生活垃圾滲瀝液重金屬污染現(xiàn)狀及其治理研究進(jìn)展

畢崇濤

（北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計(jì)科學(xué)研究所生活垃圾檢測分析與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100028）

生活垃圾滲瀝液重金屬污染現(xiàn)狀及其治理研究進(jìn)展

畢崇濤

（北京市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)計(jì)科學(xué)研究所生活垃圾檢測分析與評(píng)價(jià)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100028）

生活垃圾滲瀝液含有大量重金屬成分，重金屬污染具有典型的積累性、滯后性、隱蔽性，會(huì)給環(huán)境及人體造成很大危害，因此生活垃圾滲瀝液中重金屬污染及其治理引起普遍關(guān)注。重點(diǎn)探究了目前生活垃圾滲瀝液中重金屬污染研究進(jìn)展及其治理技術(shù)研究狀況。

滲瀝液；重金屬；污染；治理

垃圾滲瀝液指垃圾在堆放和填埋過程中，由于發(fā)酵和雨水的淋溶、沖刷而形成的污水，其水質(zhì)成分復(fù)雜，含有大量的有機(jī)物和無機(jī)物。重金屬是垃圾填埋滲瀝液中重要的污染成分，對(duì)水體和土壤造成的污染具有長期累積效應(yīng)，不易從環(huán)境中清除出去，重金屬污染治理十分困難。我國城市垃圾滲瀝液中重金屬污染有日益嚴(yán)重的趨勢，必須引起高度重視。

1 城市垃圾滲瀝液中重金屬污染研究進(jìn)展

生活垃圾中的電池、表面鍍金屬的生活用品、廢舊電器、報(bào)紙等，在填埋過程釋放出金屬離子，金屬離子進(jìn)入滲瀝液。垃圾滲瀝液中常見的含量較高重金屬有鐵、錳、鉛、鉻、砷、銅、鎘、鎳、汞、鋅、鉈等。研究表明，由于滲瀝液中的金屬離子通過吸附、絡(luò)合、沉淀和氧化還原反應(yīng)，其濃度不斷在發(fā)生著變化。滲瀝液遷移過程中由于環(huán)境條件的不斷變化，重金屬的形態(tài)也交替變更，大致可劃分為膠體態(tài)和溶解態(tài)。

丹麥學(xué)者通過對(duì)4個(gè)丹麥生活垃圾填埋場滲瀝液中重金屬的種類、形態(tài)及其濃度的探究，研究發(fā)現(xiàn)：Cd 0.2～3.6 μg/L，Ni 28～84 μg/L，Zn 85～5310 μg/L，Cu 2～34 μg/L，Cr 0～188 μg/L，Pb 0～16 μg/L，大多數(shù)重金屬離子與滲瀝液中的膠體物質(zhì)結(jié)合，但不同的重金屬離子與膠體物質(zhì)結(jié)合的比例不同。斯里蘭卡學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，填埋場滲瀝液中存在的主要重金屬及其濃度范圍：Zn 0.049～0.337 mg/L，Cu 0～0.443 mg/L，Pb 0～0.356 mg/L，Ni 0.004～0.390 mg/L，Cr 0.015～0.168 mg/L，Cd 0～0.033 mg/L。日本學(xué)者Urase等分析了5個(gè)日本生活垃圾填埋場的滲瀝液中的重金屬，發(fā)現(xiàn)Cr、Ni、Zn、Cu、Pb的含量相對(duì)較高，尤其是Cr、Zn的含量更為突出。Andreot等對(duì)歐美70多個(gè)生活垃圾填埋場滲瀝液中的重金屬成分進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1所示，不同的填埋場產(chǎn)生的滲瀝液中重金屬含量差別大，且重金屬含量也會(huì)隨著填埋場填埋時(shí)間的延長而改變。瑞典學(xué)者Joar對(duì)4個(gè)瑞典生活垃圾填埋場滲瀝液中重金屬濃度進(jìn)行分析研究，重金屬Hg、Cr、Pb、Cd的最大年滲瀝液量分別達(dá)到0.02%、1.0%、0.01%、0.06%［1］。

表1 歐美地區(qū)垃圾滲瀝液中重金屬種類及濃度范圍

在垃圾滲瀝液重金屬污染研究方面，由于我國地域遼闊，各地的垃圾回收分類過程很不規(guī)范，造成了國內(nèi)針對(duì)垃圾滲瀝液重金屬研究的文獻(xiàn)少，且文獻(xiàn)數(shù)據(jù)差別很大。在金屬種類上，主要集中在As、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd和Pb這幾種重金屬上，且不同滲瀝液中金屬成分的濃度差別很大，我國垃圾滲瀝液中的重金屬含量如表2所示。

