（生态学专业论文）不同水生植物配置模式对垃圾填埋场渗滤液尾水的净化能力研究.pdf

2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 m a s t e rt h e s i so f 2 01 1 删舢f f i f f f f 硼 y 19 0 2 9 b 芎。 s c h o o lc o d e ：l0 2 6 9 s t l l d e n tn u i n b e r ：510 8 0 8 0 2 0l6 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y t h e s t u d yo f p u r i f i c a t i o nc a p a c i 锣o f d i f f e r e n t a q u a t i cp l a n t sco n f i g u r a t i o n m o d et ot h el a n d f i l ll e a c h a t et i a i lw a t e r d 印a n m e n t ： m 句o r ： e n v i r o n m e n ts c i e n c e s p e c i a l i z a t i o n ： s u p e r v i s o r ： m a s t e r ： 2 0 1 1 5f i n i s h e d 也、 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文不同水生植物配置模式对垃圾填埋场渗滤 液尾水的净化能力研究，是在华东师范大学攻读硕士博士( 请勾选) 学位期 间，在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的 内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：j 堑监 日期：矽， 年岁月7 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 不同水生植物配置模式对垃圾填埋场渗滤液尾水的净化能力研究系本人 在华东师范大学攻读学位期间在导师指导下完成的硕士博士( 请勾选) 学位 论文，本论文的研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关 规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和 “知网送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书 馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共 建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或 者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) () 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部 或“涉密 学位论文 幸，于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( ) 2 不保密，适用上述授权。 导师签名本人签名捡丝 h ，j 年f 月彳日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定 过的学位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方 为有效) ，未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认 为公开学位论文，均适用上述授权) 。 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 妞硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 宋永昌教授华东师范大学主席 韩也良教授安徽师范大学委员 冯树丹教授哈尔滨师范大学委员 杨学军副教授上海交通大学委员 李俊祥副教授华东师范大学委员 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 摘要 随着经济的飞速发展，我国城市化进程的加快，中国城市生活垃圾产量不断 增长。垃圾渗滤液由于其成分复杂、浓度高、水质变化大等特点，应用传统的处 理方法往往难以达到生活垃圾填埋场污染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) ，且容易 产生二次污染，成为亟需研究和解决的问题之一。而水生植物修复技术具有多样 性、针对性和高效性的优点，运营成本低廉，易于维护管理，景观效果好，为渗 滤液尾水处理提供了一种新的思路与途径。 本研究根据老港垃圾填埋场渗滤液尾水的水质特性，选用菖蒲、黄菖蒲、香 蒲、再力花和花叶芦竹为实验对象，通过水培实验，定期检测渗滤液尾水水质， 测定实验前后植物体氮磷含量及植株生物量、高度、根长的变化，从而探究单种 植物对渗滤液尾水的净化效果，通过分析对比，筛选出水质净化效果好，景观效 果佳的水生植物种；并通过三种植物黄菖蒲、菖蒲和再力花的排列组合水培 实验，探究不同水生植物配置模式对渗滤液尾水的净化能力，从而为渗滤液尾水 的水生植物修复技术的植物选择和配置提供依据，进一步对老港垃圾填埋场垃圾 渗滤液尾水处理提出可行建议。