O劉淑波（廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心有限公司 廣東廣州 510000）

垃圾滲濾液中重金屬去除方法的研究進(jìn)展

O劉淑波
（廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心有限公司 廣東廣州 510000）

從實(shí)驗(yàn)室研究和中試研究兩個(gè)角度歸納總結(jié)目前國內(nèi)外處理垃圾滲濾液中重金屬的方法，并分析其去除機(jī)理及優(yōu)缺點(diǎn)。得出現(xiàn)階段的研究主要以吸附法為主，此外還有生物法、混凝吸附法、植物修復(fù)法等。簡(jiǎn)要分析水中重金屬的去除方法應(yīng)用于垃圾滲濾液中重金屬去除的可行性，得出吸附法可作為垃圾滲濾液中重金屬去除的首選方法進(jìn)而與其它工藝結(jié)合以適應(yīng)大小規(guī)模的垃圾滲濾液處理系統(tǒng)的建設(shè)。

垃圾滲濾液；重金屬；吸附法

重金屬的危害主要體現(xiàn)為在生物體內(nèi)的富集累積性，它不會(huì)降解，只會(huì)隨著食物鏈不斷富集，當(dāng)達(dá)到一定濃度后就會(huì)呈現(xiàn)毒性，對(duì)人類的健康甚至生命造成嚴(yán)重的威脅。重金屬在環(huán)境污染研究中多指Hg、Cd、Pb、Cr以及類金屬As等生物毒性顯著的元素；其次是指Zn、Cu、Ni、Co和Sn等金屬離子垃圾滲濾液中重金屬的主要來源是垃圾填埋處理過程中的工業(yè)固體廢物、焚燒爐灰燼、礦山廢棄物以及人們?nèi)粘Ｉ钪衼G棄的有害物質(zhì)，如：電氣設(shè)備、溫度計(jì)、電池、農(nóng)藥、涂料、染料和其他化工產(chǎn)品等。國內(nèi)垃圾滲濾液中重金屬的種類主要有As、Fe、Zn、Cd、Ni、Pb、Cr、Cu。為了人類的健康免受威害、生態(tài)系統(tǒng)免遭破壞，垃圾滲濾液中重金屬去除方法的研究迫在眉睫。

一、垃圾滲濾液中重金屬去除方法的研究

目前，國內(nèi)外研究垃圾滲濾液中重金屬去除方法主要為吸附法、生物法、混凝吸附法、植物修復(fù)法等。

1.吸附法

吸附法是利用吸附劑來實(shí)現(xiàn)滲濾液中重金屬從液態(tài)水中向固態(tài)吸附劑中遷移轉(zhuǎn)化的過程。去除效果的好壞與吸附劑的正確選用有直接關(guān)系。吸附法之所以能高效、迅速的去除垃圾滲濾液中的重金屬，原因就在于吸附劑分子中存在各種活性基團(tuán)(如羥基、巰基、羧基、氨基等),通過與吸附的重金屬離子形成離子鍵或共價(jià)鍵,達(dá)到吸附重金屬離子的目的；可與氫鍵也可與鹽鍵形成具有類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的籠形分子,可對(duì)許多重金屬離子進(jìn)行螯合,因此能有效的吸附溶液中的重金屬離子。

活性炭因其比表面積大、吸附能力強(qiáng)被廣泛應(yīng)用于各種水處理中。Magda Cotman研究用粉末活性炭處理滲濾液中的重金屬，當(dāng)粉末活性炭的投加量為50g/L時(shí)，對(duì)重金屬Cr和Fe的去除率可達(dá)50%和79%以上。活性炭雖吸附效果好，但價(jià)格昂貴、再生困難，限制其成為垃圾滲濾液中重金屬去除的合理吸附劑。

粉煤灰作為火力發(fā)電廠的一種廢棄物，具有較大的吸附能力，能去除污水中各種污染物,以粉煤灰為吸附劑處理垃圾滲濾液中重金屬的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益都很高。安曉雯、孫道瑋等的實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果表明，在1L的垃圾滲濾液中加入粉煤灰64g，攪拌75分鐘，沉淀30分鐘，對(duì)重金屬Cu、Cd、Zn、Pb、Cr的去除率均可達(dá)到90%以上。