表2 我國垃圾滲瀝液中重金屬種類及濃度范圍

楊志泉等［2］采用ICP-MS質(zhì)譜儀對(duì)廣州大田山垃圾滲瀝液中的重金屬進(jìn)行分析，共測出46種重金屬，其中10種已經(jīng)被列入美國環(huán)保局優(yōu)先控制污染物的黑名單，10種重金屬中鉻、鎳、鋅、銅、鉛的含量相對(duì)較高，濃度分別為122.00、27.17、31.67、313.06、22.54 μg/L。由此可知，大田山垃圾填埋滲瀝液存在著大量復(fù)雜的有毒重金屬離子，若不妥善處理，重金屬離子對(duì)土壤、水體等存在很大的潛在危害。彭國華等［3］對(duì)南昌市麥園垃圾處理廠滲瀝液樣品進(jìn)行砷、汞、鉛、鉻、鎘等重金屬研究，發(fā)現(xiàn)砷、汞、鉛、鉻、鎘的濃度分別為11、1.0、55、48、170 μg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出自來水中金屬離子濃度限值，說明麥園垃圾處理廠垃圾處理無害化程度不高，對(duì)城市環(huán)境及人的健康存在潛在威脅，建議相關(guān)部門加大對(duì)滲瀝液的整治力度。

2 城市垃圾滲瀝液中重金屬污染治理技術(shù)研究進(jìn)展

目前針對(duì)垃圾滲瀝液中的重金屬，常用的處理方法有吸附法、化學(xué)試劑沉淀法、生物法、植物修復(fù)技術(shù)等［4］。

2.1 吸附法

吸附法是通過吸附劑的吸附作用來治理重金屬污染。一般常用的吸附劑有沸石、活性炭、粉煤灰、石灰、爐渣、骨粉等。

在垃圾滲瀝液重金屬的處理方法中，應(yīng)用最多的是吸附法。宋和付等［5］研究發(fā)現(xiàn)，天然沸石對(duì)Pb2+和Ni2+吸附效果較好，pH是影響吸附的重要因素。Lee利用人造沸石吸附垃圾滲瀝液中重金屬，錳、鋅和鉛三者去除率最高，分別達(dá)到85%、95%和96%。王桂芳等［6］對(duì)活性炭去除水中重金屬離子進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)重金屬的去除效果良好，其中pH和活性炭加入量是影響活性炭吸附效率的主要因素。郭永龍等［7］首先利用粉煤灰合成沸石，用合成的沸石來處理含重金屬污水，沸石對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附容量分別是9.56、0.89、0.25 mg/L。劉精今等在總結(jié)爐渣處理工業(yè)廢水的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)爐渣對(duì)廢水中的重金屬污染物有良好的吸附作用，且可以在一定程度上取代活性炭，大大降低廢水處理的費(fèi)用。而Modin等采用骨粉處理垃圾滲瀝液中重金屬效果顯著，可以去除80%以上的汞、鐵、鍶、鉻和錳。

吸附劑對(duì)不同金屬的吸附能力差異較大，一般常采用的辦法是多種吸附劑聯(lián)合處理，生活垃圾滲瀝液中污染物很多，吸附劑很快達(dá)到吸附飽和，吸附劑用量很大。

2.2 化學(xué)試劑沉淀法

化學(xué)試劑沉淀法主要是混凝法，目前可用的混凝劑主要有聚合FeSO4（PFS）、聚合Al2（SO4）3、聚合AlCl3（PAC）、FeSO4·7H2O、FeSO4、FeCl3、Al2（SO4）3、聚丙烯酰胺等。

Asadi等采用Al2（SO4）3·18H2O、FeCl3·6H2O和CaO（lime）作為混凝劑，去除滲瀝液中的Ni、Zn、Cu、Cd、Cr，結(jié)果如表3所示，說明混凝劑可以有效地去除滲瀝液中的某些重金屬離子?；炷齽?duì)重金屬離子的去除有2個(gè)方面的作用。一是重金屬離子在混凝劑絮表面的吸附，二是重金屬離子本身在混凝過程形成金屬絡(luò)合離子而被去除。

表3 不同的混凝劑對(duì)重金屬的去除效果

2.3 生物法

生物法包括厭氧生物處理法和好氧生物處理法。厭氧生物處理是利用在厭氧條件下，利用硫酸鹽還原菌的作用，使硫離子與重金屬離子結(jié)合，反應(yīng)生成金屬硫化物，金屬硫化物沉淀出來使重金屬濃度降低。好氧生物處理通過利用微生物胞外聚合物的絮凝作用和帶負(fù)電細(xì)菌的吸附作用，去除重金屬。

張杰等［8］研究發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽細(xì)菌產(chǎn)生莢膜多糖和含絡(luò)合基團(tuán)的有機(jī)酸具有絮凝作用，當(dāng)滲瀝液中重金屬含量不高時(shí)，可以有效去除重金屬。楊志泉等［2］研究了厭氧-好氧工藝處理?xiàng)l件對(duì)垃圾滲瀝液中重金屬去除效果：在46種金屬中，其中去除效率在70%以上的有10種，在50%～69%有12種；在滲瀝液中檢出的優(yōu)先控制污染物中，As、Pb、Se、Zn和Cr的去除率都達(dá)到60%以上；但由于Ni、Cd、Cu、Sb和Tl的初始濃度低，去除率都未達(dá)到35%。

