1 引言
近年來，隨著我國經濟社會的高速發展和人民群眾生活水平的不斷提高，農村生活垃圾的污染問題也日趨嚴重.村鎮環境的污染尤其是生活垃圾的污染已經逐漸成為村鎮污染的主要形式.受到村鎮區域人口密度、經濟條件、資源環境等方面的限制，目前我國村鎮生活垃圾的主要處理方式還是簡易堆存、隨意傾倒和焚燒等.約有1/3的農村生活垃圾處于隨意堆存狀態.侵占了大量的土地，不僅容易傳播疾病，而且嚴重污染了村鎮的水、土壤、空氣以及人居環境，成為區域生態環境惡化的主要因素.
已有諸多學者針對部分地區的村鎮生活垃圾開展了相關研究.利用柱實驗模擬研究了垃圾在堆存情況下經過降雨的淋洗，COD、Cl-、SO42-的溶出規律，結果顯示COD溶出規律符合一級反應動力學方程，Cl-的溶出速度要快于SO42-.模擬研究了降雨條件下垃圾污染組分Cl-、SO42-、CODCr、NH4+的變化特征，結果表明，淋濾液中的CODCr、Cl-、SO42-和NH4+均隨著淋濾時間呈現三個階段的變化趨勢，即急速下降，緩慢下降和基本穩定.
生活垃圾特性與當地經濟發展水平息息相關.本文選取我國東、中、西部3個地區的村鎮生活垃圾，通過降雨模擬實驗比較分析各地區村鎮生活垃圾污染物的溶出規律，旨在了解我國不同經濟發展程度地區間生活垃圾中有害物質的溶出特性，為更好的管理和控制村鎮生活垃圾提供理論參考.
2 材料與方法
2.1 采樣方法
在每個典型村鎮選擇5個垃圾池或垃圾堆放點，每個點采集生活垃圾樣品50 kg左右，混合均勻 后通過四分法縮減垃圾樣品至25 kg左右，儲存于便攜式冷藏箱帶回實驗室分析理化性質，具體采樣方法參照《城市生活垃圾采樣和物理分析方法(CJ/T313—2009)》.
2.2 實驗材料與裝置
垃圾樣品采集于不同地區的典型村鎮，分別是重慶市永川區板橋鎮和龍門灘村;湖北省麻城市鐵門崗鄉和蔡大村;北京懷柔區九渡河鎮和杏樹臺村.實驗采用6個圓柱形透明有機玻璃柱.將每個地區村和鎮的均勻混合新鮮垃圾用剪刀破碎，過50 mm篩，取篩下物填充兩個柱子，分別模擬不同淋洗強度.每個柱子裝填垃圾4.5 kg，填充密度為275 kg · m-3.實驗裝置見圖 1，柱高為1.0 m，內徑為0.15 m，底部穿孔，柱底均勻裝填約5 cm厚，粒徑為0.5～1.2 mm石英砂.頂部均勻鋪墊厚度約為2 cm厚度的石英砂，頂部加蓋一個穿孔有機玻璃蓋以保證布水均勻.供實驗用垃圾樣品的理化性質及物理組分分別見表 1、表 2.
?圖1 實驗裝置
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表1 典型村鎮生活垃圾理化性質
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表2 典型村鎮生活垃圾物理組分
2.3 分析方法
生活垃圾理化性質分析指標及方法：pH、含水率、電導率、有機質、全磷、全氮，其中pH用城市生活垃圾玻璃電極法測定，含水率用烘干法測定，電導率用DDS-11A型電導率儀測定，有機質、全磷、全氮測定方法分別為灼燒法、偏鉬酸銨分光光度法、半微量開式法測定.垃圾物理組分采用現場分揀稱重的方式測定.
根據每個地區的降雨強度設計兩個淋洗強度分別為10 mm · d-1和20 mm · d-1，每周淋洗1次，每次2 h，模擬日降雨量.每周取樣一次分析，主要分析指標為：pH、BOD5、CODCr、NH3-N和TN，其中pH值用pHS-25型數顯酸度計測定，BOD5、CODCr、NH3-N和TN濃度測定分別為5日生化需氧量稀釋與接種法、標準重鉻酸鉀氧化法、納氏試劑分光光度法、堿性過硫酸鉀氧化法測定.測定的數據用Excel、SPSS進行分析，Origin 8.5作圖.