此外，膨潤土、鈣硅材料等都被應(yīng)用于處理滲濾液中重金屬的研究。張富韜等研究用“組合”改性(酸改性+有機(jī)改性)后鈣基膨潤土處理北京安定垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液；經(jīng)過混凝吸附實(shí)驗(yàn)（改性膨潤土投加量6．667g/L,吸附時(shí)間30min），得出其對(duì)Hg、Cd、Cr、Pb的去除率分別可達(dá)80．97%，76．36%，88．02%，98．44%。韋旭用鈣硅材料對(duì)廣西南寧生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行預(yù)處理，結(jié)果表明當(dāng)投加量為100g/L，振蕩時(shí)間為24h，對(duì)Mn、Pb、Ni、Zn、As、Fe的去除率分別為100%、100%、89%、87%、54%、99%，出水中重金屬濃度達(dá)標(biāo)排放。在中試研究方面，Emma Nehrenheim 在瑞典某垃圾填埋場(chǎng)做了以松樹皮和高爐礦渣為濾料的過濾方式處理垃圾滲濾液，發(fā)現(xiàn)松樹皮比高爐礦渣對(duì)Cu、Zn、Pb、Ni的去除效果要好。

相比較而言，吸附法具有簡(jiǎn)便、高效、選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于處理像垃圾滲濾液這種成分復(fù)雜、重金屬含量變化較大的廢水是一種較好的選擇。雖說目前使用的吸附劑價(jià)格昂貴，吸附法受到了一定限制，但人們正在努力開發(fā)各種廉價(jià)、高效的吸附劑，前景樂觀。

2.生物法

生物法主要是依靠微生物的生物學(xué)性質(zhì)對(duì)廢水溶液中的重金屬離子進(jìn)行生物去除和生物體內(nèi)積累，然后通過一定的方法使金屬離子從生物體內(nèi)釋放出來，以降低重金屬離子的濃度，從而消除重金屬離子對(duì)環(huán)境的污染。

Ismail Trabelsi在實(shí)驗(yàn)室采用缺氧+好氧+粉末活性炭的方式處理突尼斯某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，得出生物處理階段（缺氧+好氧）對(duì)Ni、Pb、Fe、Zn的去除率分別為：53．3%、100%、85．4%、6．8%。楊志泉通過現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)好氧-厭氧生物反應(yīng)器中試驗(yàn)處理廣州大田山垃圾填埋場(chǎng)滲濾液中的重金屬，結(jié)果表明在所測(cè)出的10種優(yōu)先控制污染物中,Cr、Zn、As、Pb、Se的去除率均達(dá)到60%以上；而Ni、Cu、Cd、Sb、Ti的去除率皆在35%以下。

生物法去除滲濾液中的重金屬有運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但是其對(duì)重金屬濃度的適應(yīng)性較差、且對(duì)某些重金屬離子的去除率不高，不能單獨(dú)作為去除重金屬的工藝使用，需與其他工藝聯(lián)用以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.混凝吸附法

混凝吸附法去除垃圾滲濾液中的重金屬是指通過向滲濾液中投加混凝劑或投加混凝劑和吸附劑，通過混凝沉淀和吸附作用達(dá)到去除重金屬離子的目的。混凝吸附法靠混凝劑對(duì)水中呈膠體狀態(tài)的重金屬離子的電性中和、吸附架橋和卷掃作用去除少部分重金屬，靠吸附劑高效、穩(wěn)定的吸附大部分重金屬。

湯紅妍研究用改性硅藻土和PAC復(fù)配制備成復(fù)合混凝劑，用于垃圾滲濾液的預(yù)處理。結(jié)果表明，復(fù)合混凝劑中PAC含量80%，投加量3g/L，反應(yīng)時(shí)間40min，攪拌強(qiáng)度200r/min，沉淀時(shí)間 50 min的條件下，對(duì)滲濾液中Zn和Pb的去除率分別達(dá)57．5%和39．3%。桑義敏等用中試設(shè)備研究自主研制的鎂鋁脫色復(fù)合絮凝劑（PMAS）處理生化反應(yīng)出水的滲濾液。結(jié)果表明當(dāng)優(yōu)化處理量為100L/h、攪拌速度為170r/min、投藥量為體積分?jǐn)?shù)10%時(shí)，重金屬去除效果整體上優(yōu)于其它市售液體絮凝劑，除了Pb、Zn去除率分別為88%和 95%之外，As、Cr、Cu的去除率均為 100%。

