)COD的去除率基本沒(méi)有影響。

3.3滲濾液初始pH值對(duì)COD去除率的影響

調(diào)節(jié)垃圾滲濾原液的pH值為4、5、6、7、8、9，分別加入改性沸石2g，進(jìn)行吸附處理，根據(jù)COD的去除率確定最佳吸附pH值。由試驗(yàn)可知，改性沸石的最佳投加量為2g沸石/100mL水樣。取6份100mL水樣，分別調(diào)節(jié)它們的pH值為4、5、6、7、8、9。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水樣的pH值對(duì)COD去除率有較大影響。當(dāng)水樣的pH值小于6，即水樣呈較強(qiáng)酸性時(shí)，沸石對(duì)COD的去除率較高，可達(dá)36%以上；而當(dāng)水樣pH值大于7時(shí)，沸石對(duì)COD的去除率趨勢(shì)隨水樣堿性的增強(qiáng)而迅速降低。因此，處理時(shí)需要調(diào)節(jié)滲濾液pH值?？紤]到實(shí)際運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)成本，并根據(jù)試驗(yàn)中水樣pH值調(diào)節(jié)到6時(shí)，COD去除率就較高的試驗(yàn)結(jié)果，最佳水樣pH值選擇為6。

3.4不同吸附接觸時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

該實(shí)驗(yàn)的吸附過(guò)程為震蕩吸附過(guò)程，因而震蕩吸附的時(shí)間與COD的去除率之間也有較大的關(guān)系。將水樣pH值調(diào)節(jié)到6，震蕩時(shí)間分別設(shè)定為20min、40min、60min、80min、120min。然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定濾液的CODCr。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最佳改性沸石、最佳投藥量、最佳水樣pH值時(shí)，震蕩吸附的時(shí)間對(duì)COD去除率關(guān)系為震蕩時(shí)間小于60min

時(shí)，COD去除率隨震蕩時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)較快；當(dāng)震蕩時(shí)間達(dá)到60min后，COD去除率隨震蕩時(shí)間的延長(zhǎng)增長(zhǎng)緩慢，甚至沒(méi)有變化?？紤]到實(shí)際處理效率和經(jīng)濟(jì)效益，選擇最佳震蕩時(shí)間為60min較為合理。

3.5吸附等溫線

3.5.1Freundlich等溫式

由Freundlich等溫式得到的是一條近似的直線。如果沸石吸附量隨COD平衡濃度的增加而增加，且數(shù)據(jù)線性相關(guān)性好，則說(shuō)明沸石對(duì)垃圾滲濾液COD的吸附符合Freundlich等溫模式。作出單位沸石的吸附量q與處理后的COD的濃度C的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線，即為吸附等溫線。其中q表示單位質(zhì)量沸石可吸附的COD量（mg/g）；C表示處理后COD濃度（mg/L）。

Freundlich等溫式：logq=logk+blogC

（1）式中，k、b為吸附常數(shù)。

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按此方程進(jìn)行擬合，所得直線方程為：logq=9.3523-2.6792logC

（2）相關(guān)系數(shù)υ=0.8515，說(shuō)明沸石吸附處理COD符合Freundlich等溫模式。

3.5.2Langmuir等溫式

Langmuir等溫式是從動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)，通過(guò)一些假設(shè)條件而推導(dǎo)出來(lái)的單分子吸附公式。以C/q對(duì)C作圖，得到的即是Langmuir等溫式，結(jié)果得不到直線，說(shuō)明不是單分子層吸附。

Freundlich等溫式與Langmuir等溫式均說(shuō)明沸石對(duì)滲濾液中COD的吸附是以物理吸附為主。改性沸石對(duì)垃圾滲濾液COD的吸附處理不能簡(jiǎn)單的用Freundlich等溫式與Langmuir等溫式描述，可能是由于垃圾滲濾液中有機(jī)物的種類繁多，包括酚類、胺類、含氮雜環(huán)類、雜環(huán)芳烴類等難降解有機(jī)物。這些有機(jī)物的性質(zhì)差異較大，其吸附性能各異。當(dāng)沸石投加量≥2g時(shí)，有近32%的COD物質(zhì)被沸石吸附，繼續(xù)增加投加量，COD去除率趨于穩(wěn)定，說(shuō)明在垃圾滲濾原液中有約30%的有機(jī)物易于被沸石吸附。

4、結(jié)論

天然沸石或人工沸石對(duì)垃圾滲濾液中高濃度的COD去除效果不佳，通過(guò)對(duì)沸石進(jìn)行改性，可以對(duì)COD的去除效果有較大的改善。本研究通過(guò)鹽酸改性沸石處理垃圾滲濾液中的COD實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鹽酸改性沸石的改性鹽酸最佳濃度為2moL/L，沸石的最佳投加量為2g沸石/100mL滲濾液，處理水樣的最佳pH值為6，吸附震蕩時(shí)間為60min。此時(shí)，改性沸石對(duì)垃圾滲濾液中COD的去除效果最佳，最大去除效率為36%左右，而且沸石吸附COD的作用以物理吸附為主。

沸石來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好，以改性沸石吸附處理垃圾滲濾液在未來(lái)將會(huì)有較大的發(fā)展前景。