生活垃圾滲濾液處理過(guò)程中氮的轉(zhuǎn)化機(jī)制及其環(huán)境影響研究.pdf

1、填埋是一種被廣為采用的固體廢棄物(垃圾)處置方法，然而填埋場(chǎng)也對(duì)環(huán)境安全和公眾健康存在嚴(yán)重威脅。部分人為活動(dòng)所固定的氮以含氮廢物的形式進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)，經(jīng)降解后產(chǎn)生大量含高濃度氨氮的滲濾液，如何對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行合理處置是環(huán)境學(xué)界研究的焦點(diǎn)之一。以往研究的重點(diǎn)主要在探索如何提高處理效果、提高出水質(zhì)量上，對(duì)這種廢水中大量氨氮的轉(zhuǎn)化、歸宿問(wèn)題的研究不多，對(duì)滲濾液處理過(guò)程中可能產(chǎn)生一些副產(chǎn)物而導(dǎo)致的二次污染問(wèn)題也未引起足夠重視。因此，本研究的

2、目的是研究垃圾滲濾液處理過(guò)程中氮的轉(zhuǎn)化情況，對(duì)處理過(guò)程中NH<,3>、N<,2>O等含氮副產(chǎn)物的產(chǎn)生及其機(jī)理、以及滲濾液處理對(duì)氮循環(huán)的影響程度進(jìn)行研究和估算，并探索利用耐性微藻對(duì)滲濾液進(jìn)行氨氮去除的可行性。研究中，實(shí)地調(diào)查了珠江三角洲的五個(gè)垃圾填埋場(chǎng)，對(duì)各滲濾液處理過(guò)程中不同形態(tài)氮的變化進(jìn)行了分析，并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)滲濾液處理過(guò)程中NH<,3>和N<,2>O的產(chǎn)生、排放進(jìn)行了研究，估算了通過(guò)垃圾滲濾液處理對(duì)大氣人為來(lái)源NH<,3>和N<,

3、2>O排放的貢獻(xiàn)。另外，研究了硝化作用抑制劑C<,2>H<,2>對(duì)滲濾液中N<,2>O產(chǎn)生的影響，并進(jìn)一步探討了滲濾液中N<,2>O的產(chǎn)生機(jī)制。然后，運(yùn)用分離自滲濾液的耐性微藻，比較研究了有無(wú)微藻處理對(duì)滲濾液中氨氮去除的效果。結(jié)果表明： 1．通過(guò)對(duì)珠江三角洲五個(gè)生活垃圾填埋場(chǎng)的野外調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氨吹脫是去除氨氮的有效處理方法，但滲濾液在氨吹脫和曝氣處理過(guò)程中，大量的氨態(tài)氮會(huì)以NH<,3>形式向大氣排放，根據(jù)室內(nèi)模擬

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以NH<,3>形式散發(fā)的氮量可占到總氨氮減少量的40％以上，NH<,3>的排放量與滲濾液中的氨氮濃度、pH和處理時(shí)的氣流量等因素有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和野外調(diào)查的結(jié)果，對(duì)珠江三角洲五座垃圾填埋場(chǎng)因滲濾液處理而導(dǎo)致NH<,3>排放的量進(jìn)行了估算，結(jié)果表明，這五個(gè)滲濾液處理廠每年向大氣排放的NH3量為9.2-613噸。將各填埋場(chǎng)所服務(wù)的人口考慮在內(nèi)，每人每年通過(guò)垃圾滲濾液處理向大氣排放的NH<,3>量約為41—320 gN(平均=152

5、g NH<,3> captita<'-1>yr<'-1>)。因而，在處理過(guò)程中，有必要采用酸吸收等回收手段以減少滲濾液處理過(guò)程中NH<,3>的直接排放，減少滲濾液對(duì)環(huán)境的不良影響。 2．對(duì)填埋場(chǎng)滲濾液處理廠的實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滲濾液的處理過(guò)程，尤其是好氧處理過(guò)程可能是溫室氣體N,,2>O的排放源之一。五個(gè)廠各處理步驟的滲濾液中溶解N<,2>O濃度從0到1,309 ng ml<'-1>，N<,2>O排放量從0到58.8 ng ml<