混凝吸附法通常作為垃圾滲濾液的預(yù)處理或者是二級(jí)生化出水的深度處理；這一方法具有處理效果好、操作簡(jiǎn)便、易于運(yùn)行管理等優(yōu)點(diǎn)。但是，對(duì)于處理像垃圾滲濾液這種成分復(fù)雜的廢水，過多的投加混凝劑、吸附劑會(huì)產(chǎn)生大量的污泥，對(duì)環(huán)境造成二次污染。

4.植物修復(fù)法

植物修復(fù)法就是利用植物的積累或超積累從滲濾液中吸取和富集有毒金屬離子，進(jìn)一步降低重金屬離子活性，從而減少擴(kuò)散到外界環(huán)境中的重金屬離子。

侯曉龍通過培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),研究水浮蓮、浮萍、水葫蘆3種水生植物對(duì)垃圾滲濾液中重金屬的吸附能力,得出水浮蓮的吸附能力最強(qiáng)，對(duì)Ni、Zn、Cr、Cd、Pb、Mn的最高吸附率分別可達(dá)50．21%、50．92%、100%、73．27%、89．99%、88．52%。

植物修復(fù)法去除滲濾液中的重金屬具有一定的效果，而且其處理成本低，生態(tài)效益良好。但是，植物修復(fù)法用于處理垃圾滲濾液中的重金屬還有許多不足。如：對(duì)環(huán)境的要求比較嚴(yán)格、專一性強(qiáng)、需占有大量土地資源等。

二、現(xiàn)階段重金屬廢水的治理技術(shù)可應(yīng)用于垃圾滲濾液處理的分析

目前，治理重金屬廢水的技術(shù)主要有：化學(xué)法、反滲透法、蒸發(fā)濃縮法、電解法、電滲析法等?；瘜W(xué)法處理水中重金屬的應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于垃圾滲濾液這種成分異常復(fù)雜，處理難度大的廢水來說，化學(xué)反應(yīng)藥劑會(huì)受許多因素的干擾，勢(shì)必會(huì)影響處理效果，因此化學(xué)法多用于滲濾液的預(yù)處理或二級(jí)生化出水的后處理部分。反滲透法適用于各種難處理的廢水，對(duì)于含有復(fù)雜成分的垃圾滲濾液也不例外。S． Renou研究指出，反滲透技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液中重金屬的去除率可以達(dá)到99%。國內(nèi)也有好多垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理站采用反滲透法作為出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的保證。蒸發(fā)濃縮法就是通過對(duì)水體加熱，使水分子變?yōu)樗魵?，然后又通過冷凝的方式回收處理后水的過程。蒸發(fā)濃縮法需要不斷的供熱，對(duì)于垃圾滲濾液中的重金屬去除來說，耗能太大，不經(jīng)濟(jì)；可考慮與其它方法聯(lián)合使用。電解法是利用直流電對(duì)溶質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的過程。這種方法能很好的吸出溶液中的重金屬單質(zhì)，但是工藝要求復(fù)雜，需要嚴(yán)格控制各種運(yùn)行條件。因此，用電解法處理垃圾滲濾液中的重金屬還有待進(jìn)一步的研究。電滲析法是指在外加直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性使水中陰、陽離子做定向遷移，從而達(dá)到從水中分離離子的一種物理化學(xué)過程。電滲析法用于廢水處理時(shí)，需要通過過濾和活性炭吸附處理，以去除水中殘留的懸浮物和有機(jī)物。由于其運(yùn)行條件對(duì)水質(zhì)的要求比較高，不是處理垃圾滲濾液中重金屬的一個(gè)好方法。