结果表明： l 、黄菖蒲、菖蒲、香蒲和再力花对垃圾填埋场渗滤液尾水各指标都有显著 的去除作用。处理后水体各指标均基本达到生活垃圾填埋场污染控制标准 ( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 。 2 、随着渗滤液尾水浓度的降低，尾水对植物的胁迫作用减弱，植物的鲜重 增长率、干重增长率、根长增长量和株高增长量呈现增大的趋势，其中黄菖蒲的 生长最为旺盛。 3 、与其他植物混植时，菖蒲、黄菖蒲和再力花的鲜重和干重增长率均显示 增大，但是由于生长阶段、种内和种间竞争的影响，株高和根长增长量变化根 据植物的不同而有所差异，并没有比单独种植时一致增大。 4 、不同植物的耐污和净化作用不同：花叶芦竹在各浓度渗滤液尾水中，枯 死率较高，耐污能力较弱，不适合用作垃圾填埋场渗滤液尾水的净化处理。香蒲 在高浓度渗滤液尾水中，生长受到抑制，仅可适用于浓度较低的渗滤液尾水净化 处理。在所选5 种植物中，菖蒲对渗滤液尾水的除磷能力最强，黄菖蒲对渗滤液 尾水的除氮能力最强，而再力花对尾水的c o d 去除能力最强，且由于其生物量 大，单株植物体氮磷富集量最大。 5 、菖蒲、黄菖蒲和再力花3 种植物混植时，渗滤液尾水的t n 和t p 最终 。_ _ _ - _ _ - _ _ - _ _ - - _ 。- 。_ _ 。- _ 。- 。- 。_ _ - 。- _ 。_ - 。_ _ 。_ _ 。_ _ 。_ _ _ - 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - 。_ _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - 。_ _ _ _ _ - _ _ _ _ - 。_ 。_ _ _ - 。_ - _ - 。_ _ _ _ _ _ 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 去除率都显著大于两两混植和单种种植时；两两混植时，渗滤液尾水的t n 和 四最终去除率大多较单种种植时显著提高；混植与单种种植时n h 4 + - n 和c o d 的最终去除率没有显著差异。 6 、对各处理组植物体总氮、磷富集量进行统计分析表明：3 种植物混植时， 处理的植物体总氮、磷富集量显著大于两两混植和单种种植时，两两混植时相较 于单种种植时，处理的植物体总氮、磷富集量大多显著提高。3 种植物混植时， 菖蒲和黄菖蒲的单位干重氮、磷富集量显著大于单种种植时；两两混植时，其单 位干重氮、磷富集量则没有一致提高；再力花单种种植时，单位干重氮磷富集量 反而比混种时较大。 7 、黄菖蒲、菖蒲和再力花这3 种植物混植，相较于单种种植，可以降低渗 滤液尾水对植物的胁迫程度，提高系统的生物多样性，改善系统的结构与功能， 增加了食物链( 网) 中物质与能量的转化途径，使之形成一个较为稳定的水体净化 系统，可以较大地提高水生植物对渗滤液尾水的净化效果。 关键词：水生植物；配置模式：渗滤液尾水；净化能力 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i mm e r 印i de c o n o m i cd e v e l o p m e i l ta n dt l l ea c c e l e r a t e dp r o c e s so f u r b a i l i z a t i o n a l i i l a - sl 珊) a nw 私t ek e 印si i - c r e 嬲i n g b e c a u s eo fi t sc o i i l p l e xc o m p o s i t i o 玛l l i g h c o n c 即肛a t i o n s ，c t 瑚1 9 e si i lw a t e rq u a l i t y 锄do t l l c rc h 盯a c t e r i s t i c s ，l a n d f i nl e a c h a t et a i l w a 衙o r 饥d i 珩c u l tt 0a c l l i e v e ”s o l i dw a s t el a l l d f i l lp o l l u t i o nc o n n o ls t 锄d a r d ” ( g b 16 8 8 9 2 0 0 8 ) a r e r 仃e 锄e m nb e c a m ea l lu r g e n tp r o b l e mt 0 咖d ya i l ds o l v e t h ea q u a cp l 孤t 顺n e d i a t i o nt e d m o l o g yi s 缸i v a n c e di nd i v e f s i t y p e r t i n e n c ea n d h i 曲e 僚嘶v e n e s s w i t l ll o wo p 盯a t i l l gc o s t s ，e a s yt 0m a i l l t a i nt 0k e 印l l i c el 觚d s c a p e ， w l l i c hw i np r o v i d en e wi d e 嬲觚da p p r o a c h e s 向m el a n dl e a c h a t et a i lw a t c r n e a 缸n e n t b 弱e do n 1 eq l l a l i t ) ro fl a l l d f i nl e a c h a t et a i lw a t e ro fl a o g a i l gg a r b a g el 锄d j f i l l ， 坞s t u d yt