城市生活垃圾填埋過(guò)程中產(chǎn)生的垃圾滲濾液因成分復(fù)雜、氮磷含量高、處理難度大而備受關(guān)注。目前對(duì)滲濾液的處理主要采用各種生物處理單元的組合工藝，但處理后的滲濾液尾水中 CODCr和氮磷等濃度仍很高，如若處理不善，不僅會(huì)對(duì)周圍的土壤和地下水造成污染，還會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，進(jìn)而危害人類健康〔6〕。雖然用膜分離、高級(jí)氧化、活性炭吸附等技術(shù)處理有較好的處理效果，但是存在成本高、膜堵塞、工藝復(fù)雜、吸附劑再生困難、引發(fā)二次污染等問(wèn)題。

水滑石（HT）也稱作層狀雙氫氧化物或陰離子黏土，經(jīng)焙燒改性后得到的改性水滑石（MHT），在水溶液中可重新恢復(fù)為HT的層狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)達(dá)到去除污染物的目的，具有成本低、比表面積大、易再生、吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在水處理方面已得到廣泛應(yīng)用，而在實(shí)際垃圾滲濾液生化尾水的處理中鮮有報(bào)道。黃山市生活垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液經(jīng)處理后最終流入新安江，生物處理后的尾水中仍含有較高的氮和磷，給新安江營(yíng)養(yǎng)鹽的凈化帶來(lái)一定影響。筆者以黃山市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液Ⅰ期生物處理尾水為研究對(duì)象，選用經(jīng)焙燒處理后的改性水滑石為吸附劑，考察其用于處理垃圾滲濾液生化尾水中TN、NH4+-N、CODCr及TP的可行性及其產(chǎn)物的再生性能，為垃圾滲濾液生化尾水的處理提供技術(shù)參考的同時(shí)，對(duì)于減輕新安江營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入負(fù)荷具有重要的意義。

1 材料與方法
 
1.1 材料與試劑
 
將Mg/Al碳酸根型水滑石置于馬弗爐內(nèi)于500 ℃條件下焙燒2.0~3.0 h，制得改性水滑石（MHT）。垃圾滲濾液生物處理后的尾水取自黃山市生活垃圾填埋場(chǎng)（場(chǎng)齡7 a），其pH為7.0~7.4，TP、TN、 NH4+-N、CODCr分別為5.5、156.2、63.5、365.8 mg/L。實(shí)驗(yàn)中所用試劑除特別說(shuō)明外均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為新鮮去離子水。

1.2 吸附實(shí)驗(yàn)
 
在一系列250 mL具塞錐形瓶中分別加入一定質(zhì)量的改性水滑石和100 mL垃圾滲濾液，在設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)條件下恒溫振蕩一定時(shí)間后，離心分離，分別采用堿性過(guò)硫酸鉀消解-紫外分光光度法、納氏試劑分光光度法、鉬酸銨分光光度法和重鉻酸鉀法測(cè)定上清液中TP、TN、NH4+-N、CODCr的含量，計(jì)算相應(yīng)的去除率和吸附量，采用EXCEL2010和SPSS19.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。所得固體于70 ℃條件下干燥 24 h，以X射線衍射儀為測(cè)試手段，對(duì)吸附產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。

1.3 再生實(shí)驗(yàn)
 
分別采用碳酸鈉解吸再生法和焙燒再生法對(duì)吸附產(chǎn)物進(jìn)行再生。焙燒法，即將吸附產(chǎn)物置于500 ℃下重新焙燒2~3 h得到MHT，同時(shí)已吸附的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)小分子物質(zhì)；碳酸鈉解吸法，即在產(chǎn)物投加質(zhì)量濃度為1 g/L，溫度為70 ℃，碳酸鈉濃度為0.05 mol/L的條件下反應(yīng)5~7 h，吸附質(zhì)被碳酸根置換出來(lái)進(jìn)入溶液。兩種方法再生后的樣品重新用于吸附實(shí)驗(yàn)，以污染物的去除率表征吸附劑的再生率。

2 結(jié)果與討論
 
2.1 投加量對(duì)去除率的影響
 
溫度為25 ℃、振速為150 r/min，向一系列100 mL滲濾液中分別投加0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、1.0、1.5 g MHT，恒溫振蕩120 min，結(jié)果見(jiàn)圖 1。

 由圖 1可知，TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率隨著MHT投加量的增加而逐漸升高，當(dāng)MHT投加質(zhì)量增加至0.6 g時(shí)，MHT的利用率達(dá)到最高，而投加質(zhì)量大于0.6 g時(shí)去除率增幅不明顯，因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中MHT的投加質(zhì)量濃度均選為6 g/L。

2.2 振蕩時(shí)間對(duì)去除率的影響
 
在溫度為25 ℃、振速為150 r/min，MHT的投加質(zhì)量濃度為6 g/L條件下，TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率隨振蕩時(shí)間的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖 2。

 由圖 2可以看出，去除率均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，60 min后增速趨于平緩。MHT對(duì)TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率最高分別為59.09%、49.20%、45.00%、85.38%。去除50%的TN和45%的NH4+-N所需時(shí)間分別為40、60 min，去除40%的CODCr需要60 min，去除80%的TP所需的時(shí)間為20 min，總磷初始質(zhì)量濃度為5.5 mg/L的生化尾水在經(jīng)過(guò)快速吸附后即可達(dá)到《生活垃圾填埋場(chǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的排放標(biāo)準(zhǔn)�？焖傥�附的過(guò)程可有效地縮短MHT實(shí)際應(yīng)用時(shí)的水力接觸時(shí)間，有助于減少反應(yīng)池體容積，降低投資。采用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合可知，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型可以很好地表征MHT的吸附過(guò)程，吸附速率常數(shù)的大小順序?yàn)門P＞NH4+-N＞TN＞CODCr，且初始吸附速率均大于0.53 mg/（g·min）�；貧w分析表明線性回歸極顯著，顯著性概率均小于0.05。

