水文资源污染问题中垃圾渗滤液所产生的影响探究

2021-09-03刘少波

黑龙江水利科技 2021年8期

刘少波

(忻州市水文水资源勘测站，山西忻州 034000)

垃圾渗滤液作为混合性溶液，其成分多样，除了垃圾本身已经含有的水分和杂质外，还有因为长期堆积与掩埋而产生的污染性因素，这些问题也是垃圾渗滤液处理难度大，处理效果不明显的原因。

1 垃圾渗滤液的污染特点

对于垃圾一般会采取填埋的处理方式，渗滤液的物化性质会因为长时间填埋会随之产生改变，渗滤液中的污染性因子也会因此变化[1]。这是因为在垃圾填埋期间，由于没施行真空处理，垃圾中的有机物会和空气中的氧气产生氧化还原反应，氧化还原反应会促使垃圾渗滤液中生成大量的水分和二氧化碳，当达到一定程度时，就会造成热量释放。当进入到酸化阶段后，垃圾中的碱性有机物继续与各种存在于空气或者土壤内的微生物、专性细菌等物质产生厌氧反应，让酸性物质因此诞生，于是渗滤液pH值不断下降，并通过填埋垃圾的土壤层向附近的水体渗透，融入到水资源中并释放出热能资源，在热量释放的影响下溶液渗透被加快，水文资源也会被严重污染。

2 垃圾渗滤液中的污染性因子及污染影响

2.1 氨氮化合物及污染影响

在垃圾溶液中，有大量带有氮元素且以游离状态存在铵根离子和氨气分子，这些物质属于氨氮化合物。氨氮化合物容易因为环境中的温湿度和光照等原因发生分解反应，氨氮化合物中的氮元素会以含氮气体状态被排放到附近的空气中，但有一部分以氨离子或铵离子等形式存在的氨氮化合物能够在垃圾渗滤液中稳定存在，且不会轻易因为外界条件发生改变[2]。这些稳定存在的氨氮化合物会随着垃圾渗滤液的渗透作用，融入到附近的地表水和地下水中，并以“水合氨”的形式继续在水文资源中稳定存在。“水合氨”有一定几率成为腐蚀性和污染性较强的“非离子氨”，作为一种纯净物，“非离子氨”的水溶性较强，甚至能早于渗滤液融合水文资源前就进入到水溶液中，并在渗滤液和水文资源融合时释放出热能，孕育出有极强生物毒害效果的污染因子。即使是在普通温度条件中，垃圾渗滤液中的氨氮化合物浓度也会不断递升，直到达到84.33%-90.24%左右的占比才会保持含量稳定，而在加温条件下，氨氮化合物的污染影响程度还会不断增强。国家标准水文资源中对于氨氮化合物的溶解强度标准有较大差异，具体如表1所示。

表1 “水合氨”在不同水体中的溶解强度表

2.2 难降解物质及污染影响

大部分物质都可以在普通自然条件下被降解，不会对环境产生危害，但有些物质因为结构复杂且存在形式非常稳定，所以无法通过生物自然分解作用被代谢成无机物质，这类物质便是难降解物质。随着人们在日常生活中越来越偏好使用各种带有化学成分的除污剂等物品，这也造成在垃圾渗滤液中存在较多的难降解物质，这些难降解物质主要来自于人工合成污渍洗涤剂或是含氯有机农药，这些洗涤剂或者农药会在垃圾渗滤液中催生大量不能被微生物快速分解的无机物，而因为分解不彻底，这些无机物会在半分解或者轻微分解的情况下产生环芳烃、卤代烃等物质[3]。卤代烃等物质的化学成分复杂，它们的产生会让垃圾渗滤液中的分解耗氧量急剧增高，进而对水文资源产生严重污染，难降解物质的具体循环方式如图1所示。

2.3 重金属离子及污染影响

在垃圾渗滤液中含有如镉、汞、钡、银等在标准大气环境中单位密度>4.5×103kg/m3的金属元素，因为单位密度过高，镉、汞、钡、银等金属元素会在渗滤液和水文资源融合时与水蒸气结合，并形成带有腐蚀效果的酸化物，引起如酸雨等自然灾害现象。重金属离子主要存在于工业废水、清洁剂和农药等物质中，近年来我国的工业产业加快，工业废水排放量增高，垃圾渗滤液中的重金属离子含量也在增长，对水文资源乃至自然环境的危害也在加大。