o o k 么c d ，淞肠聊螂，胁芦p “如c d ，淞，2 功施d ，把以纪凰，砀口肠f 锄场口纽 a n d 彳，堋如如，l 戤硒r e s e a 础lo b j e c t s 1 1 1 e 删f i c a t i o nc 印a c i t yo f 唧l a t i cp l a i l t s 锄d t l l e ! i rd i f 五e r e n tc o n l b i n a t i o n st om el a n d f i hl e a d l a t et a i lw a t 盯w a ss t u d i o d 、i t l l a p p l i c a t i o no fd e t e n n i n i n gw a t e rq u a l i t yi 1 1 d i c e s ，b i o m 铀s 孕o w t l lr a t e ，p l a n th e i g l l t i l l c r e m e n t ，r o o t1 e n g 曲i n c r e m e n ta 1 1 dp l a n ti l i t r o g e n p h o s p h o r u se i l r i 妇e n t n w o u l dp l a yag u i d a i l c ea i l dr e f 酿m c er o l ei i la q u a t i cp l a n t s 嗽n e d i a t i o ns e l e c t i o n 锄d c o n 6 9 u 船t i o nt om e1 a n d f i l ll e a c h a t et a i lw a t e r t r e a t n l e n t t h e r e s u l ts h o w e dt 1 1 a t ： 1 么，“sc 口肠m z l s ，胁p p “如懒乃伊肠d 眈，z 细凰趾d 刀l 口妇锄舭细h a d s i 鲥f i c 锄ti m p r o v e i i l e n tf o rt n ，t p ，n h 4 + - na i l dc o dr 觚0 v a l 1 1 1 em a j o rp o r t i o n o f 圮仃l ：a t e dw a t e rm e e t s”s o l i dw 缸t el 锄d 6 up o l l u t i o nc o n 仃o l s t 锄d a r d ”( g b 16 8 8 9 - 2 0 0 8 ) 2 w i mc o n c e i l 仃a t i o no fl a i l d f i l l l e a c h a t et a i lw a t e r1 0 w e r e d ，s 骶s so f1 a i l d f i l l l e a c h a t et a i lw a t e rw e a l ( 锄e d ，p l a mf w & d wg r o w c l lr a t e ，p l a n th e i g h t ：i 1 1 渊n e n t ， r o o tl e n g mi n c 啪l e n ta n dp l a n ti l i t r o g e n p h o s p h o m s 训c 1 1 l i l e n ts h o w e di n c r e a s i n g 仃钮l d 协p ，p 谢a n 岱孕e wb e s to fa 1 1 3 w h e l lm i x e dp l 锄t i n gw i mo m e rp l a n t s ，t l l ef w & d w g r o w i l lr a t eo f 彳c d ，“s c 口肠，z “s ，胁芦p “如c d ，淞a i l d 砀4 妇出口距，口纽r o s es i 鲥f i c a n t l y w h e i la l l 缸e e p 1 姐t sm i x e dp l a l l t i n g ，t l l ef w & d wg r o w 吐lr a t eo ft h e i i lw 嬲恤l 鹕e s t h o w e v b e c a u s eo fm eg r o w p h a s e ，i n t m s p e c i f i c 觚di m e r s p e c i f i cc o m p e t i t i o i l ，p l a mh e i g h ta n d i i i 2 0 1 1 届华东师范大学硕士学位论文 r o o t1 e l l g 吐li i l 嗍n e n tv 撕e da c c o r d i n gt od i 腩r e n ts p e c i c s 4 d i 侬鹏n tp l 锄t1 1 a v ed i f | 衙e n tt o l e r 锄c ea n dp 嘶f i c a t i o nc 印a c i 锣：t h ed e a m 豫t eo f 彳，姗如如麟w 鹪l l i 曲i i l 州。璐c o n c e l l h 嘶。