城市垃圾滲濾液重金屬污染特征及修復研究

時間：2007-03-13 來源： 福建農林大學 作者：侯曉龍

摘 要：隨著城市規模的不斷擴大，城市垃圾產量劇增，垃圾污染日趨嚴重。特別是城市垃圾中的重金屬污染因具有積累性、滯后性、隱蔽性的特點，可通過食物鏈在人體中積累，給人類帶來很多疾病，這些疾病不易被察覺，一旦被發現就很難治愈，因此城市垃圾中重金屬污染及其治理受到世界各國的普遍關注。雖然國內外對城市垃圾的污染問題上已進行過不少研究，但多是對垃圾處理場BOD, COD, NH3-N等指標的研究監測，對垃圾及其滲濾液中的重金屬監測研究較少，而且目前采用的重金屬污染治理方法存在投資大、治理成本高和治理效果差等問題。因此如何篩選出治理成本低和效果好的城市垃圾滲濾液重金屬污染修復技術已成為當前城市發展過程中急需解決的重人課題。

    有鑒于此，本研究采用全面踏查和典型調查相結合的方法，對福建省主要城市(包括福州、廈門、泉州、漳州、龍巖、三明、南平)垃圾處理場的垃圾污染現狀進行詳細調查，分別從垃圾產量、物理組成、垃圾滲濾液中BOD, COD, NH3-N及重金屬污染等方面分析了福建省主要城市垃圾的處理、污染及其治理現狀。并在對福建省主要城市生活垃圾的處理現狀全面了解基礎上，通過室內模擬試驗，分別利用7種物理吸附劑(沸石、焚燒灰、爐灰、草木灰、木炭、赫石、活性炭)、4種化學絮凝劑(FeS04. AIC13. FeCl3,  Ah(SO4)3)和3種水生植物進行垃圾滲濾液中重金屬的污染去除研究，比較不同物理吸附劑、化學絮凝劑和水生植物對垃圾滲濾液重金屬污染的去除效果，試圖從中篩選出治理成本低和治理效果好的城市垃圾滲濾液重金屬污染修復技術，供南方城市垃圾處理場推廣應用。主要研究結果如下:

      (1)福建不同城市的垃圾產量均呈逐年迅速增長趨勢，垃圾產量與城市人口、經濟發展水平明顯相關。福建不同城市垃圾產量的增長速度大約在10%-20%之間，其中福州和廈門的增長比較快。福建主要城市垃圾處理場的垃圾處理方式比較單一，以垃圾填埋為主;垃圾多未經分類處理，對電子垃圾和垃圾中重金屬污染處理重視不夠;福州、廈門、三明、南平主要采取垂直防滲措施進行垃圾場滲濾液防滲處理，防滲效果較差，有些城市垃圾場滲濾液根本沒有防滲處理就直接排放;而泉州、龍巖、漳州則采取水平防滲措施，防滲效果比較好。

    (2)對福建省七個城市垃圾處理場垃圾滲濾液的分析發現:根據國家《污水綜合排放標準》( GB8978-1996 )中的三級標準，福建省七個城市垃圾滲濾液中的BOD, COD, NH3-N等指標均遠遠超過該標準，三明、漳州、龍巖、福州、廈門垃圾處理場垃圾滲濾液中錳的含量都超標，福州垃圾滲濾液的鎳和鍋、廈門垃圾滲濾液的鎳均超標，其中福州市垃圾滲濾液的錳超標15.6倍。與國家地面水環境質量標準V類標準(GB3838-88)相比，福建省七個城市圾滲濾液只有鋅未超標，其它五種重金屬(Cd, Cr, Pb, Mn, Ni)均超標，其中福州垃圾滲濾液中錳、錯、鍋超標32.2, 1.3,  18.0倍，廈門垃圾滲濾液中鎳超標1.7倍，泉州垃圾滲濾液中鉻超標13.3倍。

      (3)不同填埋時間垃圾填埋場垃圾滲濾液中的重金屬污染存在明顯差異。隨填埋時間的增加，垃圾滲濾液的pH值和重金屬含量均呈增加趨勢，其中填埋11年垃圾場滲濾液的Mn, Zn,Pb, Cd、Cr和Ni分別比填埋2年的增加3.6倍、19.0倍、1.0倍、11.0倍、3.0倍和1.3倍。對福州垃圾填埋場滲濾液的月動態監測表明:不同月份垃圾滲濾液中不同重金屬含量變化較大，沒有一定的規律性，但滲濾液中的pH值有逐月增大的趨勢。

      (4)福建不同城市垃圾處理場滲濾液浸蝕土壤的重金屬污染存在明顯差異。三明、漳州、泉州、龍巖、福州、廈門、南平垃圾處理場滲濾液浸蝕土壤中的Pb, Cr, Zn, Mn, Ni分別是當地土壤背景值的1.0-3.9倍、I.1-36.6倍、1.5-3.1倍、1.2-9.6倍、1.2-5.8倍。與國家城鎮垃圾農用控制標準(GB8172-87 )相比，福建不同城市垃圾滲濾液浸蝕十壤中的Zn, Mn, Ni均超標，其中龍巖、漳州的Pb超標，福州Cr超標。垃圾滲濾液浸蝕土壤中的重金屬污染程度表現為:Cr >Zn>Mn>Ni>Pb>Cd。