三、結(jié)語

目前，國內(nèi)外研究垃圾滲濾液中重金屬的去除主要以吸附法為主，得出吸附法是一種簡(jiǎn)便、高效、實(shí)用的去除滲濾液中重金屬的方法。此外還有生物法、混凝吸附法、植物修復(fù)法等，但相對(duì)于吸附法而言，這些方法對(duì)重金屬的去除率有限且限制條件較多。因此，吸附法可以作為去除滲濾液中重金屬的首選方法進(jìn)而與其它工藝結(jié)合以適應(yīng)大小規(guī)模的垃圾滲濾液處理系統(tǒng)的建設(shè)。

[1]彭永臻,張樹軍,鄭淑文,王淑瑩.城市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液生化處理過程中重金屬離子問題.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2006,7(1):1-2.

[2]Ismail Trabelsi,Imen Sellami,Tarek Dhifallah,Khaled Medhioub,Latifa Bousselmi,Ahmed Ghrabi.Coupling of anoxic and aerobic biological treatment of landfill leachate.Science Direct,2009,246,506-513.

[3]Magda Cotmana, Andreja gajnar Gotvajn.Comparison of different physicochemical methods for the removal of toxicants from landfill leachate.Journal of Hazardous Materials,2010,178,298-305.

[4]安曉雯,孫道瑋,仉春華,張照明.利用粉煤灰對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行預(yù)處理的試驗(yàn)研究.中央民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006, 15(4):306.

[5]張富韜,方少明,松全元.鈣基膨潤土的組合改性及對(duì)垃圾滲濾液的處理.非金屬礦,2004,27(5):39-41.

[6]韋 旭,劉慧娟,馮慶革,宋寶玲.鈣硅材料處理垃圾滲濾液的實(shí)驗(yàn)研究.廣西大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,37(3):550-553.

[7]Emma Nehrenheim,Sylvia Waara,Lena Johansson Westholm.Metal retention on pine bark and blast furnace slag-On-site experiment for treatment of low strength landfill leachate.Science Direct,2008,99,998-1005.

[8]沈 杰,張朝暉,周曉云,董麗輝.生物法去除水中重金屬離子的研究.水處理技術(shù),2005,31(3):5.

[9]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.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,33(6):65-66.

[10]湯紅妍,周鳴,周國英,徐航,陳允增.改性硅藻土處理垃圾滲濾液的研究.水處理技術(shù),2013,39(3):13-15.

[11]桑義敏,張廣遠(yuǎn),劉學(xué)建,李發(fā)生,谷慶寶.垃圾滲濾液二級(jí)生化出水絮凝深度處理中試研究.水處理技術(shù),2013,39(9):86-87.

[12]侯曉龍,馬祥慶.水生植物對(duì)垃圾滲濾液中重金屬的吸附效果研究.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,26(6):2262-2266.

[13]S.Renou,J.G. Givaudan,S. Poulain,F. Dirassouyan,P. Moulin.Landfill leachate treatment: Review and opportunity.Science Direct,2008,150,486.

[14]張自杰,排水工程(下冊(cè)).第四版.中國建筑工業(yè)出版社,1999,563-564.

Research Development On The Method Of Heavy Metal Removal In Landfill Leachate

Liu Shubo
（Guangzhou Testing Centre of Construction Quality and Safety Co.Ltd.,Guangdong Guangzhou,510000）

This paper concludes the methods of heavy metals removal in landf ll leachate at home and abroad which are studied at present from two aspects:lab-scale and pilot-scale, and their removing mechanism, advantages and disadvantages are also analyzed. It is concluded that current studies are mainly focused on the adsorption, and biological method, coagulation/adsorption, phytoremediation are also metioned. A brief analysis is carried out for the feasibility of the methods which heavy metal removal in industrial wastewater can be applied to landf ll leachate. From the analysis, we can obtain that adsorption can be used as the pr eferred method for heavy metal removal from landf ll leachate and it can combine with other treatment process in order to adapt the construction of landf ll leachate treatment system on different size.

landf ll leachate；heavy metal；adsorption

x

A

劉淑波(1987～)，男，廣州建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心有限公司，研究方向：室內(nèi)檢測(cè)、水處理。