密閉式清潔站垃圾滲瀝液污染物分析

葛亞軍，馬婧一，阮曉東，李榮平

（1．北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計科學研究所，北京 100028；2．中國科學院研究生院，北京 100049）

密閉式清潔站垃圾滲瀝液污染物分析

葛亞軍1，馬婧一1，阮曉東2，李榮平1

（1．北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計科學研究所，北京 100028；2．中國科學院研究生院，北京 100049）

對北京市密閉式清潔站垃圾滲瀝液進行了取樣分析。結(jié)果表明：滲瀝液為高濃度有機污水，COD為20 000 60 000 mg/L，BOD5為6 000～20 000 mg/L，氨氮為300～500 mg/L。滲瀝液所含顆粒物介于膠體和超膠體范圍。三維熒光光譜（3D-EEM）和紅外光譜（FTIR）顯示滲瀝液污染物多為蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)。

生活垃圾；密閉式清潔站；滲瀝液

密閉式清潔站，也稱垃圾樓、垃圾收集站，是一種小型垃圾收集設(shè)施。通常，分散收集的垃圾集中到密閉式清潔站后，再由運輸車輛運送到垃圾處理設(shè)施或大型轉(zhuǎn)運站。密閉式清潔站應用廣泛，據(jù)統(tǒng)計，北京市內(nèi)現(xiàn)有914座密閉式清潔站。密閉式清潔站連接垃圾產(chǎn)生源頭和末端處理設(shè)施，在生活垃圾收運系統(tǒng)中起到重要的樞紐作用［1］。

近年來，隨著壓縮技術(shù)和裝備不斷升級和更新，密閉式清潔站的工作效率和環(huán)保效應顯著提高。但是，滲瀝液處理仍然是密閉式清潔站管理中的一個薄弱環(huán)節(jié)［2］。大部分密閉式清潔站沒有滲瀝液處理裝置，而是把滲瀝液直接排入污水管道。這是導致密閉式清潔站周圍臭味和蚊蠅等環(huán)境污染的主要根源。

密閉式清潔站內(nèi)滲瀝液主要產(chǎn)生于垃圾存放和壓縮過程，其所含污染物及其濃度不同于填埋場垃圾滲瀝液［3］，其處理方法也不同。筆者通過對北京市密閉式清潔站垃圾滲瀝液的測試分析，并運用現(xiàn)代儀器手段對污染物進行表征，以期為處理方式選擇提供指導。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

在朝陽區(qū)選擇4座密閉式清潔站，所收集垃圾類型包括城區(qū)混合垃圾、農(nóng)村混合垃圾、城區(qū)分類廚余垃圾和分類其他垃圾。滲瀝液采自密閉式清潔站滲瀝液蓄液池，2 h內(nèi)送至北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計科學研究所實驗室進行分析。

1.2 滲瀝液水質(zhì)分析方法

BOD和COD采用哈希BOD和COD分析儀測得。TN、TP采用標準方法［4］。氨氮由納氏比色法測得。pH由賽多利斯pH計測得。

1.3 顆粒物粒度分析方法

滲瀝液污染物懸浮粒度分析采用激光粒度儀（Malvem，UK） 測量。激光強度＞70%，激光粒度儀的粒度讀數(shù)用球體直徑當量D表示。

1.4 三維熒光光譜分析

三維熒光光譜圖通過F-4500熒光分光光度計 （HITACHI，Japan） 測定。滲瀝液樣品稀釋后進行三維熒光掃描。樣品裝入1 cm石英熒光樣品池，150W氙弧燈為激發(fā)光源，激發(fā)波長λEx=200 450 nm，發(fā)射掃描波長λEm=250～600 nm，激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度為5 nm，激發(fā)波長掃描間隔為1 nm，掃描速度為2 400 nm/min，掃描光譜進行儀器自動校正，響應時間為0．05 s。數(shù)據(jù)采用日立公司FL Solutions 2．0進行3D-EEM圖譜繪制。

