難降解垃圾滲濾液填埋場終場覆蓋層灌溉處理及其生態(tài)效應.pdf

1、生活垃圾填埋場滲濾液水質水量多變，水質復雜，現(xiàn)有滲濾液處理系統(tǒng)存 在處理費用高，處理流程長等問題；特別是以生物反應器填埋場滲濾液循環(huán)回 灌出水、老填埋場滲濾液為代表的難降解垃圾滲濾液，問題尤為嚴重，此類滲 濾液的溶解性有機物中有大量的腐殖類物質、生物可降解性差、氨氮濃度高、 溶解性鹽離子含量較高；終場覆蓋層水分含量低、營養(yǎng)缺乏為填埋場植被恢復 的主要限制因素之一，植被對填埋場的安全穩(wěn)定、環(huán)境美化等具有重用作用；難 降解垃圾滲

2、濾液在垃圾填埋場終場覆蓋層的灌溉處理，利用覆蓋層植物土壤系 統(tǒng)來蒸騰蒸發(fā)減量和凈化作用，可有效處理處置難降解垃圾滲濾液，同時還能 有利于終場覆蓋層植被的建植，此途徑是否可行，在于要有良好的滲濾液減量 和凈化效果，同時也要保持覆蓋層植物土壤系統(tǒng)的良好環(huán)境質量；難降解垃圾 滲濾液另一的處理處置途徑為資源化利用作為農林灌溉用水，而此也決定于灌 溉的生態(tài)效應是否有利于植物土壤。 本文以老港填埋場滲濾液原液經實驗室處于穩(wěn)定產甲烷期的垃

3、圾填埋柱循 環(huán)回灌出水——難降解垃圾滲濾液為研究對象，通過模擬實驗和現(xiàn)場試驗研究 了難降解滲濾液垃圾填埋場終場覆蓋層灌溉處理的可行性，篩選適用于此工藝 的草本植物和土壤材料；相應的研究了難降解滲濾液不同體積濃度稀釋液和不 同水力負荷原液灌溉對植物土壤系統(tǒng)的生態(tài)效應，并對難降解滲濾液對植物生 理影響的機制和資源化利用作為農林灌溉用水的可行性進行了分析；探討了難 降解滲濾液溶解性有機物(DOM)特征及厭氧垃圾層循環(huán)回灌和終場覆蓋

4、層灌 溉處理二個單元對DOM的去除特征。研究主要結論概括如下： 1、垃圾滲濾液有機組分主要為溶解性有機物(DOM)，采用DOM分子量 分級和親水－憎水性分類的方法對老港原液、循環(huán)出水及其模擬終場覆蓋層灌 溉出水等滲濾液進行了DOM特征分析；結果表明，老港原液DOM以親水類 HyI(66.3％)和分子量小于1k有機物為主(81.5％)；難降解滲濾液(循環(huán)出水) DOM主要以腐殖質(HS)為主占58％，HyI占42％，且有機物分

5、子量分布范 圍較廣，10～50k間含量最高(34.94％)；灌溉出水中DOM主要以HyI(63％) 和分子量4k以下有機物為主(63％)，而HS只37％；循環(huán)回灌對老港原液中小 分子量HyI類有機物去除效果好，去除率為91.2％，終場覆蓋層灌溉處理對循 環(huán)出水中高分子量的HS類有機物去除較佳，去除率為85.7％，二者組合對老港 原液DOM去除率高達96.9％，且對HS和HyI均具較高的去除效果，去除率分 別為96.6％、97

6、.0％。植物毒性試驗結果表明，各滲濾液生物毒性高低依次為老 港原液、循環(huán)出水、灌溉出水，循環(huán)回灌和覆蓋層灌溉二個處理單元顯著地降 低了滲濾液的生物毒性，但條件相同(TOC、作用時間)時各滲濾液稀釋液生 物毒性灌溉出水＞循環(huán)出水＞老港原液，需注意處理單元出水的生態(tài)安全性。 2、從對滲濾液灌溉脅迫的抗性和處理效果綜合分析，香根草、改良型百慕 大、狗牙根、百喜草四種暖季型禾草中，除百喜草外均可耐受難降解滲濾液原 液的直接灌溉，可作

7、為滲濾液垃圾填埋場終場覆蓋層灌溉處理草本植物材料， 但改良型百慕大、香根草更適宜；而高羊茅、黑麥草、白三葉三種冷季型草中， 高羊茅最佳；難降解垃圾滲濾液灌溉處理下，適宜植物生長的土壤材料順序依 次為垃圾土、砂壤土、黃砂土、黃壤土；從植物生長、灌溉處理效果、土壤生 物活性等角度綜合考慮，黃壤土不適宜用作終場覆蓋層土壤；若滲濾液覆蓋層 灌溉處理全年運行，可選擇黃砂土或砂壤土；若采用暖季型封場植物且灌溉處 理集中在氣溫較高的季節(jié)，

