垃圾渗滤液中重金属去除方法的研究进展

O刘淑波（广州建设工程质量安全检测中心有限公司 广东广州 510000）

垃圾渗滤液中重金属去除方法的研究进展

O刘淑波
（广州建设工程质量安全检测中心有限公司 广东广州 510000）

从实验室研究和中试研究两个角度归纳总结目前国内外处理垃圾渗滤液中重金属的方法，并分析其去除机理及优缺点。得出现阶段的研究主要以吸附法为主，此外还有生物法、混凝吸附法、植物修复法等。简要分析水中重金属的去除方法应用于垃圾渗滤液中重金属去除的可行性，得出吸附法可作为垃圾渗滤液中重金属去除的首选方法进而与其它工艺结合以适应大小规模的垃圾渗滤液处理系统的建设。

垃圾渗滤液；重金属；吸附法

重金属的危害主要体现为在生物体内的富集累积性，它不会降解，只会随着食物链不断富集，当达到一定浓度后就会呈现毒性，对人类的健康甚至生命造成严重的威胁。重金属在环境污染研究中多指Hg、Cd、Pb、Cr以及类金属As等生物毒性显著的元素；其次是指Zn、Cu、Ni、Co和Sn等金属离子垃圾渗滤液中重金属的主要来源是垃圾填埋处理过程中的工业固体废物、焚烧炉灰烬、矿山废弃物以及人们日常生活中丢弃的有害物质，如：电气设备、温度计、电池、农药、涂料、染料和其他化工产品等。国内垃圾渗滤液中重金属的种类主要有As、Fe、Zn、Cd、Ni、Pb、Cr、Cu。为了人类的健康免受威害、生态系统免遭破坏，垃圾渗滤液中重金属去除方法的研究迫在眉睫。

一、垃圾渗滤液中重金属去除方法的研究

目前，国内外研究垃圾渗滤液中重金属去除方法主要为吸附法、生物法、混凝吸附法、植物修复法等。

1.吸附法

吸附法是利用吸附剂来实现渗滤液中重金属从液态水中向固态吸附剂中迁移转化的过程。去除效果的好坏与吸附剂的正确选用有直接关系。吸附法之所以能高效、迅速的去除垃圾渗滤液中的重金属，原因就在于吸附剂分子中存在各种活性基团(如羟基、巯基、羧基、氨基等),通过与吸附的重金属离子形成离子键或共价键,达到吸附重金属离子的目的；可与氢键也可与盐键形成具有类似网状结构的笼形分子,可对许多重金属离子进行螯合,因此能有效的吸附溶液中的重金属离子。

活性炭因其比表面积大、吸附能力强被广泛应用于各种水处理中。Magda Cotman研究用粉末活性炭处理渗滤液中的重金属，当粉末活性炭的投加量为50g/L时，对重金属Cr和Fe的去除率可达50%和79%以上。活性炭虽吸附效果好，但价格昂贵、再生困难，限制其成为垃圾渗滤液中重金属去除的合理吸附剂。

粉煤灰作为火力发电厂的一种废弃物，具有较大的吸附能力，能去除污水中各种污染物,以粉煤灰为吸附剂处理垃圾渗滤液中重金属的环境效益和经济效益都很高。安晓雯、孙道玮等的实验室小试结果表明，在1L的垃圾渗滤液中加入粉煤灰64g，搅拌75分钟，沉淀30分钟，对重金属Cu、Cd、Zn、Pb、Cr的去除率均可达到90%以上。

此外，膨润土、钙硅材料等都被应用于处理渗滤液中重金属的研究。张富韬等研究用“组合”改性(酸改性+有机改性)后钙基膨润土处理北京安定垃圾卫生填埋场渗滤液；经过混凝吸附实验（改性膨润土投加量6．667g/L,吸附时间30min），得出其对Hg、Cd、Cr、Pb的去除率分别可达80．97%，76．36%，88．02%，98．44%。韦旭用钙硅材料对广西南宁生活垃圾填埋场渗滤液进行预处理，结果表明当投加量为100g/L，振荡时间为24h，对Mn、Pb、Ni、Zn、As、Fe的去除率分别为100%、100%、89%、87%、54%、99%，出水中重金属浓度达标排放。在中试研究方面，Emma Nehrenheim 在瑞典某垃圾填埋场做了以松树皮和高炉矿渣为滤料的过滤方式处理垃圾渗滤液，发现松树皮比高炉矿渣对Cu、Zn、Pb、Ni的去除效果要好。

相比较而言，吸附法具有简便、高效、选择性强等优点，对于处理像垃圾渗滤液这种成分复杂、重金属含量变化较大的废水是一种较好的选择。虽说目前使用的吸附剂价格昂贵，吸附法受到了一定限制，但人们正在努力开发各种廉价、高效的吸附剂，前景乐观。

2.生物法

生物法主要是依靠微生物的生物学性质对废水溶液中的重金属离子进行生物去除和生物体内积累，然后通过一定的方法使金属离子从生物体内释放出来，以降低重金属离子的浓度，从而消除重金属离子对环境的污染。