3 結果與分析
3.1 pH值的變化規律
動態淋濾實驗垃圾淋濾液pH值隨時間變化規律如圖 2所示.由圖 2可知，淋洗強度為10 mm · d-1和20 mm · d-1時，淋濾液pH值變化趨勢基本一致，整體隨時間的增加均呈現小幅的上升趨勢，pH值變化范圍分別在6.5～8.0之間(10 mm · d-1)和5.5～8.0之間(20 mm · d-1).隨著
圖2 典型村鎮生活垃圾淋濾液pH的變化規律
3.2 CODCr的變化規律
動態淋濾實驗垃圾淋濾液CODCr隨時間的變化趨勢如圖 3所示.由圖 3可知，在兩種不同淋洗強度下，CODCr變化趨勢基本相同.前兩周下降趨勢較為明顯，從第2周持續緩慢降低至第7周，第8～10周，變化相對穩定.在淋洗強度為10 mm · d-1，整個淋濾周期(10周)內，重慶市板橋鎮、麻城市鐵門崗鄉和北京市九渡河鎮生活垃圾淋濾液CODCr變化范圍分別為：從第1周的21765.0 mg · L-1、9125.0 mg · L-1和18812.5 mg · L-1降低到第10周的518.5 mg · L-1、368.5 mg · L-1和315.0 mg · L-1，分別降低了97.62%，95.96%和98.33%.由圖 3b可知，在淋洗強度為20 mm · d-1時，重慶板橋鎮、麻城鐵門崗鄉和北京九渡河鎮生活垃圾淋濾液CODCr變化范圍分別從第1周的37960.0 mg · L-1、10155.0 mg · L-1和11955.0 mg · L-1降低到第10周的277.5 mg · L-1、127.0 mg · L-1和150.5 mg · L-1，分別降低了99.26%，98.75%和98.74%.
圖3 典型村鎮生活垃圾淋濾液CODCr的變化規律
由圖 3可知，第一次收集的淋濾液CODCr都很高，主要是因為垃圾在水的沖洗作用下，柱內垃圾中的一些可溶還原性有機物和無機物被大量淋洗出來，造成CODCr很高.之后，實驗柱內的垃圾一方面在微生物的作用下發生降解反應，有機物質被不斷分解且速度較快，無機物質也逐漸的被氧化，而且在水沖洗作用下，起到了物理稀釋作用，共同導致CODCr顯著下降.隨著有機質被微生物不斷分解，模擬淋濾過程帶入的柱內氧氣濃度可能不足以滿足好氧微生物需求，抑制了部分微生物活性，使得CODCr緩慢下降最終趨于穩定.比較可知，在整個淋濾周期內(10周)，兩種淋洗強度間淋濾液CODCr變化整體呈現：高強度(20 mm · d-1)的淋濾液CODCr降低率高于低強度的.這主要是由于水分是影響微生物生命活動的重要因素，含水率高的垃圾降解速率高于含水率低的垃圾.淋濾液CODCr變化整體呈現：重慶市板橋鎮>北京市九渡河鎮>麻城市鐵門崗鄉，這主要與生活垃圾的組分(主要是有機物和無機物如亞硝酸鹽和一些硫化物)有著直接的關系，也與裝填垃圾的形狀等因素相關.
3.3 BOD5的變化規律
動態淋濾試驗垃圾淋濾液BOD5隨時間的變化趨勢如圖 4所示.由圖 4可知，在兩種不同淋洗強度下，BOD5變化趨勢基本相同.其中，在前6周下降趨勢較為明顯，6～10周，變化相對穩定.由圖 4a可知，在淋洗強度為10 mm · d-1時，整個淋濾周期(10周)內，重慶市板橋鎮、麻城市鐵門崗鄉和北京市九渡河鎮生活垃圾淋濾液BOD5變化范圍分別從第1周的2755.0 mg · L-1、2585.0 mg · L-1和3760.0 mg · L-1降低到第10周的264.0 mg · L-1、172.0 mg · L-1和225.0 mg · L-1分別降低了90.41%、93.34%和94.01%.在淋洗強度為20.0 mm · d-1時，整個淋濾周期(10周)內，重慶市板橋鎮、麻城市鐵門崗鄉和北京市九渡河鎮生活垃圾淋濾液BOD5變化范圍分別從第1周的3514.5 mg · L-1、3515.0 mg · L-1和3480.0 mg · L-1降低到第10周的122.0 mg · L-1、146.0 mg · L-1和103.0 mg · L-1，分別降低了96.53%，95.85%和96.07%.
圖4 典型村鎮生活垃圾淋濾液BOD5的變化規律
隨著淋洗時間的增加，淋濾液BOD5整體呈現下降的趨勢，且在前6周降低趨勢較為明顯，在第7和第8周基本達到了溶出的平衡點，之后，淋濾液BOD5變化相對較為穩定.主要是由于第一次的淋洗，大量可溶性有機物被淋洗出來，造成BOD5很高.隨著易降解有機物被微生物不斷降解，使得淋濾液可生化性降低.所以，BOD5緩慢下降，最終趨于穩定.比較可知，在整個淋濾周期內(10周)，兩種淋洗強度間淋濾液BOD5變化整體呈現：高強度(20 mm · d-1)的淋濾液BOD5降低率高于低強度的.與兩種淋洗強度下的CODCr降低率相吻合.