2.4 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)指利用植物的提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化或固定作用，去除土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技術(shù)的總稱。主要包括植物萃取技術(shù)、植物揮發(fā)作用和根際過濾技術(shù)。

國內(nèi)利用水生植物進(jìn)行重金屬污染水域的治理研究有不少報(bào)道。據(jù)報(bào)道，水葫蘆對(duì)水中多種重金屬具有較強(qiáng)的去除效果，1 hm2水葫蘆一晝夜可以從水中吸收4 kg錳、89 g汞、297 g鎳、104 g鉛，并能從鎘濃度很低廢水中除去97%的鎘。同時(shí)，香蒲對(duì)廢水中鉛、鋅、銅、鎘的去除率都超過90%，凈化后的廢水中重金屬含量達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。渠榮遴等［9］利用水體中的超富集植物，過濾去除水中鉛、鋅、鎘等重金屬，提出了具有“重金屬超量積累傾向”的傳統(tǒng)種苗，利用種苗進(jìn)行水體中重金屬鉛、鋅、鎘污染的治理。

雖然已有許多植物用來去除污水中的重金屬，但由于垃圾滲瀝液的重金屬污染物成分非常復(fù)雜，一般常用的水生植物很難適應(yīng)，可采用水生植物短期多次吸附來處理垃圾滲瀝液中的重金屬。

3 結(jié)論

1）目前，國內(nèi)外陸續(xù)開展的針對(duì)生活垃圾滲瀝液重金屬污染的研究表明：垃圾滲瀝液中重金屬污染是非常多樣化的，不同的生活垃圾填埋場，其滲瀝液中含有的重金屬的種類、含量都有很大的不同。常見的垃圾填埋場滲瀝液都包含有鐵、錳、鉛、鉻、砷、銅、鎘、鎳、汞、鋅等，而且重金屬濃度變化范圍很廣，從每升幾微克到幾百毫克，滲瀝液重金屬污染必須加以控制。

2）目前常用的垃圾滲瀝液重金屬的處理方法主要有吸附法、化學(xué)沉淀法、生物法、植物修復(fù)技術(shù)等。其中，應(yīng)用最多的是吸附法?；瘜W(xué)試劑沉淀法主要是混凝法，重金屬離子在混凝過程形成金屬絡(luò)合離子而被去除。生物法一般對(duì)高濃度重金屬去除效果明顯。植物修復(fù)技術(shù)中，可以考慮采用水生植物短期多次吸附重金屬來處理垃圾滲瀝液。

［1］侯曉龍.城市垃圾滲濾液重金屬污染特征及修復(fù)研究［D］.福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2006.

［2］楊志泉，周少奇.垃圾滲濾液生物處理重金屬的去除效果分析［J］.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，33（6）：63-67.

［3］彭國華，游小紅，白新民，等.南昌市城市生活垃圾重金屬離子檢測結(jié)果分析［J］.中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2008，18（12）：27-29.

［4］沈耀良，胡玉才，王學(xué)華.垃圾填埋場滲瀝液中重金屬的去除［J］.環(huán)境保護(hù)，1994，385（3）：15-16.

［5］宋和付，夏暢斌，何湘柱，等.天然沸石對(duì)Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)離子的吸附作用研究［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2000，14（4）：276-278.

［6］王桂芳，包明峰，韓澤志.活性炭對(duì)水中重金屬離子去除效果的研究［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2004，30（2）：26-29.

［7］郭永龍，王焰新，楊志華，等.利用粉煤灰合成沸石處理重金屬污水研究［J］.重慶環(huán)境科學(xué)，2003，25（9）：26-30.

［8］張杰，梁世強(qiáng)，劉石，等.硅酸鹽細(xì)菌處理含重金屬污水的試驗(yàn)與分析［J］.給水排水，2007，33（S1）：142-146.

［9］渠榮遴，李德森，杜榮騫，等.低濃度含重金屬廢水的植物修復(fù)作用研究［J］.現(xiàn)代儀器，2003（3）：32-34.

Research Progress on Pollution Characteristics and Treatment of Heavy Metals in Municipal Solid Waste Leachate

Bi Chongtao
（Beijing Key Laboratory of Municipal Solid Wastes Testing Analysis and Evaluation，Beijing Environmental Sanitation Engineering Research Institute，Beijing100028）

The leachate contains a lot of heavy metals.More attention has been paid to the pollution caused by heavy metals and the corresponding treatment，because heavy metals are accumulative，lagging and dormant，and can do much harm to environment and people’s health.We mainly explored the research progress on heavy metals pollution of leachate and the treatment technologies.

leachate；heavy metals；pollution；treatment

X703

A

1005-8206（2017）03-0069-03

畢崇濤（1975—），工程師，主要從事重金屬檢測及相關(guān)研究工作。

E-mail：bichongtao@126.com。

2016-08-30