2.3 振蕩時(shí)間對(duì)去除率的影響
 
在溫度為25 ℃、MHT的投加質(zhì)量濃度為6 g/L、振蕩60 min的條件下，改變振蕩速度，考察振蕩速度對(duì)去除率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖 3。

 由圖 3可知，隨著振蕩速度的提高，TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率先升高，當(dāng)振蕩速度達(dá)到150 r/min之后，各去除率略有減少，但整體變化不大。

2.4 pH對(duì)去除率的影響
 
在溫度為25 ℃、振速為150 r/min、振蕩60 min、MHT的投加質(zhì)量濃度為6 g/L的條件下，考察pH對(duì)TN、NH4+-N、CODCr、TP去除率的影響，結(jié)果表明，隨著pH的升高，4種污染物去除率整體變化較小，在pH=7時(shí)去除率達(dá)到最高。酸性和堿性條件均會(huì)影響吸附的順利進(jìn)行，這是因?yàn)�，MHT對(duì)溶液中陰離子的吸附優(yōu)先于陽(yáng)離子和分子，酸性條件下產(chǎn)生的酸根陰離子和堿性條件下產(chǎn)生的OH-均會(huì)與吸附質(zhì)形成競(jìng)爭(zhēng)吸附。另外，MHT在水溶液中恢復(fù)層狀結(jié)構(gòu)的同時(shí)會(huì)釋放出OH-起緩沖作用，而堿性條件下這種緩沖作用消失。

2.5 再生效果
 
圖 4為水滑石與吸附TN后樣品的XRD圖譜�？梢钥闯�，各衍射峰峰窄而尖，雜峰少，兩者晶體結(jié)構(gòu)吻合較好，但相對(duì)強(qiáng)度略有減小，說(shuō)明MHT吸附TN后僅部分恢復(fù)了水滑石層狀結(jié)構(gòu)。為了考察MHT吸附污染物后產(chǎn)物的再生性能，在MHT投加質(zhì)量為6 g/L、pH=7、振蕩60 min、振速為150 r/min的條件下，以吸附TN為例，比較了焙燒法和解析法的再生吸附效果，結(jié)果見(jiàn)圖 5。

由圖 5可以看出，焙燒后的吸附率和解吸后的吸附率均隨著再生次數(shù)的增加而減小，焙燒再生法的效果明顯優(yōu)于解析法，再生4次的樣品對(duì)TN的吸附率分別為45.90%、37.20%，之后去除率降幅較大。一方面，經(jīng)過(guò)多次高溫焙燒后，再生產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)重建過(guò)程中的結(jié)晶程度大大降低，降低了再生產(chǎn)物的吸附能力。另一方面，MHT吸附污染物后樣品的憎水性增強(qiáng)，解析率減小直接導(dǎo)致了再吸附率的降低。焙燒再生法可明顯提高吸附劑的使用率，實(shí)現(xiàn)吸附劑再生的同時(shí)減少了二次污染。

2.6 動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)
 
將50 mL滴定管改裝為小型動(dòng)態(tài)吸附柱，其內(nèi)徑為 1.1 cm，MHT填充質(zhì)量為6.0 g，底部鋪有1.0 cm高的粗砂和2.0 cm高的細(xì)沙以防止MHT流失，MHT有效柱高為8.0 cm，采用恒流泵連續(xù)進(jìn)水，流量為0.36 L/h，定時(shí)對(duì)出水進(jìn)行分析，計(jì)算各指標(biāo)的去除率，結(jié)果見(jiàn)圖 6。

 由圖 6可以看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，4種污染物的去除率逐漸增加至吸附平衡，且達(dá)到最大值所需時(shí)間不同，其大小順序?yàn)镃ODCr＞TN＞NH4+-N＞TP，TN、NH4+-N、CODCr、TP的最高去除率分別為、52.07%、41.21%、42.10%、82.00%。120 min以后去除率迅速下降，最佳吸附時(shí)間為40~90 min。

3 結(jié)論
 
（1）當(dāng)MHT投加質(zhì)量為6 g/L、pH=7，振蕩時(shí)間60 min、振速為150 r/min、垃圾滲濾液尾水中TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率最高分別為59.09%、49.20%、45.00%、85.38%。吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，初始吸附速率均大于0.53 mg/（g·min）。進(jìn)水流量為0.36 L/h，MHT裝填質(zhì)量為6.0 g時(shí)，TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率最高分別為52.07%、41.21%、42.10%、82.00%，且最佳的吸附時(shí)間為40~90 min。具體參見(jiàn)http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）吸附產(chǎn)物分別經(jīng)焙燒法和解吸法再生4 次后，再生樣品對(duì)TN的去除率分別為45.90%、37.20%，焙燒再生法明顯優(yōu)于解吸再生法，表現(xiàn)出了良好的再生利用性能。

（3）本實(shí)驗(yàn)條件下，改性水滑石處理垃圾滲濾液生化尾水具有較好的處理效果，尤其是氮和磷的去除，減少了新安江氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入，在滲濾液深度處理方面有一定的參考價(jià)值，其工程化應(yīng)用的條件仍需進(jìn)一步探索。