城市生活垃圾填埋過程中產生的垃圾滲濾液因成分復雜、氮磷含量高、處理難度大而備受關注。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化，進而危害人類健康〔6〕。雖然用膜分離、高級氧化、活性炭吸附等技術處理有較好的處理效果，但是存在成本高、膜堵塞、工藝復雜、吸附劑再生困難、引發二次污染等問題。
水滑石（HT）也稱作層狀雙氫氧化物或陰離子黏土，經焙燒改性后得到的改性水滑石（MHT），在水溶液中可重新恢復為HT的層狀結構，同時達到去除污染物的目的，具有成本低、比表面積大、易再生、吸附能力強等優點，在水處理方面已得到廣泛應用，而在實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的可行性及其產物的再生性能，為垃圾滲濾液生化尾水的處理提供技術參考的同時，對于減輕新安江營養鹽的輸入負荷具有重要的意義。
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（場齡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。實驗中所用試劑除特別說明外均為分析純，實驗用水為新鮮去離子水。
1.2 吸附實驗
在一系列250 mL具塞錐形瓶中分別加入一定質量的改性水滑石和100 mL垃圾滲濾液，在設計的實驗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，計算相應的去除率和吸附量，采用EXCEL2010和SPSS19.0對實驗數據進行分析處理。所得固體于70 ℃條件下干燥 24 h，以X射線衍射儀為測試手段，對吸附產物的晶體結構進行表征。
1.3 再生實驗
分別采用碳酸鈉解吸再生法和焙燒再生法對吸附產物進行再生。焙燒法，即將吸附產物置于500 ℃下重新焙燒2~3 h得到MHT，同時已吸附的污染物質轉變為無機小分子物質；碳酸鈉解吸法，即在產物投加質量濃度為1 g/L，溫度為70 ℃，碳酸鈉濃度為0.05 mol/L的條件下反應5~7 h，吸附質被碳酸根置換出來進入溶液。兩種方法再生后的樣品重新用于吸附實驗，以污染物的去除率表征吸附劑的再生率。
2 結果與討論
2.1 投加量對去除率的影響
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MHT投加質量增加至0.6 g時，MHT的利用率達到最高，而投加質量大于0.6 g時去除率增幅不明顯，因此，后續實驗中MHT的投加質量濃度均選為6 g/L。
2.2 振蕩時間對去除率的影響
在溫度為25 ℃、振速為150 r/min，MHT的投加質量濃度為6 g/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，60 min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、60 min，去除40%的CODCr需要60 min，去除80%的TP所需的時間為20 min，總磷初始質量濃度為5.5 mg/L的生化尾水在經過快速吸附后即可達到《生活垃圾填埋場控制標準》（GB 16889—2008）的排放標準。快速吸附的過程可有效地縮短MHT實際應用時的水力接觸時間，有助于減少反應池體容積，降低投資。采用準二級動力學模型對實驗數據進行線性擬合可知，準二級動力學模型可以很好地表征MHT的吸附過程，吸附速率常數的大小順序為TP＞NH4+-N＞TN＞CODCr，且初始吸附速率均大于0.53 mg/（g·min）。回歸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，考察振蕩速度對去除率的影響，結果見圖 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，當振蕩速度達到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的投加質量濃度為6 g/L的條件下，考察pH對TN、NH4+-N、CODCr、TP去除率的影響，結果表明，隨著pH的升高，4種污染物去除率整體變化較小，在pH=7時去除率達到最高。酸性和堿性條件均會影響吸附的順利進行，這是因為，MHT對溶液中陰離子的吸附優先于陽離子和分子，酸性條件下產生的酸根陰離子和堿性條件下產生的OH-均會與吸附質形成競爭吸附。另外，MHT在水溶液中恢復層狀結構的同時會釋放出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。可以看出，各衍射峰峰窄而尖，雜峰少，兩者晶體結構吻合較好，但相對強度略有減小，說明MHT吸附TN后僅部分恢復了水滑石層狀結構。為了考察MHT吸附污染物后產物的再生性能，在MHT投加質量為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的增加而減小，焙燒再生法的效果明顯優于解析法，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，經過多次高溫焙燒后，再生產物在結構重建過程中的結晶程度大大降低，降低了再生產物的吸附能力。另一方面，MHT吸附污染物后樣品的憎水性增強，解析率減小直接導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，實現吸附劑再生的同時減少了二次污染。
2.6 動態吸附試驗
將50 mL滴定管改裝為小型動態吸附柱，其內徑為 1.1 cm，MHT填充質量為6.0 g，底部鋪有1.0 cm高的粗砂和2.0 cm高的細沙以防止MHT流失，MHT有效柱高為8.0 cm，采用恒流泵連續進水，流量為0.36 L/h，定時對出水進行分析，計算各指標的去除率，結果見圖 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，且達到最大值所需時間不同，其大小順序為CODCr＞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，最佳吸附時間為40~90 min。
3 結論
（1）當MHT投加質量為6 g/L、pH=7，振蕩時間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%。吸附過程符合準二級動力學模型，初始吸附速率均大于0.53 mg/（g·min）。進水流量為0.36 L/h，MHT裝填質量為6.0 g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40~90 min。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
（2）吸附產物分別經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%，焙燒再生法明顯優于解吸再生法，表現出了良好的再生利用性能。
（3）本實驗條件下，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，其工程化應用的條件仍需進一步探索。