8、垃圾土最適宜用作終場覆蓋層土壤材料。 3、首次研究了滲濾液原液及其不同體積濃度稀釋液灌溉對禾草脅迫及其抗 氧化系統(tǒng)的影響；結果表明，體積濃度大于35％的滲濾液灌溉，隨濃度的增大， 禾草葉綠素含量和a/b值降低明顯，丙二醛(MDA)、H2O2、脯氨酸進一步積 累，相對膜透性顯著增加，抗壞血酸(AsA)、還原型谷胱甘肽(GSH)、類胡 蘿卜素(Car)含量下降，過氧化物酶(POD)和超氧化物岐化酶(SOD)活性 受抑制，高濃度滲

9、濾液灌溉會導致禾草活性氧產生和抗氧化系統(tǒng)清除間動態(tài)平 衡的破壞和膜脂過氧化的加劇，加速了禾草衰老進程；這表明維持活性氧清除 系統(tǒng)的穩(wěn)定，以減輕膜脂過氧化的傷害可能是禾草抗?jié)B濾液脅迫的機制之一。 4、隨灌溉難降解垃圾滲濾液稀釋液體積濃度或原液水力負荷的升高，植物 生物量、葉綠素含量、土壤酶活性、呼吸強度和微生物碳均先增強(大)后減 弱(小)，且滲濾液灌溉組一般高于對照組，反映植物脅迫指標丙二醛(MDA)、 脯氨酸(Pro)、H

10、2O2含量減小后增大且滲濾液灌溉組一般低于對照組；這表明 適當濃度的滲濾液稀釋液或適當水力負荷原液灌溉會顯著提高土壤的生物活性 和肥力、減緩對植物的逆境脅迫，通過控制一定濃度或水力負荷而控制污染物 的負荷，對植物生長和土壤是安全有利的，資源化利用難降解垃圾滲濾液作為 農林灌溉用水是可行的，且可選擇原液直接和原液稀釋2種灌溉方式，稀釋灌 溉時水力負荷12mm/d下原液體積濃度要控制在35％以下，原液直接灌溉時水 力負荷6.46

11、～10.15mm/d較佳，此參數(shù)可作為確定難降解垃圾滲濾液填埋場終場 覆蓋層灌溉處理水力負荷的參考依據。 5、現(xiàn)場封場植物夾竹桃脅迫相關生理指標和抗氧化系統(tǒng)成分一年四季的監(jiān) 測表明，滲濾液灌溉組(10mm/d)和自然生長的對照組夾竹桃各監(jiān)測指標動態(tài) 變化規(guī)律相似，滲濾液灌溉對夾竹桃生理生態(tài)效應主要受氣候的季節(jié)性變化調 控，滲濾液灌溉處理對封場植物生長有利且不會顯著加大對封場植物脅迫，但 需防范環(huán)境因子較惡劣時，環(huán)境氣候因子和

12、滲濾液灌溉對封場植物復合脅迫的 風險。滲濾液灌溉初期的2～6月內覆蓋層土壤酶活性、微生物量碳和呼吸強度 持續(xù)增強(大)，現(xiàn)場研究后期緩慢下降或波動變化，但各時間點覆蓋層土壤酶 活性、微生物量碳、呼吸強度均高于灌溉起始土壤，表明滲濾液灌溉提高了覆 蓋層土壤的生物活性；植物毒性實驗表明覆蓋層土壤的生態(tài)毒性基本沒有增強。 6、滲濾液灌溉過程中土壤理化性質和生物學性質在終場覆蓋層土壤剖面的 分布差異顯著；土壤有機質、全氮、酶活性、微

13、生物生物量碳、呼吸強度一般 在滲濾液灌溉布水管下的-30～-20cm層最強(高)、表層土(-10～0cm層)次之， 剖面沿-30～-20cm層再往下，各指標含量或強度持續(xù)下降。灌溉各時間段終場 覆蓋層土壤有機質均線性增加，且有機質含量和滲濾液COD的去除量呈線性正 相關，表明滲濾液中有機物去除主要是被土壤截留吸附而非生物降解。土壤主 要鹽離子在灌溉4個月內增加顯著，隨灌溉時間延長鹽離子累積不明顯，表明 終場覆蓋層土壤對鹽有一

14、定吸附飽和度，土壤中鹽不會持續(xù)積累。 7、現(xiàn)場試驗研究表明，難降解垃圾滲濾液填埋場終場覆蓋層灌溉處理有良 好的水量減量和污染物去除效果；每天灌溉1次進水水力負荷10mm/d下，滲 濾液減量負荷可達5.34～7.83mm/d，利用蒸發(fā)蒸騰作用有可能完全平衡填埋層產 生的滲濾液，影響滲濾液減量的主要因素為進水水力負荷，其次為植物和氣候； 主要污染物去除率COD 89.5～94.1％、NH3-N94.1～95.8％、無機氮68.8～