生活垃圾清洁站污染物分类分析

本文作者：葛亚军 马婧一 阮晓东 李荣平 单位：北京市环境卫生设计科学研究所 中国科学院研究生院

密闭式清洁站，也称垃圾楼、垃圾收集站，是一种小型垃圾收集设施。通常，分散收集的垃圾集中到密闭式清洁站后，再由运输车辆运送到垃圾处理设施或大型转运站。密闭式清洁站应用广泛，据统计，北京市内现有914座密闭式清洁站。密闭式清洁站连接垃圾产生源头和末端处理设施，在生活垃圾收运系统中起到重要的枢纽作用［1］。近年来，随着压缩技术和装备不断升级和更新，密闭式清洁站的工作效率和环保效应显著提高。但是，渗沥液处理仍然是密闭式清洁站管理中的一个薄弱环节［2］。大部分密闭式清洁站没有渗沥液处理装置，而是把渗沥液直接排入污水管道。这是导致密闭式清洁站周围臭味和蚊蝇等环境污染的主要根源。密闭式清洁站内渗沥液主要产生于垃圾存放和压缩过程，其所含污染物及其浓度不同于填埋场垃圾渗沥液［3］，其处理方法也不同。笔者通过对北京市密闭式清洁站垃圾渗沥液的测试分析，并运用现代仪器手段对污染物进行表征，以期为处理方式选择提供指导。

1材料与方法

1.1实验材料在朝阳区选择4座密闭式清洁站，所收集垃圾类型包括城区混合垃圾、农村混合垃圾、城区分类厨余垃圾和分类其他垃圾。渗沥液采自密闭式清洁站渗沥液蓄液池，2h内送至北京市环境卫生设计科学研究所实验室进行分析。

1.2渗沥液水质分析方法BOD和COD采用哈希BOD和COD分析仪测得。TN、TP采用标准方法［4］。氨氮由纳氏比色法测得。pH由赛多利斯pH计测得。

1.3颗粒物粒度分析方法渗沥液污染物悬浮粒度分析采用激光粒度仪（Malvem，UK）测量。激光强度>70%，激光粒度仪的粒度读数用球体直径当量D表示。

1.4三维荧光光谱分析三维荧光光谱图通过F-4500荧光分光光度计（HITACHI，Japan）测定。渗沥液样品稀释后进行三维荧光扫描。样品装入1cm石英荧光样品池，150W氙弧灯为激发光源，激发波长λEx=200~450nm，发射扫描波长λEm=250~600nm，激发和发射狭缝宽度为5nm，激发波长扫描间隔为10nm，扫描速度为2400nm/min，扫描光谱进行仪器自动校正，响应时间为0.05s。数据采用日立公司FLSolutions2.0进行3D-EEM图谱绘制。

1.5红外光谱分析红外光谱分析（FTIR）用于研究分子振动，提供官能团的本性、反应性和结构等信息。渗沥液经冷冻干燥，用玛瑙研钵磨碎，60W红外灯烘干2min，再采用溴化钾压片法制片。样品与溴化钾质量比为1∶150，压片机压力为8MPa。使用TENSOR27FTIR光谱仪在400~4000cm-1范围内测定。

2结果与分析

2.1密闭式清洁站渗沥液产生量生活垃圾的来源、种类以及压缩设备类型对垃圾渗沥液产生量都有影响。通过测量密闭式清洁站渗沥液（见表1），可以发现：①城区混合垃圾比农村混合垃圾渗沥液产率高1倍，这主要是由于城区垃圾含水率高于农村垃圾；②厨余垃圾渗沥液产率最高，为15.0L/t，是其他垃圾渗沥液产率的5.8倍；③对厨余垃圾和其他垃圾进行分类收集和压缩，有利于保持其他垃圾的干燥性。

