生活垃圾渗沥液重金属污染现状及其治理研究进展

毕崇涛

（北京市环境卫生设计科学研究所生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室，北京100028）

生活垃圾渗沥液重金属污染现状及其治理研究进展

毕崇涛

（北京市环境卫生设计科学研究所生活垃圾检测分析与评价北京市重点实验室，北京100028）

生活垃圾渗沥液含有大量重金属成分，重金属污染具有典型的积累性、滞后性、隐蔽性，会给环境及人体造成很大危害，因此生活垃圾渗沥液中重金属污染及其治理引起普遍关注。重点探究了目前生活垃圾渗沥液中重金属污染研究进展及其治理技术研究状况。

渗沥液；重金属；污染；治理

垃圾渗沥液指垃圾在堆放和填埋过程中，由于发酵和雨水的淋溶、冲刷而形成的污水，其水质成分复杂，含有大量的有机物和无机物。重金属是垃圾填埋渗沥液中重要的污染成分，对水体和土壤造成的污染具有长期累积效应，不易从环境中清除出去，重金属污染治理十分困难。我国城市垃圾渗沥液中重金属污染有日益严重的趋势，必须引起高度重视。

1 城市垃圾渗沥液中重金属污染研究进展

生活垃圾中的电池、表面镀金属的生活用品、废旧电器、报纸等，在填埋过程释放出金属离子，金属离子进入渗沥液。垃圾渗沥液中常见的含量较高重金属有铁、锰、铅、铬、砷、铜、镉、镍、汞、锌、铊等。研究表明，由于渗沥液中的金属离子通过吸附、络合、沉淀和氧化还原反应，其浓度不断在发生着变化。渗沥液迁移过程中由于环境条件的不断变化，重金属的形态也交替变更，大致可划分为胶体态和溶解态。

丹麦学者通过对4个丹麦生活垃圾填埋场渗沥液中重金属的种类、形态及其浓度的探究，研究发现：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，大多数重金属离子与渗沥液中的胶体物质结合，但不同的重金属离子与胶体物质结合的比例不同。斯里兰卡学者研究发现，填埋场渗沥液中存在的主要重金属及其浓度范围：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。日本学者Urase等分析了5个日本生活垃圾填埋场的渗沥液中的重金属，发现Cr、Ni、Zn、Cu、Pb的含量相对较高，尤其是Cr、Zn的含量更为突出。Andreot等对欧美70多个生活垃圾填埋场渗沥液中的重金属成分进行了统计分析，结果如表1所示，不同的填埋场产生的渗沥液中重金属含量差别大，且重金属含量也会随着填埋场填埋时间的延长而改变。瑞典学者Joar对4个瑞典生活垃圾填埋场渗沥液中重金属浓度进行分析研究，重金属Hg、Cr、Pb、Cd的最大年渗沥液量分别达到0.02%、1.0%、0.01%、0.06%［1］。

表1 欧美地区垃圾渗沥液中重金属种类及浓度范围

在垃圾渗沥液重金属污染研究方面，由于我国地域辽阔，各地的垃圾回收分类过程很不规范，造成了国内针对垃圾渗沥液重金属研究的文献少，且文献数据差别很大。在金属种类上，主要集中在As、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd和Pb这几种重金属上，且不同渗沥液中金属成分的浓度差别很大，我国垃圾渗沥液中的重金属含量如表2所示。

表2 我国垃圾渗沥液中重金属种类及浓度范围

杨志泉等［2］采用ICP-MS质谱仪对广州大田山垃圾渗沥液中的重金属进行分析，共测出46种重金属，其中10种已经被列入美国环保局优先控制污染物的黑名单，10种重金属中铬、镍、锌、铜、铅的含量相对较高，浓度分别为122.00、27.17、31.67、313.06、22.54 μg/L。由此可知，大田山垃圾填埋渗沥液存在着大量复杂的有毒重金属离子，若不妥善处理，重金属离子对土壤、水体等存在很大的潜在危害。彭国华等［3］对南昌市麦园垃圾处理厂渗沥液样品进行砷、汞、铅、铬、镉等重金属研究，发现砷、汞、铅、铬、镉的浓度分别为11、1.0、55、48、170 μg/L，远远超出自来水中金属离子浓度限值，说明麦园垃圾处理厂垃圾处理无害化程度不高，对城市环境及人的健康存在潜在威胁，建议相关部门加大对渗沥液的整治力度。

2 城市垃圾渗沥液中重金属污染治理技术研究进展

目前针对垃圾渗沥液中的重金属，常用的处理方法有吸附法、化学试剂沉淀法、生物法、植物修复技术等［4］。

2.1 吸附法

吸附法是通过吸附剂的吸附作用来治理重金属污染。一般常用的吸附剂有沸石、活性炭、粉煤灰、石灰、炉渣、骨粉等。

在垃圾渗沥液重金属的处理方法中，应用最多的是吸附法。宋和付等［5］研究发现，天然沸石对Pb2+和Ni2+吸附效果较好，pH是影响吸附的重要因素。Lee利用人造沸石吸附垃圾渗沥液中重金属，锰、锌和铅三者去除率最高，分别达到85%、95%和96%。王桂芳等［6］对活性炭去除水中重金属离子进行研究，发现活性炭对重金属的去除效果良好，其中pH和活性炭加入量是影响活性炭吸附效率的主要因素。郭永龙等［7］首先利用粉煤灰合成沸石，用合成的沸石来处理含重金属污水，沸石对Cu2+、Pb2+、Cd2+的吸附容量分别是9.56、0.89、0.25 mg/L。刘精今等在总结炉渣处理工业废水的基础上，发现炉渣对废水中的重金属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，大大降低废水处理的费用。而Modin等采用骨粉处理垃圾渗沥液中重金属效果显著，可以去除80%以上的汞、铁、锶、铬和锰。

