垃圾滲濾液中重金屬去除方法的研究進展

O劉淑波（廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司 廣東廣州 510000）

垃圾滲濾液中重金屬去除方法的研究進展

O劉淑波
（廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司 廣東廣州 510000）

從實驗室研究和中試研究兩個角度歸納總結目前國內外處理垃圾滲濾液中重金屬的方法，并分析其去除機理及優缺點。得出現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、植物修復法等。簡要分析水中重金屬的去除方法應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而與其它工藝結合以適應大小規模的垃圾滲濾液處理系統的建設。

垃圾滲濾液；重金屬；吸附法

重金屬的危害主要體現為在生物體內的富集累積性，它不會降解，只會隨著食物鏈不斷富集，當達到一定濃度后就會呈現毒性，對人類的健康甚至生命造成嚴重的威脅。重金屬在環境污染研究中多指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固體廢物、焚燒爐灰燼、礦山廢棄物以及人們日常生活中丟棄的有害物質，如：電氣設備、溫度計、電池、農藥、涂料、染料和其他化工產品等。國內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、生態系統免遭破壞，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、植物修復法等。

1.吸附法

吸附法是利用吸附劑來實現滲濾液中重金屬從液態水中向固態吸附劑中遷移轉化的過程。去除效果的好壞與吸附劑的正確選用有直接關系。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(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鍵,達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狀結構的籠形分子,可對許多重金屬離子進行螯合,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、吸附能力強被廣泛應用于各種水處理中。Magda Cotman研究用粉末活性炭處理滲濾液中的重金屬，當粉末活性炭的投加量為50g/L時，對重金屬Cr和Fe的去除率可達50%和79%以上。活性炭雖吸附效果好，但價格昂貴、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境效益和經濟效益都很高。安曉雯、孫道瑋等的實驗室小試結果表明，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，對重金屬Cu、Cd、Zn、Pb、Cr的去除率均可達到90%以上。

此外，膨潤土、鈣硅材料等都被應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+有機改性)后鈣基膨潤土處理北京安定垃圾衛生填埋場滲濾液；經過混凝吸附實驗（改性膨潤土投加量6．667g/L,吸附時間30min），得出其對Hg、Cd、Cr、Pb的去除率分別可達80．97%，76．36%，88．02%，98．44%。韋旭用鈣硅材料對廣西南寧生活垃圾填埋場滲濾液進行預處理，結果表明當投加量為100g/L，振蕩時間為24h，對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標排放。在中試研究方面，Emma Nehrenheim 在瑞典某垃圾填埋場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，發現松樹皮比高爐礦渣對Cu、Zn、Pb、Ni的去除效果要好。

相比較而言，吸附法具有簡便、高效、選擇性強等優點，對于處理像垃圾滲濾液這種成分復雜、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格昂貴，吸附法受到了一定限制，但人們正在努力開發各種廉價、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性質對廢水溶液中的重金屬離子進行生物去除和生物體內積累，然后通過一定的方法使金屬離子從生物體內釋放出來，以降低重金屬離子的濃度，從而消除重金屬離子對環境的污染。

Ismail Trabelsi在實驗室采用缺氧+好氧+粉末活性炭的方式處理突尼斯某垃圾填埋場滲濾液，得出生物處理階段（缺氧+好氧）對Ni、Pb、Fe、Zn的去除率分別為：53．3%、100%、85．4%、6．8%。楊志泉通過現場的同時好氧-厭氧生物反應器中試驗處理廣州大田山垃圾填埋場滲濾液中的重金屬，結果表明在所測出的10種優先控制污染物中,Cr、Zn、As、Pb、Se的去除率均達到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行費用低、無二次污染等優點，但是其對重金屬濃度的適應性較差、且對某些重金屬離子的去除率不高，不能單獨作為去除重金屬的工藝使用，需與其他工藝聯用以滿足排放標準的要求。

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到去除重金屬離子的目的。混凝吸附法靠混凝劑對水中呈膠體狀態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、穩定的吸附大部分重金屬。

湯紅妍研究用改性硅藻土和PAC復配制備成復合混凝劑，用于垃圾滲濾液的預處理。結果表明，復合混凝劑中PAC含量80%，投加量3g/L，反應時間40min，攪拌強度200r/min，沉淀時間 50 min的條件下，對滲濾液中Zn和Pb的去除率分別達57．5%和39．3%。桑義敏等用中試設備研究自主研制的鎂鋁脫色復合絮凝劑（PMAS）處理生化反應出水的滲濾液。結果表明當優化處理量為100L/h、攪拌速度為170r/min、投藥量為體積分數10%時，重金屬去除效果整體上優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處理或者是二級生化出水的深度處理；這一方法具有處理效果好、操作簡便、易于運行管理等優點。但是，對于處理像垃圾滲濾液這種成分復雜的廢水，過多的投加混凝劑、吸附劑會產生大量的污泥，對環境造成二次污染。

4.植物修復法

植物修復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，進一步降低重金屬離子活性，從而減少擴散到外界環境中的重金屬離子。

侯曉龍通過培養實驗,研究水浮蓮、浮萍、水葫蘆3種水生植物對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，對Ni、Zn、Cr、Cd、Pb、Mn的最高吸附率分別可達50．21%、50．92%、100%、73．27%、89．99%、88．52%。

植物修復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，生態效益良好。但是，植物修復法用于處理垃圾滲濾液中的重金屬還有許多不足。如：對環境的要求比較嚴格、專一性強、需占有大量土地資源等。

二、現階段重金屬廢水的治理技術可應用于垃圾滲濾液處理的分析

目前，治理重金屬廢水的技術主要有：化學法、反滲透法、蒸發濃縮法、電解法、電滲析法等。化學法處理水中重金屬的應用技術簡單、容易實現，但是對于垃圾滲濾液這種成分異常復雜，處理難度大的廢水來說，化學反應藥劑會受許多因素的干擾，勢必會影響處理效果，因此化學法多用于滲濾液的預處理或二級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，對于含有復雜成分的垃圾滲濾液也不例外。S． Renou研究指出，反滲透技術對垃圾滲濾液中重金屬的去除率可以達到99%。國內也有好多垃圾填埋場滲濾液處理站采用反滲透法作為出水水質達標的保證。蒸發濃縮法就是通過對水體加熱，使水分子變為水蒸氣，然后又通過冷凝的方式回收處理后水的過程。蒸發濃縮法需要不斷的供熱，對于垃圾滲濾液中的重金屬去除來說，耗能太大，不經濟；可考慮與其它方法聯合使用。電解法是利用直流電對溶質進行氧化還原反應的過程。這種方法能很好的吸出溶液中的重金屬單質，但是工藝要求復雜，需要嚴格控制各種運行條件。因此，用電解法處理垃圾滲濾液中的重金屬還有待進一步的研究。電滲析法是指在外加直流電場的作用下，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，從而達到從水中分離離子的一種物理化學過程。電滲析法用于廢水處理時，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物。由于其運行條件對水質的要求比較高，不是處理垃圾滲濾液中重金屬的一個好方法。

三、結語

目前，國內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便、高效、實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、植物修復法等，但相對于吸附法而言，這些方法對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而與其它工藝結合以適應大小規模的垃圾滲濾液處理系統的建設。

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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

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劉淑波(1987～)，男，廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司，研究方向：室內檢測、水處理。