3 水文资源保护措施及污染防治办法

3.1 物理方法

包括截污、清污、引水冲污、曝气、机械除藻、超声波除藻等。截污即对渗透入水文资源的渗滤液进行截污，使其进入垃圾处理厂。为强化清污效果，采用清污后的强化技术措施净化剂，能够数百倍放大自然界的降解作用，对垃圾渗滤液污染因子进行进一步分解和氧化，减少垃圾渗滤液对水文资源的污染影响[4]。清污后投加垃圾渗滤液净化剂，垃圾渗滤液净化剂是一种将降解垃圾渗滤液微生物菌种和优选矿物等混合加工而成的生物产品，它能够数百倍放大自然界的垃圾渗滤液降解作用，有效分解恶臭物，快速将水体从厌氧状态变为好氧，是一种有效降解垃圾渗滤液，帮助水体恢复自净能力，并重建其生态平衡的技术与产品。净化剂与渗滤液中的污染因子发生吸附作用、分解作用和鳌合反应，从而降解渗滤液中的污染因子、固化渗滤液中的重金属离子，使渗滤液表面形成保护层，实现渗滤液的稳定化。垃圾渗滤液分解氧化的主要应用形式是原位生物修复，即对受污染的垃圾渗滤液不作搬运或运输，向垃圾渗滤液中直接投加垃圾渗滤液净化剂，在基本不破坏垃圾渗滤液渗滤液自然环境条件下在水体底部进行降解和修复。

3.2 化学方法

常见的化学方法有化学絮凝和重金属化学固定等，这些方法是以投加化学药剂来起到降解垃圾渗滤液中污染因子的目的，其突出特点在于其见效快、操作简单，选择对水文资源使用化学处理法可以迅速控制垃圾渗滤液对水体的污染趋势。但投加化学药剂容易对水系的生态系统带来负面化的影响，且如果过于依赖化学方法处理垃圾渗滤液污染会造成水体中的水生生物出现抗药性，故在非应急或者未通过健康安全许可的前提，不能将化学方法作为处理垃圾渗滤液污染水文资源的主要处理方式。

3.3 生物方法

采取投加垃圾净化剂、水生植物、生态基技术等方式去除水文资源中的污染因子。垃圾净化剂是指采取人工培养技术，对垃圾降解菌和优选矿物进行培育，将培育完成后的降解菌和矿物进行复合加工，制作成固体粉末状的净化剂，所制作的净化剂密度较大，超过水体，投入水中后能直接沉入到水底，然后对垃圾中的污染因子进行降解。水生植物技术是以植物为主要的除污手段，利用植物在生长过程中会吸收氮、磷等营养元素的特性，来吸取污染水体中的污染因子，而植物发达的根系也能为微生物的大量繁殖和聚集提供场所，这样可以为水体提供吸收净化和澄清水质的功能。生态基技术是指在水体中投入聚酯纤维类的高效微生物载体，将原本悬浮于水中和存在于垃圾渗滤液的本土微生物富集在表面，为微生物提供生长空间，促使微生物得以大量繁殖，依靠培养微生物群落构建“藻-菌”共生系统，以此来让水体自净功能得到明显的加强。生态基又称人工水草，通过结合材料学、微生物学和水体生态学等原理，采用食品级原材料，并以编织技术制成高比表面积、高负荷的微生物载体，将生态基投放到水体时，生态基会将水体内的微生物富集到自身表面，为微生物聚集和繁殖提供居住空间，从而增加水体中的微生物数量。

通过微生物的培育，水体将具备吸收有机物和营养盐的功能，故能够对垃圾渗滤液中的有机物质加以吸收和分解。分解渗滤液中的有机物，水体便实现了对渗滤液污染因子的有效降解，同时也实现了水体自净能力的增强，确保了水体的水质可以长期保持稳定。

除了微生物外，水草本身也具有光合作用，可以利用水草的光合作用对渗滤液中如CO2、NH4+、P043-等营养物质进行吸收和降解，在光合作用下，水草合成细胞物质并释放出O2，好氧细菌便能借助这些O2对垃圾渗滤液中的污染因子加以分解和转化，同时在分解和转化中产生的CO2又能继续促进生物基的生长繁殖，让水体的生物净化功能得到保持。为了保证菌类和藻类生长，生态基纤维丝一般要设计适合菌类的1-5μm的小孔以及适合藻类的80-350μm的大孔。生态基的特性能够适应不同类型的微生物进行生长，因此生态基附着生物群落类型丰富，数量庞大，能形成稳定的共生关系。由于生态基的巨大比表面积和特殊的微孔结构，给藻类提供了特殊的生长环境，起到分解渗滤液中污染因子的作用。