1.5 紅外光譜分析

紅外光譜分析（FTIR）用于研究分子振動提供官能團的本性、反應性和結(jié)構(gòu)等信息。滲瀝液經(jīng)冷凍干燥，用瑪瑙研缽磨碎，60 W紅外燈烘干2 min，再采用溴化鉀壓片法制片。樣品與溴化鉀質(zhì)量比為1∶150，壓片機壓力為8 MPa。使用TENSOR27 FTIR光譜儀在400～4 000 cm-1范圍內(nèi)測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 密閉式清潔站滲瀝液產(chǎn)生量

生活垃圾的來源、種類以及壓縮設(shè)備類型對垃圾滲瀝液產(chǎn)生量都有影響。通過測量密閉式清潔站滲瀝液（見表1），可以發(fā)現(xiàn)：①城區(qū)混合垃圾比農(nóng)村混合垃圾滲瀝液產(chǎn)率高1倍，這主要是由于城區(qū)垃圾含水率高于農(nóng)村垃圾；②廚余垃圾滲瀝液產(chǎn)率最高，為15．0 L/t，是其他垃圾滲瀝液產(chǎn)率的5．8倍；③對廚余垃圾和其他垃圾進行分類收集和壓縮，有利于保持其他垃圾的干燥性。

表1 4座密閉式清潔站垃圾滲瀝液產(chǎn)率

2.2 滲瀝液水質(zhì)分析

滲瀝液成分復雜，所含典型污染物指標有BOD5、COD、NH3-N、TN、TP、pH等。通過對不同密閉式清潔站滲瀝液的取樣分析，得到滲瀝液水質(zhì)指標，見表2。表2顯示：①密閉式清潔站垃圾滲瀝液為酸性，pH為3．6～3．9，褐色，散發(fā)酸臭味；②滲瀝液污染物濃度很高，COD為20 000～60 000 mg/L，BOD5為 6 000～20 000 mg/L；③滲瀝液為高氨氮廢水，NH3-N為300～500 mg/L，占總氮的70%左右；④此外滲瀝液中含有較多的沉積物。

表2 滲瀝液主要水質(zhì)指標

密閉式清潔站垃圾滲瀝液不同于垃圾填埋場滲瀝液。后者經(jīng)過了較長時間的埋藏和微生物礦化過程，COD、BOD5降低，BOD5/COD接近0．1，可生化性差［5］。與CJ 343—2010污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準（COD、BOD5和氨氮的最高容許排放濃度分別為500、300、40 mg/L） 相比，密閉式清潔站滲瀝液COD超標39～112倍；BOD超標21～67倍；氨氮超標7～13倍。密閉式清潔站垃圾滲瀝液為高污染廢水，不能隨意排入污水管道。

2.3 污染物粒徑分布規(guī)律

滲瀝液中顆粒物包括高分子有機物、膠體、懸浮顆粒以及細菌、藻類、原生動物等微生物。通過激光粒度儀得到滲瀝液污染物粒子分布狀況見圖1?？梢姡孩贊B瀝液粒徑小于1 μm的顆粒物比例為6%～10%，1～10 μm的顆粒物比例為40%60%，大于10 μm的比例為30%～55%；②粒徑1～10 μm的顆粒物不具有沉降性，因此滲瀝液中懸浮物濃度較高；③顆粒物中位粒徑分布在5．μm左右，大部分屬于有機物殘?。?］。滲瀝液污染物大部分介于膠體和超膠體范圍內(nèi)。

圖1 典型滲瀝液的污染物粒子分布

2.4 三維熒光光譜分析

滲瀝液三維熒光光譜分析結(jié)果及熒光基團歸屬如圖2和表3所示。根據(jù)鑒定結(jié)果，可以判斷出在滲瀝液中膠體成分復雜多樣，包含了酪氨酸類蛋白質(zhì)、紫外區(qū)類腐殖質(zhì)、色氨酸類蛋白質(zhì)浮游植物降解產(chǎn)物及可見區(qū)類腐殖質(zhì)。由圖2可知，在Ex/Em：230/350 nm及280/350 nm處具有2個明顯的色氨酸熒光峰，且強度較高，說明滲瀝液中蛋白質(zhì)含量較高。在Ex/Em：240/420 nm的紫外區(qū)類腐殖質(zhì)熒光峰稍弱。在圖2左上方和右下方各有1條顏色較深的譜帶，這是由水的倍頻峰產(chǎn)生的。在靠近左上方水的倍頻峰的下側(cè)即在Ex/Em：300/330～380/430處有1條狹長的熒光峰帶，熒光強度相對較弱，沒有明顯的熒光中心，目前研究者尚未對此帶進行歸屬。

