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垃圾渗滤液中有机污染物种类繁多,含有很多具有难生物降解性、生物积累性和三致效应的有毒有害有机物。目前,对垃圾渗滤液处理效果的考察常常仅限于化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、悬浮物(SS)、大肠菌值等常规水质指标,而对垃圾渗滤液处理过程中有机组分的变化很少关注。因此,研究渗滤液处理过程中有机污染物成分及其变化,分析最终出水中仍然存在的难降解有机物或者有毒有害有机物,可以为评价最终处理出水对受纳水体等周围环境的生态安全性及渗滤液处理工艺的选择和改进提供参考。
本文以南方某市两个不同类型的垃圾填埋场(生活垃圾填埋场和焚烧残渣填埋场)作为研究对象,分别采集四次不同时期的两场渗滤液处理系统各工艺出水水样,选择合适的有机物提取方法,利用GC-MS联用技术对两场渗滤液的有机物组成及含量分布进行对比研究。同时研究渗滤液常规水质指标及有机污染物成分在两填埋场处理系统中的变化规律。
研究结果表明:
(1)相比固相萃取,液.液萃取方法适合提取垃圾渗滤液中的有机物,可以提高GC-MS对有机污染物的检出率和分析结果的可靠性。
(2)由于填埋物不同,生活垃圾填埋场和焚烧残渣填埋场的渗滤液原液水质差异明显。生活垃圾填埋场原液中常规水质指标(COD、TOC、TN、氨氮、硝氮等)的浓度比焚烧残渣填埋场高出一个数量级。两场原液中各水质指标随时间波动很大,生活垃圾填埋场原液COD、氨氮和电导率的变化范围分别为6864~7394 mg/L,1358~1850 mg/L和9331~14980 μs/cm;焚烧残渣填埋场原液COD、氨氮和电导率的变化范围分别为231~1217 mg/L、186~525 mg/L和1120~4515μs/cm。
(3)两场渗滤液处理系统对垃圾渗滤液常规水质指标的处理效果都很好,不同采样时期的最终出水水质均达到设计标准(分别为《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)二级标准和广东省《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)一级标准)。两场渗滤液处理系统中曝气生物滤池(BAF)工艺对COD和TOC去除的贡献最大,对氨氮也具有很好的去除效果,而且可以实现同步硝化反硝化,但其反硝化作用较弱,导致出水中硝氮浓度较高。BAF 的生物膜很薄而且更新较快,所含的聚磷菌较少,或者由于滤池内曝气不均匀产生厌氧状态,造成出水中溶解性正磷酸盐的浓度异常升高,但后化学混凝工艺均能有效去除溶解性正磷酸盐。
(4)两场渗滤液原液中最多分别检出72和55种匹配值大于50的有机物,其中含有大量的难降解有机物,如酚类、胺类、含氮杂环类及杂环芳烃类等物质。生活垃圾填埋场原液中各类有机物相对含量由高到低依次为酚类、酸类、醇类、酮类、胺类、酯类、杂环类、烷烯烃和芳烃类有机物;焚烧残渣填埋场原液中各类有机物相对含量由高到低依次为烷烯烃类、胺类、醇类、酸类、杂环类、酮类、酚类、酯类和芳烃类有机物。
(5)生活垃圾填埋场渗滤液原液中有机污染物的含量远高于焚烧残渣填埋场。除烷烯烃类物质的含量相近外,生活垃圾填埋场原液中其余各类物质的含量均比焚烧残渣填埋场高出1~2个数量级,如酚类物质的含量是焚烧残渣填埋场的177.0倍。吡嗪、吡咯、哌啶和喹啉类等难生物降解的含氮杂环化合物只在生活垃圾填埋场原液中检出,但是焚烧残渣填埋场原液中检出了垃圾焚烧过程中产生的萘、菲类等致癌性物质。
(6)渗滤液中有机污染物的数量和含量在两场渗滤液处理过程中均呈逐级递减趋势,最终出水中分别检出2种和7种有机物;检出有机物含量的去除率分别超过99.9%和86.0%。两场渗滤液处理系统中曝气生物滤池即BAF工艺对有机物的去除效果最好,渗滤液经BAF处理后有机物含量的去除率分别为94.2%和92.2%。焚烧残渣填埋场渗滤液中的长链烷烯烃类物质和酚类等难降解和有毒有害有机物在电絮凝工艺段被大量去除,这有利于后续的生物处理。