城市生活垃圾填埋场渗滤液生化处理过程中重金属离子问题

摘要：我国对城市生活填埋场渗滤液处理技术的研究主要集中在COD与NH+4-N的去除上，对渗滤液中重金属离子的专项研究几乎未见报道。本文首先总结了国内外城市生活垃圾渗滤液中重金属的种类及浓度，在渗滤液中的存在状态，渗滤液中重金属与其他成分（有机物、氨氮）的相互作用关系，辨证分析了重金属在渗滤液生化处理过程中的有益作用和毒性，归纳了重金属在渗滤液生化处理过程中的变化规律，同时总结分析了重金属的去除技术。
关键词：垃圾渗滤液；重金属；有益作用；毒性
城市生活垃圾的处理方法包括卫生填埋、焚烧和堆肥等。卫生填埋法由于处理费用低、技术成熟，成为垃圾处理的主要方式[1～3]。城市生活垃圾填埋场渗滤液（以下简称渗滤液）是一种高浓度有机废水，NH+4-N含量高，而且含有多种重金属离子。国内对渗滤液中重金属离子的种类及含量很少检测，少量的数据也差别很大。对诸如渗滤液生化处理前是否需要对重金属进行预处理，及生化过程中重金属的作用及变化规律等问题上，一直存在分歧和认识上的偏颇。
在渗滤液处理的试验研究和工程实践中，人们有时不加区别地认为，重金属离子会对生物处理过程产生严重的抑制和毒害作用，因此在生物处理前需经预处理去除重金属离子。事实上，许多渗滤液中的重金属离子浓度很低，不会对生化处理造成危害。但有时会由于接纳某些工业垃圾造成重金属离子浓度超标，则应对工业垃圾进行预处理。因而对渗滤液中重金属有一个全面深入的认识是非常必要的。
1渗滤液中重金属离子种类及含量
1.1国内渗滤液中重金属种类及含量
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。在水中绝大部分以化合物或配合物的形式存在，而具体的存在形式与污水的pH值、水中有机物的浓度密切相关，通常对生物毒性最大的是自由态离子（有机汞等是例外）。
我国垃圾渗滤液处理的研究起步较晚，对渗滤液中重金属离子的专项研究则更少，少量的文献数据差别也较大，这与我国地域辽阔，同时垃圾的收集填埋不规范，垃圾中含有工业废物等因素有关。总结国内资料[5～7]得出我国垃圾渗滤液中的重金属含量，结果如表1所示。
表1我国城市垃圾渗滤液中的重金属

1.2国外渗滤液中重金属种类及含量
Dorthe等[4]对丹麦4个填埋场渗滤液中重金属的含量及存在形态进行了调查分析，结果如下：0.2～3.6μgCd/L，28～84μgNi/L，85～5310μgZn/L，2～34μgCu/L，0～188μgCr/L，0～16μgPb/L。调查表明，大部分重金属与渗滤液中的胶体结合，不同的重金属结合的比例不同。Andreot2tola[8]对欧美70多个垃圾填埋场渗滤液成分进行了统计。Urase等[9]对日本5个填埋场渗滤液中的重金属进行了调查。根据上述文献归纳的结果如表2所示。
表2国外垃圾渗滤液中的重金属离子含量

Joar等[10]对挪威4个填埋场重金属离子的渗滤情况进行了调研，表明渗滤液中待测重金属的含量很低。垃圾中几种重金属的年渗滤最大量如下：Cd、Pb、Hg和Cr分别为0.06%、0.01%、0.02%和110%，Fe在条件适宜时最为活跃，其年渗滤量在119%～18%之间变化。尽管Cr的渗滤量高于Cd、Pb与Hg，但其含量仍然低于欧盟规定的饮用水标准的限制[11]。该调研的结果在其他的研究中也得到了证明[12～15]。
重金属不易渗滤的原因主要有：没有氧的进入，保持一个厌氧的还原环境；同时微生物有充足营养；保持适当湿度。这样的环境可以保证硫酸盐还原菌的生长，生成硫化物沉淀。厌氧环境也容易形成金属氢氧化物沉淀，而且这种现象会随着回灌、垃圾稳定化进程的加快而提高。
2重金属在生化处理中的作用