絮凝法是重要的水污染控制方法之一。絮凝法是通過添加絮凝劑克服膠體顆粒之間的排斥力,使膠體顆粒脫穩(wěn),形成大的絮凝體,以去除懸浮固體和膠體的一種水處理技術(shù)。作為垃圾滲濾液的前處理或后處理技術(shù),它具有簡單、對(duì)色度、濁度有較好去除效果等特點(diǎn)。垃圾滲濾液中有機(jī)污染物、氨氮和重金屬等都會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生毒害作用,這些毒性物質(zhì)能夠通過食物鏈在生物間傳遞和積累。垃圾滲濾液的危險(xiǎn)性評(píng)估,過去通常是通過化學(xué)法分析垃圾滲濾液中各污染物的化學(xué)組成,確定毒性范圍。

但由于垃圾滲濾液中的污染物種類多樣;有時(shí)含量極低,許多毒性污染物都不在分析范圍內(nèi),用化學(xué)法往往無法檢測出來,單純的理化指標(biāo)也很難準(zhǔn)確反映其污染水平。毒性生物檢測不僅可以反映化學(xué)分析法所不能揭示的極性降解產(chǎn)物間復(fù)雜的相互作用,而且還可以反映垃圾滲濾液中化合物對(duì)生物的協(xié)同和拮抗作用。

因此，本研究利用植物對(duì)水體污染反應(yīng)極為敏感的特點(diǎn),選用甘藍(lán)作為試驗(yàn)材料,研究垃圾滲濾液在硫酸鐵、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵絮凝劑處理后的出水對(duì)植物種子萌發(fā)的毒性作用。本文不僅研究了絮凝處理方法對(duì)垃圾滲濾液中氨氮、UV254和重金屬的影響;并且探討了絮凝處理工藝對(duì)垃圾垃圾滲濾液的毒性影響，為比較不同絮凝處理工藝的效果提供生物學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

垃圾滲濾液取自重慶某垃圾填埋場，試樣用塑料壺密封運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，在分析和使用前貯存在4℃的恒溫箱中。取回的垃圾滲濾液在實(shí)驗(yàn)室通過厭氧-好氧處理。處理后水質(zhì)見表1。絮凝劑：硫酸鐵（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；聚合硫酸鐵（重慶藍(lán)潔自來水材料有限公司）；聚硅硫酸鐵（自制，制備過程為：將正硅酸乙酯水解與聚合硫酸鐵復(fù)合而成，制備的聚硅硫酸鐵有良好的穩(wěn)定性）。

1.2試驗(yàn)設(shè)備

ZR4-6混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)（深圳市中潤水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司），U-1810紫外可見分光光度計(jì)（北京普希通用儀器有限責(zé)任公司），DELTA320pH計(jì)（梅特勒-托利多儀器有限公司），TDR/890光度計(jì)（美國哈希公司），DF-Ⅱ型集熱式磁力攪拌器（江蘇省金壇市正基儀器有限公司），HACH45600COD反應(yīng)器（美國哈希公司），HACH-HQ10溶氧儀（美國哈希公司），XT5499-CR20TLH智能人工氣候室（重慶川菱電子有限公司），OLYMPUSSZXP體式顯微鏡（奧林帕斯株式會(huì)社）。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1絮凝試驗(yàn)

垃圾滲濾液用H2SO4和NaOH調(diào)節(jié)pH值，在六聯(lián)攪拌器上先以300r/min和150r/min的轉(zhuǎn)速分別攪拌1min和2min，再以50r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5min，靜置30min。用虹吸法取液面下2～3cm處水樣并測定其色度、pH值。pH值采用DELTA320型pH計(jì)測量，BOD5、NH3-N的測定采用標(biāo)準(zhǔn)分析方法，COD的測定采用美國環(huán)保署（EPA）認(rèn)定的反應(yīng)消解法（測定范圍0～1500mg/L）。

1.3.2種子萌發(fā)試驗(yàn)

