生物反应器填埋场中重金属Cu和Zn的迁移转化机理研究

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1、浙江大学博士学位论文1绪论1绪论城市的不断扩张和集约发展，导致城市人口基数不断膨胀，大量的人口活动致使城市生活垃圾(以下简称生活垃圾)的产量剧增。1999—2004年，我国的生活垃圾清运量已达1．7亿t／a，且每年以10％左右的速度递增，少数城市(如北京)的垃圾增长率甚至达15-25％n’。全国668个城市中有2／3处于垃圾包围之中，“垃圾围城”已成为困扰城市环境建设的一大首要难题。当今世界，生活垃圾处理的基本宗旨是“减量化、资源化和无害化”，因此，长期以来，国内外研究中都将生活垃圾的快速高效及安全处理，以

2、及由此而衍生的资源化工艺、机理及生活垃圾处理过程中的环境污染作为研究热点。相比于焚烧和堆肥等工艺，生活垃圾填埋处理技术虽然其具有土地占用大、维护时间长及二次污染等痼疾，但因其相对低廉投资和维护成本使其成为生活垃圾处理处置的常备选择，在众多垃圾处理工艺中应用最为广泛；此外，由于其他生活垃圾处理处置方法最终均会产生残渣，仍需填埋处置作为保障。因此，填埋技术在今后很长时期内仍将在生活垃圾处理中扮演重要角色。关于垃圾填埋处理过程中的二次污染问题在学术界已有大量报道。垃圾填埋降解过程中，垃圾组分中含有的一些不稳定的物

3、质，如有机物和金属离子等，在微生物的调节下经常以气体或渗滤液的形式从废物中释放出来n1，从而形成填埋场的二次污染。大量关于垃圾填埋场周围的地下水和土壤污染及由此而需耗费巨资进行修复或治理的案例表明，填埋场渗滤液是一个重大二次污染源"，41，而重金属则为渗滤液中最具毒性的物质∞1。垃圾填埋体中最常见的重金属是cu、zn、Pb、cd、cr和Ni等∞·引。由于生活水平及生活习惯的差异，生活垃圾中常伴随有不同种类及含量的各类重金属污染物形成。重金属由于其迁移特性，易通过填埋场渗滤液的排放形成二次污染，导致地下水体和

4、周边植物的重金属累积而产生严重生理危害盯1。长期以来，关于生活垃污染的研究主要集中于如何快速高效的降解垃圾中的有机质和安全合理的处理渗滤液，而填埋场垃圾中的重金属释放所引发的污染问题尚缺乏系统研究，尤其是垃圾填埋过程中重金属的迁移转化更是鲜有报道。由于重金属在环境浙江大学博士学位论文1绪论中具有相对稳定性、难降解性和累积性，不能被微生物降解，很难从环境中清除出来，使得重金属污染治理十分困难。因此生活垃圾重金属污染治理已成为"-3前城市发展过程中急需解决的重大课题。为了保护填埋场周边土壤、地表水和地下水的环境

5、质量，因此有必要对垃圾填埋场的重金属的环境行为进行较为准确的评估。1．1生活垃圾重金属污染1．1．1生活垃圾重金属污染来源不同国家的城市生活水平差异，导致生活垃圾中重金属的含量变化较大，如表1-1所示。对于我国而言，由于生活垃圾分类收集贯彻实施力度不一，生活垃圾中常混入部分建筑垃圾、工业垃圾及污泥等重金属含量相对较高的废物，而导致生活垃圾中重金属含量较其他国家有更高的水平。有研究者通过对新鲜垃圾填埋层的采样分析表明，垃圾体中zn含量最高，约342．3mg／kg(干重，以下同)，Cd最低，约5．5mg／kg随

6、1，垃圾中重金属含量虽然低于农用污泥重金属含量，但高于一般土壤中重金属含量眇1，具有较高的二次污染风险“们。表1-1各国生活垃圾中重金属含量(mg／kg)TabIel—1HeavymetaIscententinMSWfromdifferentcountries(mg／kg)国家znCuNiCdPbCrHg参考文献加拿大7683122l3．1022446O．60【11】英国18249160．639622O．22[12】美国65523628。ND21021FID[13】意大利45l9725<513450ND[1

7、4】比利时4703113ND80NDO．15【15】奥地利16840210．4638240．14[16】法国18751221．408746O．52【16】卢森堡16232130．3445240．13[16】德国16833180．7061270．27【16】ND：未检出。随着电子信息等高科技产业迅猛发展，电子技术的更新不断加快，电子产品寿命周期越来越短，电子垃圾的产生量不断增大。在发达国家，日本、美国、欧盟电子垃圾年产生量占城市垃圾的比例分别为1％、2％一5％、4％，并且以每5年16％-28％的速度增长，是城

8、市垃圾增长速度的3-5倍¨"。我国人口众多，按社会保有量测算，每年约有400万台电冰箱、500万台洗衣机和1000万台以上的电视机进入更新期，约有500万台电脑和1000万部手机进入淘汰期m1。此外，我浙江大学博士学位论文1绪论国还是发达国家的电子垃圾倾倒场，如美国所收集的电子垃圾80％出口到亚洲，其中90％进入我国¨"。在我国，电子垃圾的回收处理工厂主要是一些小规模、家庭作坊式的私营企业，采用简单的手工拆卸、露