吸附剂对不同金属的吸附能力差异较大，一般常采用的办法是多种吸附剂联合处理，生活垃圾渗沥液中污染物很多，吸附剂很快达到吸附饱和，吸附剂用量很大。

2.2 化学试剂沉淀法

化学试剂沉淀法主要是混凝法，目前可用的混凝剂主要有聚合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）作为混凝剂，去除渗沥液中的Ni、Zn、Cu、Cd、Cr，结果如表3所示，说明混凝剂可以有效地去除渗沥液中的某些重金属离子。混凝剂对重金属离子的去除有2个方面的作用。一是重金属离子在混凝剂絮表面的吸附，二是重金属离子本身在混凝过程形成金属络合离子而被去除。

表3 不同的混凝剂对重金属的去除效果

2.3 生物法

生物法包括厌氧生物处理法和好氧生物处理法。厌氧生物处理是利用在厌氧条件下，利用硫酸盐还原菌的作用，使硫离子与重金属离子结合，反应生成金属硫化物，金属硫化物沉淀出来使重金属浓度降低。好氧生物处理通过利用微生物胞外聚合物的絮凝作用和带负电细菌的吸附作用，去除重金属。

张杰等［8］研究发现，硅酸盐细菌产生荚膜多糖和含络合基团的有机酸具有絮凝作用，当渗沥液中重金属含量不高时，可以有效去除重金属。杨志泉等［2］研究了厌氧-好氧工艺处理条件对垃圾渗沥液中重金属去除效果：在46种金属中，其中去除效率在70%以上的有10种，在50%～69%有12种；在渗沥液中检出的优先控制污染物中，As、Pb、Se、Zn和Cr的去除率都达到60%以上；但由于Ni、Cd、Cu、Sb和Tl的初始浓度低，去除率都未达到35%。

2.4 植物修复技术

植物修复技术指利用植物的提取、吸收、分解、转化或固定作用，去除土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称。主要包括植物萃取技术、植物挥发作用和根际过滤技术。

国内利用水生植物进行重金属污染水域的治理研究有不少报道。据报道，水葫芦对水中多种重金属具有较强的去除效果，1 hm2水葫芦一昼夜可以从水中吸收4 kg锰、89 g汞、297 g镍、104 g铅，并能从镉浓度很低废水中除去97%的镉。同时，香蒲对废水中铅、锌、铜、镉的去除率都超过90%，净化后的废水中重金属含量达到国家排放标准。渠荣遴等［9］利用水体中的超富集植物，过滤去除水中铅、锌、镉等重金属，提出了具有“重金属超量积累倾向”的传统种苗，利用种苗进行水体中重金属铅、锌、镉污染的治理。

虽然已有许多植物用来去除污水中的重金属，但由于垃圾渗沥液的重金属污染物成分非常复杂，一般常用的水生植物很难适应，可采用水生植物短期多次吸附来处理垃圾渗沥液中的重金属。

3 结论

1）目前，国内外陆续开展的针对生活垃圾渗沥液重金属污染的研究表明：垃圾渗沥液中重金属污染是非常多样化的，不同的生活垃圾填埋场，其渗沥液中含有的重金属的种类、含量都有很大的不同。常见的垃圾填埋场渗沥液都包含有铁、锰、铅、铬、砷、铜、镉、镍、汞、锌等，而且重金属浓度变化范围很广，从每升几微克到几百毫克，渗沥液重金属污染必须加以控制。

2）目前常用的垃圾渗沥液重金属的处理方法主要有吸附法、化学沉淀法、生物法、植物修复技术等。其中，应用最多的是吸附法。化学试剂沉淀法主要是混凝法，重金属离子在混凝过程形成金属络合离子而被去除。生物法一般对高浓度重金属去除效果明显。植物修复技术中，可以考虑采用水生植物短期多次吸附重金属来处理垃圾渗沥液。

［1］侯晓龙.城市垃圾渗滤液重金属污染特征及修复研究［D］.福州：福建农林大学，2006.

［2］杨志泉，周少奇.垃圾渗滤液生物处理重金属的去除效果分析［J］.华南理工大学学报：自然科学版，2005，33（6）：63-67.

［3］彭国华，游小红，白新民，等.南昌市城市生活垃圾重金属离子检测结果分析［J］.中国卫生检验杂志，2008，18（12）：27-29.

［4］沈耀良，胡玉才，王学华.垃圾填埋场渗沥液中重金属的去除［J］.环境保护，1994，385（3）：15-16.

［5］宋和付，夏畅斌，何湘柱，等.天然沸石对Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)离子的吸附作用研究［J］.矿产与地质，2000，14（4）：276-278.

［6］王桂芳，包明峰，韩泽志.活性炭对水中重金属离子去除效果的研究［J］.环境保护科学，2004，30（2）：26-29.

［7］郭永龙，王焰新，杨志华，等.利用粉煤灰合成沸石处理重金属污水研究［J］.重庆环境科学，2003，25（9）：26-30.

［8］张杰，梁世强，刘石，等.硅酸盐细菌处理含重金属污水的试验与分析［J］.给水排水，2007，33（S1）：142-146.

［9］渠荣遴，李德森，杜荣骞，等.低浓度含重金属废水的植物修复作用研究［J］.现代仪器，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

毕崇涛（1975—），工程师，主要从事重金属检测及相关研究工作。

E-mail：bichongtao@126.com。

2016-08-30