采用濾紙法發(fā)芽測定甘藍(lán)種子的萌發(fā)率。具體方法如下：選擇發(fā)育整齊籽粒飽滿的甘藍(lán)種子，自來水浸種3h。將不同絮凝處理垃圾滲濾液的pH值均調(diào)整為7后，在直徑為90mm的培養(yǎng)皿底層墊一層干凈的濾紙，分別用自來水和不同絮凝處理的垃圾滲濾液1mL潤濕濾紙。將沖洗后的籽粒分別擺放在皿中濾紙上，每皿30～35粒，于人工氣候室（22～26℃，光∶暗=9h∶15h）內(nèi)培養(yǎng)，每24h加200μL的處理液，并觀察種子萌發(fā)情況，120h后統(tǒng)計(jì)各處理甘藍(lán)種子萌發(fā)率。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)試驗(yàn)。利用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與討論

2.1絮凝對(duì)氨氮去除率的影響

垃圾滲濾液中的NH3-N對(duì)生物的生長有重要影響。有資料表明，垃圾滲濾液中過多的NH3-N能抑制植物種子的萌發(fā)和生長，增加垃圾滲濾液的毒性。絮凝是去除垃圾滲濾液中NH3-N的重要方法之一。圖1和圖2分別顯示了不同種類的絮凝劑在不同濃度和pH值條件下對(duì)NH3-N去除率的影響。

由圖1可以看出，隨著硫酸鐵、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵濃度的增加，它們的NH3-N去除率逐漸增加，硫酸鐵和聚合硫酸鐵在12mmol/L時(shí)，NH3-N去除率分別達(dá)到最大值30.1%和24.9%，而聚硅硫酸鐵在10mmol/L時(shí)，NH3-N去除率達(dá)到最大值24.7%，隨著聚硅硫酸鐵濃度的進(jìn)一步增加，NH3-N去除率逐漸降低。因此，對(duì)3種絮凝劑而言，12mmol/L的硫酸鐵對(duì)NH3-N有較好的去除效果。

圖2顯示，硫酸鐵、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵3種絮凝劑在pH值4～6時(shí)，NH3-N去除率變化不大，隨著pH值從6到9增加，硫酸鐵和聚硅硫酸鐵的NH3-N去除率逐漸增加，硫酸鐵在pH值為8時(shí)達(dá)到最大值61.3%，聚硅硫酸鐵在pH值為9時(shí)達(dá)到最大值60.6%，聚合硫酸鐵在pH值為8時(shí)，NH3-N去除率才開始增加，pH值為9時(shí)達(dá)到最大值37.6%。在pH值4～9的范圍內(nèi)，硫酸鐵對(duì)NH3-N去除率高于另兩種絮凝劑。這表明在酸性條件下，pH值對(duì)NH3-N去除率的影響不大；堿性條件有利于游離態(tài)氨的分離，因此，就NH3-N的去除而言，pH值為8的硫酸鐵效果較好。

2.2絮凝對(duì)UV254的影響

UV254為腐殖質(zhì)和各種芳香族化合物含量的代表參數(shù)。圖3和圖4分別顯示了絮凝對(duì)UV254吸光度的影響。圖3表明，硫酸鐵的UV254吸光度隨絮凝劑濃度變化不大，聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵的UV254吸光度隨著絮凝劑濃度的增加而逐漸降低，聚合硫酸鐵的UV254的吸光度高于另兩種絮凝劑。由于UV254和有機(jī)物的含量密切相關(guān)。因此，對(duì)于聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵，隨著絮凝劑濃度的增加，垃圾滲濾液中有機(jī)物的含量降低，在相同濃度條件下，聚硅硫酸鐵對(duì)有機(jī)污染物的去除率要好于聚合硫酸鐵。

圖4顯示了3種相同濃度的絮凝劑在不同pH值條件下對(duì)UV254吸光度的影響。從圖4可以看出，3種絮凝劑的UV254吸光度都是隨著pH值的增加，先降低然后再增加。雖然在pH6時(shí)，硫酸鐵的吸光度最低，對(duì)有機(jī)污染物的去除較好，但由于在酸性條件下不利于游離態(tài)氨的分離，因此，綜合考慮，選用pH值為8的聚合硫酸鐵較好。

