城市生活垃圾的處理已經(jīng)成為當今我國城市發(fā)展面臨的一個棘手問題。不同的處理方式對環(huán)境的影響差異很大，填埋法處理成本低，簡便易行，因而成為世界上大多數(shù)國家最主要的處理方式。然而垃圾填埋過程中產(chǎn)生的大量滲濾液會對地下水、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，是垃圾填埋場有毒化合物的流動部分，含有較高濃度的無機和有機化合物。由于垃圾滲濾液成分極其復雜，水質(zhì)變化范圍大，有機負荷高，且含有大量具有難生物降解性、生物累積性和三致效應的有毒有機污染物，其處理的難度很大。
垃圾滲濾液作為一種高強度廢水，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，會穿透地表土及地下土層，對地下水體造成嚴重污染。
1、方案論證
在垃圾滲濾液處理中，沸石對滲濾液中的氨氮去除效果較好，但天然沸石對COD的去除效果卻并不佳。垃圾滲濾液是一種高濃縮的、化學需氧量（COD）極高（一般可達幾萬到幾十萬）、含有許多重金屬離子和難降解的有機物、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。在滲濾液處理過程中，吸附效果除了與被吸附的物質(zhì)的特性有關外，還與投加量、溶液的pH值、反應溫度和吸附時間有關。此外，用酸或堿對沸石進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值及吸附接觸時間等對沸石吸附處理滲濾液效果的影響。
2、實驗過程
2.1垃圾滲濾液的采集
本試驗選擇武漢市二妃山垃圾填埋場調(diào)節(jié)池滲濾液作為試驗用水。采集該垃圾填埋場垃圾滲濾原液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。運回實驗室后，在4°C避光保存于暗處。垃圾的來源主要為地區(qū)的生活垃圾。
2.2實驗操作
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倍后測定。
3、結(jié)果分析及討論
3.1不同濃度鹽酸對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，用定量濾紙過濾，測定濾液的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后測定濾液的CODCr，以確定最佳吸附劑投加量。實驗結(jié)果表明：實驗水樣中改性沸石的投加量對COD的去除率有較大的影響。當改性沸石投加量≤2g時，COD的去除率隨沸石投加量的增加而快速增加。當沸石投加量達到2g以后，沸石投加量的增加對COD的去除率基本沒有影響。
3.3滲濾液初始pH值對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，進行吸附處理，根據(jù)COD的去除率確定最佳吸附pH值。由試驗可知，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。實驗結(jié)果表明，水樣的pH值對COD去除率有較大影響。當水樣的pH值小于6，即水樣呈較強酸性時，沸石對COD的去除率較高，可達36%以上；而當水樣pH值大于7時，沸石對COD的去除率趨勢隨水樣堿性的增強而迅速降低。因此，處理時需要調(diào)節(jié)滲濾液pH值。考慮到實際運營的經(jīng)濟成本，并根據(jù)試驗中水樣pH值調(diào)節(jié)到6時，COD去除率就較高的試驗結(jié)果，最佳水樣pH值選擇為6。
3.4不同吸附接觸時間對COD去除率的影響
該實驗的吸附過程為震蕩吸附過程，因而震蕩吸附的時間與COD的去除率之間也有較大的關系。將水樣pH值調(diào)節(jié)到6，震蕩時間分別設定為20min、40min、60min、80min、120min。然后重復實驗，測定濾液的CODCr。實驗結(jié)果表明，最佳改性沸石、最佳投藥量、最佳水樣pH值時，震蕩吸附的時間對COD去除率關系為震蕩時間小于60min
時，COD去除率隨震蕩時間的延長而增長較快；當震蕩時間達到60min后，COD去除率隨震蕩時間的延長增長緩慢，甚至沒有變化。考慮到實際處理效率和經(jīng)濟效益，選擇最佳震蕩時間為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)線性相關性好，則說明沸石對垃圾滲濾液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的對數(shù)關系曲線，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)。
將實驗數(shù)據(jù)按此方程進行擬合，所得直線方程為：logq=9.3523-2.6792logC
（2）相關系數(shù)υ=0.8515，說明沸石吸附處理COD符合Freundlich等溫模式。
3.5.2Langmuir等溫式
Langmuir等溫式是從動力學角度出發(fā)，通過一些假設條件而推導出來的單分子吸附公式。以C/q對C作圖，得到的即是Langmuir等溫式，結(jié)果得不到直線，說明不是單分子層吸附。
Freundlich等溫式與Langmuir等溫式均說明沸石對滲濾液中COD的吸附是以物理吸附為主。改性沸石對垃圾滲濾液COD的吸附處理不能簡單的用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物。這些有機物的性質(zhì)差異較大，其吸附性能各異。當沸石投加量≥2g時，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，說明在垃圾滲濾原液中有約30%的有機物易于被沸石吸附。
4、結(jié)論
天然沸石或人工沸石對垃圾滲濾液中高濃度的COD去除效果不佳，通過對沸石進行改性，可以對COD的去除效果有較大的改善。本研究通過鹽酸改性沸石處理垃圾滲濾液中的COD實驗發(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，吸附震蕩時間為60min。此時，改性沸石對垃圾滲濾液中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。
沸石來源廣泛、價格低廉、對環(huán)境友好，以改性沸石吸附處理垃圾滲濾液在未來將會有較大的發(fā)展前景。
