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在填埋初期,由于地表水和地下水的流入、雨水的渗入以及垃圾本身的分解会产生大量的污水,该污水称之为垃圾渗滤液。垃圾渗滤液中各种重金属的含量都比较高。其中铬是污染较大、毒性较强的重金属之一[1]。铬是生物体必须的微量元素之一。铬的毒性与其价态关系密切。水中的铬有三价和六价两种价态。三价铬能参与人体正常的糖代谢过程,六价铬的毒性却比三价铬的毒性高出100倍左右,且容易被吸收而在人体内富集,高浓度的铬会引起头痛、恶心、呕吐、腹泻、血便等症状,还有致癌的作用[2]。
许多含Cr6+的工业废水混浊有色,对色度深、浊度大的含铬废水通常采用锌盐沉淀法进行预处理。在实际工作中发现该法常常除色去浊不尽,使Cr3+和Cr6+分离以及对其他金属离子干扰的排除受到影响[3-5]。垃圾渗滤液具有高色度、浊度及组成成分中干扰物质多的特点[2]。因而对它所含六价铬的测定预处理采用国标GB7467-1987氢氧化锌共沉淀的方法往往存在去色度不尽,干扰物质严重影响测定结果的问题。本文拟采用铝-铵法对垃圾渗滤液进行预处理。结果显示该法在去色度方面比国标方法更为有效。
实验采用的渗滤液取自内江市郭北镇城郊垃圾填埋场。该垃圾场位于两座山间自然形成的山谷中。内江市以及周边集镇的所有垃圾都运到这里进行集中填埋。垃圾堆放一定厚度后,覆盖泥土,压实。在该垃圾露天堆放场的底部有一条导流沟,将垃圾渗滤液导出,流到具备渗出液隔离层的渗滤液收集塘。该垃圾场于2007年10月16日正式开始堆放垃圾,于2009年5月8日停止堆放垃圾。
一、材料与方法
(一)实验仪器
主要仪器:分光光度计,JH-722S分光光度计,上海天普分仪仪器有限公司;pH计,PHS-3CpPH计,上海雷磁仪器有限公司;电导率仪,DDS-307A,上海雷磁仪器有限公司,色度,50ml贝塞比色管。
(二)实验材料
本实验预处理中所采用药品如下:氨水溶液(NH3•H2O,ρ=0.90g/mL);硫酸铵固体[(NH4)2SO4];铝(Ⅲ)溶液:将3.1686g硫酸铝溶于水中,稀释至100mL。其中铝(Ⅲ)的浓度是5mg/mL;其余药品浓度及配制见国标。样品采集于聚乙烯桶中,装瓶于冰箱中保存,24h内进行测定。
(三)实验方法
采用二苯碳酰二肼分光光度法测定垃圾渗滤液中的六价铬。将国标中的氢氧化锌共沉淀预处理方法改为铝氨法。其余实验步骤及方法同国标。同时也用国标法对同样样品进行三个平行实验,以对水样的预处理效果进行比对。
实验采用的预处理步骤如下:
(1)用蒸馏水洗干净并烘干的100mL烧杯于天平上准确称取硫酸铵固体[(NH4)2SO4]5.0000g固体。取20mL水样于烧杯中,再加入2mL硫酸铝溶液,用水稀释至50mL左右,滴加氨水调节溶液pH约8.0。
(2)移入100mL容量瓶中,用水稀释到标线,摇匀,用慢速滤纸过滤,弃去最初滤液10~20mL,取50mL滤液于洗干净的250mL锥形瓶中,并加入几粒玻璃珠,待用。
其余实验步骤同国标。
(四)标准曲线
在8只50mL比色管中,分别加入铬标准溶液0,020,050,100,200,400,600,800,1000mL,用水稀释至50mL,然后向比色管中加入0.5mL(1+1)硫酸和0.5mL(1+1)磷酸,摇匀。再加2mL显色剂摇匀,10min后,在540nm波长处,用10mL比色皿,以水作参比,测定吸光度。从测得的吸光度扣除零标准吸光度后,绘制吸光度对六价铬浓度的标准曲线,如图1所示。
图1六价铬测定标准曲线
二、实验结果与分析
(一)实验结果
笔者于不同的时间段对内江市露天垃圾堆放场垃圾渗滤液采集、分析,将两次测得的数据进行了比较,两次的水质特征如下表1所示。
表1所测垃圾渗滤液各指标数据
采用铝氨法对水样进行预处理与国标法对比显示,色度明显降低。水样接近于无色。而国标法中氢氧化锌预处理后色度明显偏大,颜色为深黄色,严重影响测定的准确性。故对国标法所测结果予以省略。
(二)讨论
由实验数据可以看出,水样1的各项指标明显比水样2的高。尤其是水样中Cr6+的含量,几乎是水样2的10倍。两次测定的六价铬浓度均高于GB16889-2008中六价铬的排放限值0.05mg/L。色度也明显高于水样2的色度。垃圾填埋场中渗滤液的产生主要来自三个部分,即降水入渗、垃圾含水及垃圾分解产生的水分。其中降水入渗对渗滤液产生量的贡献最大。内江市6、8月份的降水量分别为160~180mm,190~210mm。当降雨量介于20~100mm时,随着垃圾层含水率的不断增加,其吸水能力逐渐下降,降雨转变为渗滤液的比例在增加,渗出系数增加。降雨量偏高(>100mm)时,内部垃圾的含水率和土壤持水能力均已达到饱和状态,吸水能力最差。同时多余的水分在垃圾表面形成水膜,降雨更加难以进入垃圾体内部,通过蒸发作用散失到空气中的比例升高,其渗出系数变小[6]。六月份以后,内江的降水量大幅度的增加,雨水难以再进入垃圾层,这时候,垃圾渗滤液的出水多以雨水或者垃圾表面径流为主,渗出的垃圾渗滤中Cr6+的含量减少。色度的变化也反映了该特点。
三、结论
铝氨法在处理色度高,浊度大、干扰物质多的废水方面优于国标中氢氧化锌共沉淀的方法;垃圾填埋场由于其对降雨的形成的径流未加以适当导排而与渗滤液混合注入渗滤储坑,对垃圾渗滤液的性质影响很大;铝氨法在去除色度方面也可应用到其他工业废水。
致谢:感谢西昌学院农学系陈金发老师的精心指导。
参考文献:
[1]闫志明,普红平,黄小凤.垃圾渗滤液的特征及其处理工艺述评[J].昆明理工大学学报:理工版.2003,28(3):128-130.
[2]朱建华,王莉莉.不同价态铬的毒性及其对人体影响[J].环境与开发,1997(3):499-502.
[3]陈继梅,何先莉,毛剑英.水中铬测定方法的进展[J].北京工业大学学报,2001(2).
[4]彭速标,蔡慧华.六价铬测定方法的进展[J].理化检验:化学分册,2007(10):890-894.
[5]姜玲.污水处理中六价铬的测定方法[J].宁夏工程技术,2004(1):58-60.
[6]王宝贞.城市固体废物渗滤液处理与处置[M].化学工业出版社,2005:102-120.