2.3絮凝對(duì)重金屬的影響

由于試驗(yàn)所取垃圾滲濾液來自生活垃圾填埋場，故垃圾滲濾液中重金屬的含量很少，只有Fe2+和Cu2+的含量較高，鋅、鎳、鉻離子的含量很低。因此，在絮凝處理中僅僅考察Fe2+和Cu2+的影響。因?yàn)樵囼?yàn)都是采用的鐵鹽絮凝劑，所以在絮凝劑添加量較少和pH值較低時(shí)，垃圾滲濾液中的Fe2+離子含量增加了，隨著絮凝劑濃度的增加和pH值的升高，F(xiàn)e2+離子含量逐漸降低。相對(duì)于原水，不同絮凝劑對(duì)Fe2+離子去除情況見表2。當(dāng)3種絮凝劑濃度為12mmol/L時(shí)，硫酸鐵、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵的Fe2+離子濃度達(dá)到最低值，去除率分別為71.9%、95.1%和95.9%；硫酸鐵和聚硅硫酸鐵在pH值6時(shí)的Fe2+離子濃度達(dá)到最小值，去除率為23.5%和32.1%，聚合硫酸鐵在pH值9時(shí)的Fe2+離子濃度最小，去除率為70.2%。當(dāng)3種絮凝劑濃度為2mmol/L時(shí)，Cu2+離子就已去除完全。因此，濃度為12mmol/L,pH值為7.47的聚硅硫酸鐵對(duì)Fe2+和Cu2+的去除效果最好。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2.4毒性檢測

垃圾滲濾液中過多的氨氮、有機(jī)污染物和重金屬會(huì)抑制生物的生長，增加垃圾滲濾液的毒性。從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出，垃圾滲濾液去除氨氮、有機(jī)污染物和重金屬的適宜絮凝條件并不完全一致。為進(jìn)一步明確垃圾滲濾液經(jīng)過不同絮凝處理后的實(shí)際毒性變化情況，選擇對(duì)水體污染極為敏感的甘藍(lán)作為指示植物，對(duì)各處理后的垃圾滲濾液進(jìn)行了種子萌發(fā)的毒性試驗(yàn)。由表3可以看出，未經(jīng)處理的垃圾滲濾液原液對(duì)甘藍(lán)種子的萌發(fā)影響最大，培養(yǎng)120h后的種子萌發(fā)率僅為6.4%，顯著低于對(duì)照（自來水）。各種處理中，12mmol/L的硫酸鐵（pH8）絮凝處理后的垃圾滲濾液對(duì)甘藍(lán)種子萌發(fā)的影響最小，為80.7%，與自來水對(duì)照沒有顯著差異。這與其高的NH3-N去除率相一致。但聚合硫酸鐵（pH8）處理后的垃圾滲濾液雖然具有較低的UV254吸光度，但對(duì)甘藍(lán)種子萌發(fā)的影響依然十分明顯，為63.44%，顯著低于對(duì)照。這表明，對(duì)于COD濃度為814mg/L的穩(wěn)定垃圾滲濾液，垃圾滲濾液對(duì)甘藍(lán)種子萌發(fā)的毒性與其NH3-N的含量具有更密切的關(guān)系。這可能也是一些垃圾填埋廠在出現(xiàn)問題時(shí)，將氨作為生態(tài)危害的理想顯示劑的原因之一。垃圾滲濾液經(jīng)過聚硅硫酸鐵（pH6）絮凝處理后，雖然Fe2+和Cu2+得到了有效去除，但對(duì)甘藍(lán)種子萌發(fā)還有較大影響，這可能是由于垃圾滲濾液中的氨氮和有機(jī)污染物的毒性作用。

3結(jié)論

硫酸鐵、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵3種絮凝劑能有效的去除垃圾滲濾液中的NH3-N、有機(jī)污染物和重金屬，降低垃圾滲濾液的毒性。濃度為12mmol/L，pH值為8的硫酸鐵可有效去除61.3%的NH3-N，同樣濃度和pH值的聚合硫酸鐵對(duì)有機(jī)污染物也達(dá)到很好的去除作用；pH值為7.47的聚硅硫酸鐵可將Cu完全去除，F(xiàn)e大部分去除。甘藍(lán)種子萌發(fā)的毒性試驗(yàn)顯示，對(duì)于COD濃度為814mg/L的穩(wěn)定垃圾滲濾液,pH值為8的硫酸鐵對(duì)甘藍(lán)種子萌發(fā)的影響最小，與自來水對(duì)照相比沒有顯著差異，有效的降低了垃圾滲濾液的毒性。