圖2 滲瀝液3D-EEM光譜

2.5 紅外光譜分析

對滲瀝液中所含的物質(zhì)進行干燥，然后進行紅外分析，見圖3。

譜圖顯示，滲瀝液中的物質(zhì)含有較強的羥基（3 202 cm-1），CH2、CH3和CH振動（2 937 cm-1），C=O和C-N振動（1 626 cm-1），C-O-C振動（1 061 cm-1），羧基的C-O振動（1 398 cm-1）以及磷酸和核酸的基團等（536 cm-1）［7］，表明滲瀝液中的污染物主要是多糖和蛋白質(zhì)類。由于生活垃圾中含有較多的有機成分，通過微生物的分解會產(chǎn)生很多可溶性有機物，這是滲瀝液主要成分來源。另外，紅外光譜在1 626 cm-1處吸收峰比較高，而這部分吸收峰所代表的是蛋白質(zhì)物質(zhì)，因此可以辨別出滲瀝液中具有較高蛋白質(zhì)含量，紅外光譜結(jié)果與三維熒光光譜結(jié)果相吻合。由于蛋白質(zhì)含有較多的氨基成分，被微生物分解后會形成氨氮、氨氣等成分，部分蛋白質(zhì)還會厭氧腐敗而產(chǎn)生臭氣，這也解釋了滲瀝液帶有較濃酸臭味道的原因。

表3 熒光基團歸屬

圖3 滲瀝液傅立葉變換紅外光譜

3 結(jié)論

密閉式清潔站滲瀝液含有較高污染物濃度COD 為 20 000～60 000 mg/L，BOD5為 6 000～20 00 mg/L，氨氮為300～500 mg/L。滲瀝液所含顆粒物介于膠體和超膠體范圍。三維熒光光譜和紅外光譜顯示滲瀝液污染物多為蛋白質(zhì)、多糖等。污染物分析結(jié)果為下一步密閉式清潔站滲瀝液選擇適合的處理方式提供了依據(jù)。

［1］蔣建國．固體廢物處置與資源化［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2008．

［2］北京市政市容委員會．市政市容委舉辦密閉式垃圾清潔站建設(shè)與改工作培訓［EB/OL］．http：//www．bjmac．gov．cn/pub/guanwei/G/G14/G14_1 201106/t20110617_21822．html．

［3］鄭雅杰．我國城市垃圾滲濾液量預測與污染防治對策［J］．城市環(huán)境與市生態(tài)，1997，10（1）：29-33．

［4］國家環(huán)境保護局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會．水和廢水監(jiān)測析方法［M］．4版．北京：中國環(huán)境科學出版社，2002．

［5］王進安，劉學建，杜巍，等．北京阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液處［J］．環(huán)境衛(wèi)生工程，2006，14（3）：15-17．

［6］ Leenheer J A，Crou J P．Characterizing Aquatic Dissolved Organic Matte［J］．Environ Sci Technol，2003，37 （1）：19-26．

［7］翁詩甫．傅里葉變換紅外光譜儀［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2005．

Analysis of Pollutants in Waste Leachate from Waste Collection Stations

Ge Yajun1,Ma Jingyi1,Ruan Xiaodong2,Li Rongping1
（1．Beijing Environmental Sanitation Design Science Research Institute,Beijing 100028;2．Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049）

The waste leachate from waste collection stations in Beijing was analyzed．The results showed that wast leachate is organic sewage with COD concentration of 20 000～60 000 mg/L,BOD5concentration of 6 000～20 000 mg/L an ammonia nitrogen of 300～500 mg/L,respectively．Particulate matter in waste leachate was distributed between colloid and ultra colloid．The 3D-EEM spectra and FTIR spectra indicated that most of pollutants in waste leachate were proteins an polysaccharides．

domestic waste；waste collection station；waste leachate

X703

A

1005-8206（2012）03-0048-03

2012-03-12

葛亞軍（1979—），工程師，主要從事固體廢物處理研究及其工程項目。

E-mail：geyajun@bjhks．org。

（責任編輯：劉冬梅