      ⑸福建七個城市垃圾處理場滲濾液浸蝕土壤的污染評價結果表明:福州、南平、三明、和泉州Zn的單項污染指數達重度污染標準，廈門Zn為輕度污染;漳州的Zn和Ni為重度污染:龍巖的Pb為輕度污染，Zn達到中度污染。從綜合污染指數上看，福州、南平、泉州、漳州、三明五個城市垃圾處理場滲濾液浸蝕土壤的復合污染均達到重度污染水平，龍巖和廈門為輕度污染。

      (6)石、活性炭、木炭、人造沸石、草木灰、垃圾焚燒灰、爐灰七種物理吸附劑對不同重金屬的去除研究發現:七種物理吸附劑對不同重金屬均有較好的去除效果。在試驗的不同物理吸附劑中，儲石對重金屬去除效果最好，經儲石處理的重金屬廢水均未超出國家地面水環境質量標準V類標準，因此儲石非常適合在南方垃圾滲濾液中重金屬污染治理上應用。儲石對鉛的最佳吸附條件為加入量20g/L、pH為8-8.5和振蕩時間120min;對錳的最佳去除條件為加入量40g/L、pH為10-10.5、振蕩時間120min:對鎳最佳去除條件為加入量20g/L, pH為2-2.5、振蕩時間120min;對鍋的最佳去除條件為加入量40g/L、pH為10-10.5、振蕩時間60min:對鋅去除最佳去除條件為加入量40g/L, pH為10-10.5、振蕩時間120min:對鉻最佳去除條件為加入量20 g/L, pH為4-4.5 ,振蕩時間120min。木炭、草木灰和爐灰對Mn的去除效果均比活性炭的去除效果好，可以代替活性炭。垃圾焚燒灰吸附重金屬后的廢水達到了污水排放標準，可考慮作為垃圾滲濾液污染治理的吸附劑。

      (7) pH對物理吸附劑吸附重金屬效果有很大影響。爐灰和草木灰對六種重金屬去除效果影響最大的因素是pH。除活性炭對Cr和Pb,焚燒灰對Cr、木炭對Ni,赫石對Ni與Cd、沸石對Pb, Mn, Cd, Zn的去除效果受吸附劑加入量的影響較大外，其它實驗的去除效果均是pH的影響最大。因此pH是影響重金屬去除效果的主要因素。同時振蕩時間對吸附效果也有顯著影響，不是主要影響因素。

(8)四種化學絮凝劑AL2(S04)3、 ALCL3、 FeS04·7H20、 FeCL3對模擬垃圾滲濾液的六種重金屬進行的絮凝實驗發現:不同化學絮凝劑對重金屬均有一定的去除效果，其中FeC13對Pb、Mn、 Cd、和Zn的去除率最大，對Ni和Cr也有較好的去除效果，對Pb、 Mn、 Ni、 Cd、Zn、Cr的最大去除率分別可達96.55%, 100%, 97.77%, 100%, 98.48%, 76.26%，處理后的廢水達到污染排放的標準，因此FeC13在四種絮凝劑中最適合應用于廢水重金屬的治理。Al2(S04)3對Ni的去除效果最好，適用于Ni含量高廢水的處理;FeS氏對Cr的去除率最高，適合用于Cr;含量較高廢水的處理。FeC13對鉛的去除最好條件為加入量為0.80g/L、pH為11:對錳去除最好條件為加入量為0.20g/L、pH為11;對鎳的去除最好條件為加入量為0.20g/L、pH為11;對福的去除最好條件為加入量為0.20g/L、pH為11;對鋅的去除最好條件為加入量為0.20g/L, pH為11;對鉻去除的最好條件為加入量為0.80g/L、pH為9。

⑼水浮蓮、水葫蘆、浮萍3種水生植物吸附垃圾滲濾液中重金屬的研究表明:3種水生植物在垃圾滲濾液中生長適應能力較差，最多能成活72h，72h后基本上枯萎死亡。3種水生植物對垃圾滲濾液中重金屬有一定吸附效果，其中水浮蓮的吸附效果最好，對Ni, Zn, Cr, Cd, Pb,Mn的最高去除率分別可達50.21%, 50.92%, 100%, 73.27%, 89.99%, 88.52%,適合應用于垃圾滲濾液中重金屬的治理。但不同重金屬達最大去除率所需要的時間各不相同，最佳吸附時間還需進一步的實驗來確定。浮萍對鉻和鉛的去除率最大，適用于鉻與鉛含量較大重金屬廢水的處理;水葫蘆對鋅的去除率最大，適用于鋅含量較大重金屬廢水的處理，水葫蘆對鉛的富集轉運系數大于1，已具備了鉛超富集植物的部分標準。

關鍵詞:城市垃圾;垃圾滲濾液;重金屬污染:植物修復;吸附劑;絮凝劑

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