2.2渗沥液水质分析渗沥液成分复杂，所含典型污染物指标有BOD5、COD、NH3-N、TN、TP、pH等。通过对不同密闭式清洁站渗沥液的取样分析，得到渗沥液水质指标，见表2。表2显示：①密闭式清洁站垃圾渗沥液为酸性，pH为3.6~3.9，褐色，散发酸臭味；②渗沥液污染物浓度很高，COD为20000～60000mg/L，BOD5为6000～20000mg/L；③渗沥液为高氨氮废水，NH3-N为300～500mg/L，占总氮的70%左右；④此外渗沥液中含有较多的沉积物。密闭式清洁站垃圾渗沥液不同于垃圾填埋场渗沥液。后者经过了较长时间的埋藏和微生物矿化过程，COD、BOD5降低，BOD5/COD接近0.1，可生化性差［5］。与CJ343—2010污水排入城镇下水道水质标准（COD、BOD5和氨氮的最高容许排放浓度分别为500、300、40mg/L）相比，密闭式清洁站渗沥液COD超标39~112倍；BOD超标21~67倍；氨氮超标7~13倍。密闭式清洁站垃圾渗沥液为高污染废水，不能随意排入污水管道。

2.3污染物粒径分布规律渗沥液中颗粒物包括高分子有机物、胶体、悬浮颗粒以及细菌、藻类、原生动物等微生物。通过激光粒度仪得到渗沥液污染物粒子分布状况，见图1。可见：①渗沥液粒径小于1μm的颗粒物比例为6%~10%，1~10μm的颗粒物比例为40%~60%，大于10μm的比例为30%~55%；②粒径1~10μm的颗粒物不具有沉降性，因此渗沥液中悬浮物浓度较高；③颗粒物中位粒径分布在5.0μm左右，大部分属于有机物残骸［6］。渗沥液污染物大部分介于胶体和超胶体范围内。

2.4三维荧光光谱分析渗沥液三维荧光光谱分析结果及荧光基团归属如图2和表3所示。根据鉴定结果，可以判断出在渗沥液中胶体成分复杂多样，包含了酪氨酸类蛋白质、紫外区类腐殖质、色氨酸类蛋白质、浮游植物降解产物及可见区类腐殖质。由图2可知，在Ex/Em：230/350nm及280/350nm处具有2个明显的色氨酸荧光峰，且强度较高，说明渗沥液中蛋白质含量较高。在Ex/Em：240/420nm的紫外区类腐殖质荧光峰稍弱。在图2左上方和右下方各有1条颜色较深的谱带，这是由水的倍频峰产生的。在靠近左上方水的倍频峰的下侧，即在Ex/Em：300/330~380/430处有1条狭长的荧光峰带，荧光强度相对较弱，没有明显的荧光中心，目前研究者尚未对此带进行归属。

2.5红外光谱分析对渗沥液中所含的物质进行干燥，然后进行红外分析，见图3。谱图显示，渗沥液中的物质含有较强的羟基3202cm-1），CH2、CH3和CH振动（2937cm-1），C＝O和C-N振动（1626cm-1），C-O-C振动（1061cm-1），羧基的C-O振动（1398cm-1）以及磷酸和核酸的基团等（536cm-1）［7］，表明渗沥液中的污染物主要是多糖和蛋白质类。由于生活垃圾中含有较多的有机成分，通过微生物的分解会产生很多可溶性有机物，这是渗沥液主要成分来源。另外，红外光谱在1626cm-1处吸收峰比较高，而这部分吸收峰所代表的是蛋白质物质，因此可以辨别出渗沥液中具有较高蛋白质含量，红外光谱结果与三维荧光光谱结果相吻合。由于蛋白质含有较多的氨基成分，被微生物分解后会形成氨氮、氨气等成分，部分蛋白质还会厌氧腐败而产生臭气，这也解释了渗沥液带有较浓酸臭味道的原因。

3结论

密闭式清洁站渗沥液含有较高污染物浓度，COD为20000～60000mg/L，BOD5为6000～20000mg/L，氨氮为300～500mg/L。渗沥液所含颗粒物介于胶体和超胶体范围。三维荧光光谱和红外光谱显示渗沥液污染物多为蛋白质、多糖等。污染物分析结果为下一步密闭式清洁站渗沥液选择适合的处理方式提供了依据。