Ismail Trabelsi在实验室采用缺氧+好氧+粉末活性炭的方式处理突尼斯某垃圾填埋场渗滤液，得出生物处理阶段（缺氧+好氧）对Ni、Pb、Fe、Zn的去除率分别为：53．3%、100%、85．4%、6．8%。杨志泉通过现场的同时好氧-厌氧生物反应器中试验处理广州大田山垃圾填埋场渗滤液中的重金属，结果表明在所测出的10种优先控制污染物中,Cr、Zn、As、Pb、Se的去除率均达到60%以上；而Ni、Cu、Cd、Sb、Ti的去除率皆在35%以下。

生物法去除渗滤液中的重金属有运行费用低、无二次污染等优点，但是其对重金属浓度的适应性较差、且对某些重金属离子的去除率不高，不能单独作为去除重金属的工艺使用，需与其他工艺联用以满足排放标准的要求。

3.混凝吸附法

混凝吸附法去除垃圾渗滤液中的重金属是指通过向渗滤液中投加混凝剂或投加混凝剂和吸附剂，通过混凝沉淀和吸附作用达到去除重金属离子的目的。混凝吸附法靠混凝剂对水中呈胶体状态的重金属离子的电性中和、吸附架桥和卷扫作用去除少部分重金属，靠吸附剂高效、稳定的吸附大部分重金属。

汤红妍研究用改性硅藻土和PAC复配制备成复合混凝剂，用于垃圾渗滤液的预处理。结果表明，复合混凝剂中PAC含量80%，投加量3g/L，反应时间40min，搅拌强度200r/min，沉淀时间 50 min的条件下，对渗滤液中Zn和Pb的去除率分别达57．5%和39．3%。桑义敏等用中试设备研究自主研制的镁铝脱色复合絮凝剂（PMAS）处理生化反应出水的渗滤液。结果表明当优化处理量为100L/h、搅拌速度为170r/min、投药量为体积分数10%时，重金属去除效果整体上优于其它市售液体絮凝剂，除了Pb、Zn去除率分别为88%和 95%之外，As、Cr、Cu的去除率均为 100%。

混凝吸附法通常作为垃圾渗滤液的预处理或者是二级生化出水的深度处理；这一方法具有处理效果好、操作简便、易于运行管理等优点。但是，对于处理像垃圾渗滤液这种成分复杂的废水，过多的投加混凝剂、吸附剂会产生大量的污泥，对环境造成二次污染。

4.植物修复法

植物修复法就是利用植物的积累或超积累从渗滤液中吸取和富集有毒金属离子，进一步降低重金属离子活性，从而减少扩散到外界环境中的重金属离子。

侯晓龙通过培养实验,研究水浮莲、浮萍、水葫芦3种水生植物对垃圾渗滤液中重金属的吸附能力,得出水浮莲的吸附能力最强，对Ni、Zn、Cr、Cd、Pb、Mn的最高吸附率分别可达50．21%、50．92%、100%、73．27%、89．99%、88．52%。

植物修复法去除渗滤液中的重金属具有一定的效果，而且其处理成本低，生态效益良好。但是，植物修复法用于处理垃圾渗滤液中的重金属还有许多不足。如：对环境的要求比较严格、专一性强、需占有大量土地资源等。

二、现阶段重金属废水的治理技术可应用于垃圾渗滤液处理的分析

目前，治理重金属废水的技术主要有：化学法、反渗透法、蒸发浓缩法、电解法、电渗析法等。化学法处理水中重金属的应用技术简单、容易实现，但是对于垃圾渗滤液这种成分异常复杂，处理难度大的废水来说，化学反应药剂会受许多因素的干扰，势必会影响处理效果，因此化学法多用于渗滤液的预处理或二级生化出水的后处理部分。反渗透法适用于各种难处理的废水，对于含有复杂成分的垃圾渗滤液也不例外。S． Renou研究指出，反渗透技术对垃圾渗滤液中重金属的去除率可以达到99%。国内也有好多垃圾填埋场渗滤液处理站采用反渗透法作为出水水质达标的保证。蒸发浓缩法就是通过对水体加热，使水分子变为水蒸气，然后又通过冷凝的方式回收处理后水的过程。蒸发浓缩法需要不断的供热，对于垃圾渗滤液中的重金属去除来说，耗能太大，不经济；可考虑与其它方法联合使用。电解法是利用直流电对溶质进行氧化还原反应的过程。这种方法能很好的吸出溶液中的重金属单质，但是工艺要求复杂，需要严格控制各种运行条件。因此，用电解法处理垃圾渗滤液中的重金属还有待进一步的研究。电渗析法是指在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性使水中阴、阳离子做定向迁移，从而达到从水中分离离子的一种物理化学过程。电渗析法用于废水处理时，需要通过过滤和活性炭吸附处理，以去除水中残留的悬浮物和有机物。由于其运行条件对水质的要求比较高，不是处理垃圾渗滤液中重金属的一个好方法。

三、结语

目前，国内外研究垃圾渗滤液中重金属的去除主要以吸附法为主，得出吸附法是一种简便、高效、实用的去除渗滤液中重金属的方法。此外还有生物法、混凝吸附法、植物修复法等，但相对于吸附法而言，这些方法对重金属的去除率有限且限制条件较多。因此，吸附法可以作为去除渗滤液中重金属的首选方法进而与其它工艺结合以适应大小规模的垃圾渗滤液处理系统的建设。

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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

x

A

刘淑波(1987～)，男，广州建设工程质量安全检测中心有限公司，研究方向：室内检测、水处理。