垃圾渗滤液处理新技术——矿化垃圾生物反应床

二、矿化垃圾的表征研究
1.矿化垃圾的概念
我们所说的矿化垃圾，严格地说应该是基本稳定或是部分稳定化的垃圾，并不是指完全无机化或矿化的垃圾。矿化垃圾实际上是指封场一定年限后的陈垃圾。因为这个阶段单元中的垃圾渗滤水已经基本达到或超过其排放的三级标准：SS浓度≤400mg/L，COD浓度1000mg/L，BOD浓度600mg/L，且其中主要为难于被微生物利用和降解的腐殖质。通过对一个封场后一定年限的渗滤水水样的研究表明，有65.5%的TOC是以腐殖质的形式存在的，且分子量较大比较稳定的胡敏酸在总的TOC中所占比例超过分子量较小的富里酸10％。这从一个侧面也反映了垃圾在填埋一定年限后，大部分不稳定易分解的有机物或者被微生物利用形成甲烷、二氧化碳和水等无机物达到完全无机化，或者形成了在自然界中相对比较稳定的腐殖质。把垃圾中有机质主要以腐殖质形式存在的特征作为矿化垃圾概念的标准，将这一类垃圾称之为基本稳定的垃圾，即上面所提到的矿化垃圾。矿化垃圾经过培养驯化，就可以作为污水处理的一种新型填料。
2.矿化垃圾的特性
对1990年填埋垃圾的细料进行了分析，与一般土壤相比，矿化垃圾容重较小，故孔隙率高。呈弱碱性，其阳离子交换容量CEC比一般土壤大，表明其吸附和交换能力强，有机质含量高，矿化垃圾中含有种类繁多的微生物，具有很强的生存和降解能力，因此是一种良好的生物介质。矿化垃圾细料处理污水的技术是土地法处理的发展，它不仅具备土地法工艺简单，投资省能耗低的优点，同时因为矿化垃圾具备更疏松的结构形态和更丰富的生物相，物化作用和生化作用将更强，所以可以处理高浓度的有机废水。
（1）PH值
据报道使用含重金属之污泥作肥料，要求土壤最好在pH＞6.5。矿化垃圾的PH=7.65属碱性，其pH值是符合用作肥料之用的，有利于微生物繁殖，有利于污水硝化与反硝化所需的碱度条件。
（2）阳离子交换量
测定结果及分听：CEC=67.9毫克当量/100克垃圾细料。它对阳离子的吸收性比风化程度较低的伊利石（CEC=20～40毫克当量/100克土）强，而比风化程度较高的蒙脱石类（CEC=80～100摩尔/100克土）弱。伊利石亦具有较高的阳离子代换量，即对阳离子的吸收性是比较高的。所以，矿化垃圾对阳离子的吸收性是很强的。
（3）几种重金属浸出毒性
利用矿化垃圾处理有机废水，要避免矿化垃圾中的有害成分转移到水相而导致再次污染，为此进行了重金属浸出毒性试验，以测试是否适用于生物反应床。根据污水农用灌溉水质标准中以Cu、Pb、Cd、As为主要指标及考虑到垃圾中Zn、Ni、Cr含量较高，故选取这7个指标，用等离子光谱测试，各项指标同地面水环境质量标准〔GB3838－8)和各土壤的农田灌溉水质基准（国家标准）进行比较，除重金属Cu浸出浓度略高，但也能达到二类标准外，其余各重金属浸出浓度均达到一类标准。因此，利用矿化垃圾处理污水无二次污染。
（4）细菌总数
测得结果为4.5x106个/g干重（干重为填料及填料上的生物膜的共同重量：105℃烘干2小时称衡重）。一般土壤的细菌数为105～107个/g干重。矿化垃圾中细菌数含量较多。
（5）腐殖质作用
矿化垃圾有疏松的结构和较大的表面积。这是由于富含腐殖质所表现出来的优良特征。腐殖质具有疏松的海绵状结构，使其产生巨大的比表面（330～340m2/g），和表面能，构成了物理吸附的应力基础。腐殖质的吸附能力，除了与其表面积和表面能有关外，还与腐殖质对水的膨胀大小有关，腐殖质的钠盐（R-COONa)或碱土金属盐（R-C00l/2Ca)较腐殖质（R-COOH）本身具有较高的膨胀性能。随着膨胀性能的加强，可使腐殖质的活性基团更充分地裸露于水溶液中，增强了腐殖质与污染物质的接触机率，进而提高了吸附能力。
另外，腐殖质分子结构中所含的活性基团能与污染物质特别是金属离子进行离子交换、结合或鳌合反应是腐殖质类物质能去除污染物质的理论基础。
综上所述，矿化垃圾具有较大的吸附比表面积，较强的离子交换容量（67.9毫克当量/100只于垃圾），有机质含量较高（5.41％），含有种类和数量可观的微生物种群（细菌数达4.5x106个）可供生物降解作用，pH值为中性，含水率为26%，重金属（Zn、As、Cu、Pb、Cd、Ni、Cr）浸出毒性没有超标，无二次污染。
3.矿化垃圾处理污水的原理
矿化垃圾处理渗滤水的原理有两个方面：