璐o f1 趾d f i l ll e a c h a t et a i lw 栅 t l l i ss _ h o w e d l a tt h et o l 盯趾c ec 印a c i t ) ro f 彳删刀如如舢ww 硒w e a l 【觚di tw 嬲n o t 嘶t a b l ef o rl 锄d f i l ll e a c h a t et a i lw a t e rp 证f i c a t i o n 1 kg r o w i l lo f 黟砷口d 晓力纽凰 硼i i l m i t e di i l1 l i 曲c o n c 肌t 础o n so f l e a c h a t et a i lw a t 既s oi ti s 砌ys u i 切b l ef o r 1 0 wc o n c 锄舰t i o no fm el 铋c h a t et a i lw 栅p u r i f i c a t i o n 么，淞c 口缸朋“sh a d 廿l e b e s tp h o s p h ) r 岫r 黜v a lc a p a c i t y j p 西芦e 谢a c o ，淞l l a i dt h eb e s tm t r o g e nr e m o v a l c a p 撕饥w h n e 刀l 口肠锄腕纽h a dt l l eb e s tc o dr 锄o v a lc 印a d t ) ，a n dt h el a r g e s t p l 孤ti l i 舡d g e n 雒dp i l o s p h o m s 锄r i c h m e n tp e rp l a n t 5 w h e i lm i x c dp l a 而n g 、) l ，i mo t l l e rp la 1 1 _ t s ，廿l er 锄0 v a lr a t eo f t na n dt pi nn 坞 l 锄d f i l ll e a c h a t et a i lw a t e rb y 彳c 口，螂c 口肠研螂，胁p e 砌c d ，蝣锄d 砌口加砌胁幻 仃e 咖e n t sr 0 s i 班丘c a n t l yw h 吼a l l 廿l 】n e e p l a m sm i 】【e dp l a n t i n 岛t l l e 崩n o v a lr a t e o ft na n dt pw 嬲t l l el 盯| 昏e s t b u t l er c l n o v a lm t eo fn h 4 + - na n dc o dh a dn o s i 嘶丘c a n td i f l c cb e t 、) l r e 饥s i i l 西争s p e c i e sp l 肌t i n g 锄dl i l i x e dp l a n t i n g 6 t h es t 撕s t i c a la n a l y s i so fp l a n ti l i 仃d g e n 觚dp h o s p h o r 吣e i u r i 妇e n tb y d i 饥t ss h o w c dm a t ：w h 饥么c d ，“sc 口z 口聊淞，们i 芦p “如，淞a m d z 7 l 口矗口d 幻z 6 口勉m i x e dp l 距t i n 舀t o t a lp l a n ti l i 仃o g e na 1 1 dp h o s p h o m s 础c l l l n e n tf o s e s i g n i 矗c a n t l y w h e nt 、) i ，os p e c i 销o fm e mm i ) 【e dp l 枷n 岛t o t a lp l a n tn 伯的g e n 觚d p h o s p h o r 吣朗d c b m 饥tr o s eo nm ew h o l e ，弱w e l l w h 肌m e l 】r t 粥s p e c i e sl i l i x e d p l a i l t i n g ，t l l ep l a n ti l i 仃o g 肌锄dp h o s p h o m s 锄r i c h m e n to f 彳c d ，淞c 口肠聊淞a n d 协 p 鲫如c d 朋r o s es i 鲥f i c 觚t l 弘砌l et l l a to f 砌口砌锄腕纪d e c r e a l s e ds i 鲥f i c 觚t l y 7 c o m p 鲫c dt os i n 哲es p e c i e sp l a n t i i l 舀m i x e dp l 觚t i n gc 0 u l dr e d u c et l l es 白r e s so f l 锄d f i ul e a c h a t et a i lw a t e r i n l p r 0 v eb i o d i v e f s i 呗s m l c t l l r ea n df h n c t i o no fs y 哦锄， i i l c r c a s em ec o n v e r s i o nm e a i l so fm a t t e ra i l de i l 鹕yo fm ef o o dc h a i l l ( n e t ) i tc o u l d b eam o r es ta _ b l ew a t e rp u r i 6 c a t i o ns y s t 锄觚di m p r 0 v et l l ep u r i f i c a t i o nc a p a c i 钞o f a q u a t i cp l a n t so nt l l el a n d l f i l l l e a c h a t et a i lw a t 既 k e yw o r d s ：a q u a t i cp l 锄t s ；c o n f i 璺嘲t i o nm o d e ；l 眦d f i ul e a c h a t et a i lw a t p 嘶f i c a t i o nc 印a c i 够 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s l r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 前言l 1 2 垃圾渗滤液尾水的水质及其危害l 1 3 垃圾渗滤液尾水处理研究现状2 1 3 1 垃圾渗滤液尾水处理方法概况2 1 3 2 水生植物修复技术在渗滤液尾水处理中的应用4 1 4 研究目的与意义6 第二章研究地概况与研究方法7 2 1 研究地概况7 2 2 研究方法7 2 2 1 实验材料与仪器。