6、'-1>h<'-1>不等；滲濾液新滲出液、滲濾液儲(chǔ)存池、氨吹脫和厭氧處理池中的N<,2>O量相對(duì)不高，但好氧生物處理池中N<,2>O的量則比較高。以其中的深圳下坪場(chǎng)為例，將填埋場(chǎng)的服務(wù)人口考慮在內(nèi)，每人每年通過(guò)垃圾填埋后的滲濾液處理向大氣排放的N<,2>O量為0.25 g N<,2>O capita<'-1>yr<'-1>，這一數(shù)值與其他研究者報(bào)道的通過(guò)生活污水處理而導(dǎo)致的排放N<,2>O量(0.43-1.89 g N<,2>O per

7、son<'-1> year<'-1>)接近。 3．在室內(nèi)模擬氨吹脫、曝氣處理、厭氧處理、氨吹脫后生物曝氣處理和氨吹脫后厭氧處理等幾種滲濾液的處理方法，對(duì)其中N,,2>O產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，好氧曝氣處理可導(dǎo)致N<,2>O產(chǎn)生的增加，而厭氧處理和氨吹脫處理下，滲濾液中N<,2>O的含量和排放均未顯著增加。證實(shí)好氧處理過(guò)程是滲濾液中N<,2>O產(chǎn)生的主要來(lái)源。調(diào)查和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，N<,2>O的釋放量與DO、NO<,3>

8、<'->。濃度無(wú)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明好氧反硝化作用可能是N<,2>O產(chǎn)生的主要機(jī)制。 4．用C<,2>H,,2>處理滲濾液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在硝化作用受到抑制時(shí)，滲濾液中N<,2>O的產(chǎn)量升高，且N<,2>O的釋放量與NO<,2><'->的濃度呈正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明系統(tǒng)中反硝化作用不完全導(dǎo)致了NO<,2><'->和N<,2>O的積累，進(jìn)一步證實(shí)了反硝化作用是滲濾液產(chǎn)生N<,2>O的主要途徑。 5．將微藻置于不同稀釋濃度的滲濾液中，

9、發(fā)現(xiàn)高濃度的滲濾液對(duì)藻的生長(zhǎng)有抑制作用，而在較低濃度的滲濾液(10％)中，盡管氨氮濃度高達(dá)135 mgL<'-1>，藻細(xì)胞仍然可以生長(zhǎng)。不同藻種對(duì)滲濾液表現(xiàn)出不同的耐性，分離自滲濾液的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa LK)和來(lái)自其他正常水體的蛋白核小球藻在滲濾液中表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性，而另一種分離自滲濾液的斯諾衣藻(Chlamydomonas snowiaeLK)則耐性較差；分離自滲濾液中的蛋白核小球藻(LK)比不

10、同來(lái)源的蛋白核小球藻對(duì)滲濾液及其中高濃度的氨氮有更強(qiáng)的耐性。 6．經(jīng)過(guò)微藻培養(yǎng)處理的滲濾液中，氨氮去除率比無(wú)藻類(lèi)處理滲濾液中的去除率明顯提高；藻的細(xì)胞密度和氨氮去除率之間存在著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明微藻處理能有效促進(jìn)滲濾液中氨氮的去除。研究中還發(fā)現(xiàn)，微藻在減小滲濾液植物毒性方面也有良好效果。用無(wú)藻處理和經(jīng)過(guò)藻生長(zhǎng)處理的滲濾液分別對(duì)小白菜(Brassicachinensis)種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，結(jié)果表明，小白菜種子在經(jīng)過(guò)微藻處理的10％