城市生活垃圾填埋過程中產(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，不僅會對周圍的土壤和地下水造成污染，還會造成水體的富營養(yǎng)化，進(jìn)而危害人類健康〔6〕。雖然用膜分離、高級氧化、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道。黃山市生活垃圾填埋場的滲濾液經(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，給新安江營養(yǎng)鹽的凈化帶來一定影響。筆者以黃山市生活垃圾填埋場滲濾液Ⅰ期生物處理尾水為研究對象，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，對于減輕新安江營養(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2.0~3.0h，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（場齡7a），其pH為7.0~7.4，TP、TN、NH4+-N、CODCr分別為5.5、156.2、63.5、365.8mg/L。實(shí)驗(yàn)中所用試劑除特別說明外均為分析純，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250mL具塞錐形瓶中分別加入一定質(zhì)量的改性水滑石和100mL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間后，離心分離，分別采用堿性過硫酸鉀消解-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24h，以X射線衍射儀為測試手段，對吸附產(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2~3h得到MHT，同時已吸附的污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o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1g/L，溫度為70℃，碳酸鈉濃度為0.05mol/L的條件下反應(yīng)5~7h，吸附質(zhì)被碳酸根置換出來進(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投加量對去除率的影響  

溫度為25℃、振速為150r/min，向一系列100mL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、1.5gMHT，恒溫振蕩120min，結(jié)果見圖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0.6g時，MHT的利用率達(dá)到最高，而投加質(zhì)量大于0.6g時去除率增幅不明顯，因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中MHT的投加質(zhì)量濃度均選為6g/L。  

2.2振蕩時間對去除率的影響  

在溫度為25℃、振速為150r/min，MHT的投加質(zhì)量濃度為6g/L條件下，TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率隨振蕩時間的變化趨勢見圖2。  

由圖2可以看出，去除率均隨著時間的延長而增加，60min后增速趨于平緩。MHT對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所需時間分別為40、60min，去除40%的CODCr需要60min，去除80%的TP所需的時間為20min，總磷初始質(zhì)量濃度為5.5mg/L的生化尾水在經(jīng)過快速吸附后即可達(dá)到《生活垃圾填埋場控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889—2008）的排放標(biāo)準(zhǔn)?？焖傥降倪^程可有效地縮短MHT實(shí)際應(yīng)用時的水力接觸時間，有助于減少反應(yīng)池體容積，降低投資。采用準(zhǔn)二級動力學(xué)模型對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合可知，準(zhǔn)二級動力學(xué)模型可以很好地表征MHT的吸附過程，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0.53mg/（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振蕩時間對去除率的影響  

在溫度為25℃、MHT的投加質(zhì)量濃度為6g/L、振蕩60min的條件下，改變振蕩速度，考察振蕩速度對去除率的影響，結(jié)果見圖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150r/min之后，各去除率略有減少，但整體變化不大。  

2.4pH對去除率的影響  

在溫度為25℃、振速為150r/min、振蕩60min、MHT的投加質(zhì)量濃度為6g/L的條件下，考察pH對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時去除率達(dá)到最高。酸性和堿性條件均會影響吸附的順利進(jìn)行，這是因?yàn)?，MHT對溶液中陰離子的吸附優(yōu)先于陽離子和分子，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-均會與吸附質(zhì)形成競爭吸附。另外，MHT在水溶液中恢復(fù)層狀結(jié)構(gòu)的同時會釋放出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，但相對強(qiáng)度略有減小，說明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6g/L、pH=7、振蕩60min、振速為150r/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)過多次高溫焙燒后，再生產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)重建過程中的結(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)吸附劑再生的同時減少了二次污染。  

2.6動態(tài)吸附試驗(yàn)  

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

由圖6可以看出，隨著時間的延長，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%。120min以后去除率迅速下降，最佳吸附時間為40~90min。  

3結(jié)論  

（1）當(dāng)MHT投加質(zhì)量為6g/L、pH=7，振蕩時間60min、振速為150r/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%。吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，初始吸附速率均大于0.53mg/（g·min）。進(jìn)水流量為0.36L/h，MHT裝填質(zhì)量為6.0g時，TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率最高分別為52.07%、41.21%、42.10%、82.00%，且最佳的吸附時間為40~90min。  

（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養(yǎng)鹽的輸入，在滲濾液深度處理方面有一定的參考價值，其工程化應(yīng)用的條件仍需進(jìn)一步探索。

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