3.4 TN和NH3-N的變化規律
典型村鎮生活垃圾淋濾液中TN和NH3-N的變化規律如圖 5所示.由圖 5a可知，淋洗強度為10 mm · d-1時，淋濾液TN濃度整體呈現：1～8周內持續降低，后逐漸趨于穩定.整個淋濾周期(10周)內，重慶市板橋鎮、麻城市鐵門崗鄉和北京市九渡河鎮生活垃圾淋濾液TN濃度分別降低了65.07%，82.07%和75.91%.由圖 5b可知，淋洗強度為20 mm · d-1時，淋濾液TN濃度整體呈現：1～7周持續降低，7～10周相對穩定.在整個淋濾周期(10周)內，重慶市板橋鎮、麻城市鐵門崗鄉和北京市九渡河鎮生活垃圾淋濾液TN濃度分別降低了89.76%，88.73%和90.53%.由圖 5c可知，淋洗強度為10 mm · d-1時，淋濾液NH3-N濃度整體呈現：1～8周持續降低，8～10周相對穩定.整個淋濾周期(10周)內，重慶市板橋 鎮、麻城市鐵門崗鄉和北京市九渡河鎮生活垃圾淋濾
?圖5 中文名典型村鎮生活垃圾淋濾液中TN和NH3-N的變化規律
液TN濃度分別降低了77.47%，77.22%和69.05%.由圖 5d可知，淋洗強度為20 mm · d-1時，淋濾液NH3-N濃度整體呈現：第1～6周持續降低，后逐漸穩定.在整個淋濾周期(10周)內，重慶市板橋鎮、麻城市鐵門崗鄉和北京市九渡河鎮生活垃圾淋濾液TN濃度分別降低了90.99%，95.09%和90.40%.
整個淋濾周期內，垃圾中的氮的轉化形式主要有：氨化作用、硝化作用和反硝化作用(Onay and Pohl and ，1998).比較可知，整個淋濾周期內(10周)，TN與NH3-N含量，總體趨勢為，北京地區>麻城地區>重慶地區.這與表 1中不同地區垃圾含氮量高低相吻合.兩種淋洗強度淋濾液TN和NH3-N濃度變化規律整體呈現：高強度(20 mm · d-1)的淋濾液TN和NH3-N濃度降低率高于低強度時.主要是因為在淋洗的過程中，垃圾中部分含氮物質被淋濾液帶出，高強度的淋洗條件對垃圾的沖洗作用較大，含氮物質被帶出的量可能相對就較多，所以在相同的淋洗周期內，高強度淋洗時垃圾淋濾液中TN和NH3-N的濃度降低較快.此外，高強度的淋洗條件下，單位時間通過柱子的水量相對較大，相應的垃圾被水浸濕程度較大，含水率較高，有利于垃圾的降解.具體參見 污水處理技術資料或污水技術資料更多相關技術文檔。
4 結論
1)淋洗強度為10 mm · d-1和20 mm · d-1時，淋濾液pH值變化趨勢基本一致，整體隨時間的增加均呈現小幅的上升趨勢，pH值變化范圍分別在6.5～8.0之間(10 mm · d-1)和5.5～8.0之間(20 mm · d-1)變化，且不同村鎮生活垃圾淋濾液pH值呈現：北京市九渡河要高于重慶市板橋鎮和麻城鐵門崗鄉.
2)淋濾液CODCr濃度呈現3個階段的變化趨勢即：顯著下降(1～2周)、緩慢下降(2～7周)和相對平穩(7～10周).整個淋濾周期內(10周)，兩種淋洗強度淋濾液CODCr濃度變化整體呈現：高強度(20 mm · d-1)的淋濾液CODCr濃度降低率高于低強度.
3)淋濾液BOD5濃度隨淋洗時間的增加整體呈現降低的趨勢，且在前6周降低趨勢較為明顯，在第7和第8周基本達到了溶出的平衡點，之后，淋濾液BOD5濃度變化相對較為穩定.且整個淋溶周期內(10周)，兩種淋洗強度間淋濾液BOD5濃度變化整體呈現：高強度(20 mm · d-1)的淋濾液BOD5濃度降低率高于低強度.
4)淋洗強度為10 mm · d-1時，淋濾液TN和NH3-N濃度整體呈現：第1～8周持續降低，第8～10周相對穩定;淋洗強度為20 mm · d-1時，淋濾液TN濃度整體呈現：第1～7周持續降低，第7～10周相對穩定;淋濾液NH3-N濃度整體呈現：第1～6周持續降低，第6～10周相對穩定.整個淋濾周期內(10周)，兩種淋洗強度淋濾液TN和NH3-N濃度變化規律整體呈現：高強度(20 mm · d-1)的淋濾液TN和NH3-N濃度降低率高于低強度.
