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提高处理垃圾渗滤液的效率

发布时间:2016-12-12 作者:以薄环保 浏览次数:
生活垃圾填埋过程中,会产生含高浓度溶质的废水——垃圾渗滤液.垃圾渗滤液中含有有机物、 氨氮、 无机盐、 重金属等众多污染物,当填埋场未铺设防渗膜或防渗膜破裂时,渗滤液经包气带土壤进入含水层,造成地下水污染.
 
  目前在垃圾填埋场渗滤液污染地下水过程及受污染地下水组成特征上,国内外已有相关研究,研究主要集中在溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)、 无机阴阳离子及重金属等对地下水污染过程及污染特征研究上[1].Regadío等[2]对DOM、 无机阴阳离子及重金属的研究表明,渗滤液中不同污染物的土壤穿透性差异较大; Baker[3]发现,渗滤液有机物主要为腐殖质和异质性有机物,其荧光强度与地下水中氨氮和有机物浓度显著相关; Christensen等[4]发现受污染地下水有机物主要为富里酸,其DOM含量占总有机物的60%,亲水性组分(30%)和胡敏酸含量较少(10%).Gounarls等[5]研究发现,渗滤液中重金属Zn、 Pb及Cr主要结合在DOM上,而疏水性有机物主要存在直径大于0.1 μm的胶体上; 而Jensen等[6]的研究表明,地下水中Cd、 Ni、 Cu、 Pb的分布与DOC有关,主要存在小于0.40 μm的溶液中,而Zn的分布却与DOC无关.Biswas等[7]对印度一生活垃圾填埋场地下水的研究表明,当地下水收到渗滤液污染后,其中重金属 (Cr、 Cd、 Ni、 Mn及 Pb)浓度较高.
 
  在研究渗滤液对地下水污染过程及受污染地下水组成特征的同时,一些研究者开始了填埋场地下水污染源解析与地下水污染预警研究,采用的方法主要为模型分析法和生物或化学检测法.模型预测法可以很好地模拟渗滤液污染物迁移过程,对填埋场地下水污染提出预警[8,9],生物监测法可以快速有效地对地下水污染物进行溯源,如Grisey等[10]通过地下水中大肠杆菌的分析,确定了所研究填埋场不是地下水的污染源.通过化学法对地下水污染源解析和污染预警上,近年来研究较多的是采用三维荧光光谱技术预警地下水污染,如Lapworth等[11]采用三维荧光光谱,通过地下水中有机物的荧光特性的研究分析了砂岩含水层中DOC来源和地下水流向,研究结果表明三维荧光光谱可以快速有效地确定地下水流向和其中的有机物来源.
 
  然而,上述研究均未阐明填埋垃圾渗滤液与地下水污染物组成的差异,并基于这种差异分析渗滤液污染地下水特征与规律.基于此,本研究采集了填埋垃圾和地下水样品,在分析填埋垃圾浸出液和地下水中无机盐、 重金属及有机物组成特征及来源特性的基础上,阐明填埋垃圾渗滤液污染地下水规律,建立填埋场地下水污染源解析方法,以期为填埋场地下水污染防控和预警提供依据. 1 材料与方法 1.1 采样点概况 样品采集于北京某垃圾填埋场,该填埋场土壤岩性主要为砂土和砂砾石, 透水性较好,含水层在25 m左右,为潜水系统,地下水流自西北流向东南[12,13].该地原为采砂石坑,1989年起开始填埋垃圾,目前仍在填埋,其填埋的垃圾包括生活垃圾、 建筑垃圾和其他废弃物,2.5 km2范围内有大大小小分布有8个垃圾填埋场,除两个正规填埋场,其余均为非正规垃圾填埋场,未采取任何防护措施直接填埋在采砂坑上.已有报道显示[14],该地区地下水早已经受到污染,2000年时该地区1.2 km2范围内的地下水已不能饮用, 2010年时污染面积大于2 km2,向下游扩散1750 m.如图1所示,本研究在其中一个非正规填埋场采集了7个填埋垃圾样,并在该填埋场所在地地下水监测井采集地下水样1个,填埋场的上游和下游各采集地下水样3个,S1~S3为填埋场下游点,S4点为填埋场所在点,S5~S7为填埋场上游点.在该填埋场不同位点(包括填埋场四周和中心)采集了7个填埋垃圾样,每个均超过1.0 kg,采集时剔出石块、 木头、 玻璃等大块物,7个样品依次编号为L1、 L2、 L3、 L4、 L5、 L6、 L7.L1、 L2为填埋0~2 m内垃圾, L3~L7为填埋5 m以上垃圾.样品采集完毕后,迅速运回实验室,4℃保存. 1.2 渗滤液浸提液制备与地下水样品纯化
 
  将所采集的填埋垃圾样品,以1(g) ∶5(mL)加入双蒸水,振荡16 h提取制备垃圾渗滤液.随后将浸提液4℃、 10000 r ·min-1离心10 min,上清液过0.45 μm滤膜,将所得滤液稀释50倍,进行常规指标和荧光测定.地下水样品也4℃、 10000 r ·min-1离心10 min,上清液过0.45 μm滤膜,待分析用. 1.3 常规理化指标测定
 
  重金属采用ICP-OES(ICP-OES, Thermo ICAP6000 USA)测定,无极阴离子采用离子色谱测定(ICS-2000,Dionex USA),DOC与IC测定仪器为总有机碳分析仪(multi N/C-2100 TOC,Analytik Jena GER),其他常规指标如pH、 电导率采用pH计测定,ORP采用氧化还原电位仪测定,氨氮采用纳式试剂法. 1.4 荧光光谱测定及数据分析
 
  荧光光谱测定仪器为Hitachi F-7000.将所分离纯化后的样品,根据预实验结果,除S4稀释10倍外,其余均直接进行光谱测定.测定时固定激发波长370 nm,扫描380~550 nm范围内的发射光谱,计算发射光谱450与500 nm波长处荧光强度的比值ƒ450/500.固定激发波长范围200~450 nm,发射波长范围280~520 nm,狭缝宽度Ex=Em=5 nm,扫描增量5 nm,扫描速度2400 nm ·min-1,进行三维荧光光谱测定,以双蒸馏为背景值去除拉曼散射和降低瑞利散射强度.
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