生活垃圾滲瀝液重金屬污染現狀及其治理研究進展

畢崇濤

（北京市環境衛生設計科學研究所生活垃圾檢測分析與評價北京市重點實驗室，北京100028）

生活垃圾滲瀝液重金屬污染現狀及其治理研究進展

畢崇濤

（北京市環境衛生設計科學研究所生活垃圾檢測分析與評價北京市重點實驗室，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，會給環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注。重點探究了目前生活垃圾滲瀝液中重金屬污染研究進展及其治理技術研究狀況。

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，由于發酵和雨水的淋溶、沖刷而形成的污水，其水質成分復雜，含有大量的有機物和無機物。重金屬是垃圾填埋滲瀝液中重要的污染成分，對水體和土壤造成的污染具有長期累積效應，不易從環境中清除出去，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展

生活垃圾中的電池、表面鍍金屬的生活用品、廢舊電器、報紙等，在填埋過程釋放出金屬離子，金屬離子進入滲瀝液。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、絡合、沉淀和氧化還原反應，其濃度不斷在發生著變化。滲瀝液遷移過程中由于環境條件的不斷變化，重金屬的形態也交替變更，大致可劃分為膠體態和溶解態。

丹麥學者通過對4個丹麥生活垃圾填埋場滲瀝液中重金屬的種類、形態及其濃度的探究，研究發現：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，大多數重金屬離子與滲瀝液中的膠體物質結合，但不同的重金屬離子與膠體物質結合的比例不同。斯里蘭卡學者研究發現，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。日本學者Urase等分析了5個日本生活垃圾填埋場的滲瀝液中的重金屬，發現Cr、Ni、Zn、Cu、Pb的含量相對較高，尤其是Cr、Zn的含量更為突出。Andreot等對歐美70多個生活垃圾填埋場滲瀝液中的重金屬成分進行了統計分析，結果如表1所示，不同的填埋場產生的滲瀝液中重金屬含量差別大，且重金屬含量也會隨著填埋場填埋時間的延長而改變。瑞典學者Joar對4個瑞典生活垃圾填埋場滲瀝液中重金屬濃度進行分析研究，重金屬Hg、Cr、Pb、Cd的最大年滲瀝液量分別達到0.02%、1.0%、0.01%、0.06%［1］。

表1 歐美地區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范，造成了國內針對垃圾滲瀝液重金屬研究的文獻少，且文獻數據差別很大。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質譜儀對廣州大田山垃圾滲瀝液中的重金屬進行分析，共測出46種重金屬，其中10種已經被列入美國環保局優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雜的有毒重金屬離子，若不妥善處理，重金屬離子對土壤、水體等存在很大的潛在危害。彭國華等［3］對南昌市麥園垃圾處理廠滲瀝液樣品進行砷、汞、鉛、鉻、鎘等重金屬研究，發現砷、汞、鉛、鉻、鎘的濃度分別為11、1.0、55、48、170 μg/L，遠遠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，對城市環境及人的健康存在潛在威脅，建議相關部門加大對滲瀝液的整治力度。

2 城市垃圾滲瀝液中重金屬污染治理技術研究進展

目前針對垃圾滲瀝液中的重金屬，常用的處理方法有吸附法、化學試劑沉淀法、生物法、植物修復技術等［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，應用最多的是吸附法。宋和付等［5］研究發現，天然沸石對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，分別達到85%、95%和96%。王桂芳等［6］對活性炭去除水中重金屬離子進行研究，發現活性炭對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。劉精今等在總結爐渣處理工業廢水的基礎上，發現爐渣對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合處理，生活垃圾滲瀝液中污染物很多，吸附劑很快達到吸附飽和，吸附劑用量很大。

2.2 化學試劑沉淀法

化學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χ亟饘匐x子的去除有2個方面的作用。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合離子而被去除。

表3 不同的混凝劑對重金屬的去除效果

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合，反應生成金屬硫化物，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電細菌的吸附作用，去除重金屬。

張杰等［8］研究發現，硅酸鹽細菌產生莢膜多糖和含絡合基團的有機酸具有絮凝作用，當滲瀝液中重金屬含量不高時，可以有效去除重金屬。楊志泉等［2］研究了厭氧-好氧工藝處理條件對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先控制污染物中，As、Pb、Se、Zn和Cr的去除率都達到60%以上；但由于Ni、Cd、Cu、Sb和Tl的初始濃度低，去除率都未達到35%。

2.4 植物修復技術

植物修復技術指利用植物的提取、吸收、分解、轉化或固定作用，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的總稱。主要包括植物萃取技術、植物揮發作用和根際過濾技術。

國內利用水生植物進行重金屬污染水域的治理研究有不少報道。據報道，水葫蘆對水中多種重金屬具有較強的去除效果，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，香蒲對廢水中鉛、鋅、銅、鎘的去除率都超過90%，凈化后的廢水中重金屬含量達到國家排放標準。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”的傳統種苗，利用種苗進行水體中重金屬鉛、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雜，一般常用的水生植物很難適應，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 結論

1）目前，國內外陸續開展的針對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、化學沉淀法、生物法、植物修復技術等。其中，應用最多的是吸附法。化學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合離子而被去除。生物法一般對高濃度重金屬去除效果明顯。植物修復技術中，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研究［D］.福州：福建農林大學，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］.華南理工大學學報：自然科學版，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果分析［J］.中國衛生檢驗雜志，2008，18（12）：27-29.

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

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

［6］王桂芳，包明峰，韓澤志.活性炭對水中重金屬離子去除效果的研究［J］.環境保護科學，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］.重慶環境科學，2003，25（9）：26-30.

［8］張杰，梁世強，劉石，等.硅酸鹽細菌處理含重金屬污水的試驗與分析［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作用研究［J］.現代儀器，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研究工作。

E-mail：bichongtao@126.com。

2016-08-30