7 2 2 2 实验方法8 第三章单种植物配置模式对渗滤液尾水的净化能力研究1 2 3 1 结果与分析。1 2 3 1 1 单种植物配置模式下渗滤液尾水各指标的时间变化。1 2 3 1 2 单种植物配置模式下渗滤液尾水各指标的最终去除率。1 8 3 1 3 单种植物配置模式下植物的生物量等指标变化。2 3 3 1 4 单种植物配置模式下植物体氮磷富集量2 7 3 1 5 单种植物配置模式下植物体氮磷富集量与各指标之间的相关性分析3 l 3 2 小结与讨论。3 3 3 2 1 不同植物对渗滤液尾水的耐受能力及其生长状况。3 3 3 2 2 不同植物对渗滤液尾水的净化能力3 4 第四章不同组合配置模式对渗滤液尾水的净化能力研究。3 7 4 1 结果与分析。3 7 4 1 1 不同组合配置模式下渗滤液尾水各指标的时间变化。3 7 4 1 2 不同组合配置模式下渗滤液尾水各指标的最终去除率。3 9 4 1 3 不同组合配置模式下植物的生物量等指标变化4 3 4 1 4 不同组合配置模式下植物体的氮磷富集量。4 8 4 1 5 不同组合配置模式下植物的氮磷总富集量5 3 4 2 小结与讨论。5 5 4 2 1 不同组合配置模式对植物的生长状况影响。5 5 4 2 2 不同组合配置模式对渗滤液尾水的净化能力。5 6 第五章结论与建议。5 8 5 1 结论5 8 5 ：! j 童议5 9 参考文献6 l 附录：。6 8 在读期间科研成果6 8 附图：6 9 j 舌记7 1 v 2 0 ll 届华东师范大学硕士学位论文 1 1 前言 第一章绪论 随着经济的飞速发展，我国城市化进程的加快，中国城市生活垃圾产量不断 增长。2 0 世纪8 0 年代以来我国城市垃圾以每年1 0 的速度递增，目前城市垃圾 年产量已经超过1 5 亿吨，全国垃圾堆放量已超过7 0 亿吨【l - 2 1 。2 0 年来，上海垃 圾产量逐年迅速攀升，2 0 1 0 年全市生活垃圾日产生量达2 0 0 0 0 吨，垃圾处理已成 为城市发展中亟需研究和解决的问题之一。 目前，我国城市垃圾处理采用的主要技术手段有：卫生填埋技术、焚烧处理 技术、堆肥技术等【3 】。而卫生填埋技术由于其处理量大、操作简便、能处理多种 类型垃圾等优点，已成为我国城市生活垃圾处理的主要手段。在我国，通过卫生 填埋方法处理的城市垃圾约占全部处理量的7 0 【4 】。但是卫生填埋法也存在其 缺点，填埋过程中产生的填埋气体和渗滤液等二次污染物，如不妥善处理，会对 周围的水、大气和土壤造成严重污染，并对附近地区的公众健康构成威胁。 我国城市生活垃圾的新鲜渗滤液年产量高达约2 9 0 0 万吨，可控点源排放的 渗滤液约1 5 1 5 万吨【5 】，虽然已经开发了许多处理工艺，但是由于垃圾渗滤液成 分复杂、浓度高、水质变化大等特点，处理过后的渗滤液尾水的水质很难达到生 活垃圾填埋场污染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 眄】。而随着污染水体植物修复技术 的日渐成熟，这种利用水生植物生命代谢活动对水体中污染物吸收、转化和降解 的原位治理技术，为渗滤液尾水处理提供了一种新的思路与途径【刀。 1 2 垃圾渗滤液尾水的水质及其危害 垃圾渗滤液是由垃圾分解后产生的内源水和外来水分( 包括大气降水、地表 水、地下水入侵等) 所形成的液体，其中含有大量的有机污染物、重金属离子和 某些有毒物质，是一种污染性极强的高浓度有机废水【8 】。渗滤液的无控制排放会 导致地表水和地下水的严重污染，含有高浓度有机污染物和还原态金属的渗滤液 进入地表水体后，将消耗水中的大量氧气，最终导致水体中需氧生物的死亡，使 水质恶化。此外，渗滤液中的重金属污染也是一个严重又难以有效解决的问题。 垃圾渗滤液尾水是指垃圾渗滤液经填埋场各级处理之后排放的污水。 国家环境保护部于2 0 0 8 年4 月2 日发布了生活垃圾填埋场污染控制标准 2 0 1 1 届华东师范大学硕士学位论文 ( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) ，替代原来的生活垃圾填埋场污染控制标准( g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) 。 新标准对渗滤液的排放提出了更严格的要求：污染控制指标由5 项增加到了 1 4 项；排放限值由三级标准改为不分级；新标准中除了氨氮，其他指标等于 或高于1 日标准中的一级排放标准；旧标准规定垃圾渗滤液可以处理达到三级标 准后再排入城市污水处理厂处理，而新标准规定从2 0 1 1 年7 月1 日起，全部生 活垃圾填埋场应自行处理垃圾渗滤液达到排放浓度限值【9 j o j 。 目前，渗滤液的处理主要采用物理化学法、生物法和土地法等。而生物法因 其操作简便，运行费用较低，且技术成熟，广泛应用于国内垃圾填埋场渗滤液的 处理。但是，随着国家垃圾渗滤液排放标准的日益严格，对于可生化性低、毒性 高的垃圾渗滤液来说，生物法处理效果往往不够理想，c o d 达到3 0 0 5 0 0m g l 往往成为生物处理法的处理极限【l l - ”】，t n 、t p 以及一些重金属元素超标严重， 且c ：n ：p 比例严重失调，因此难以进一步生物降解【1 4 】，出水水质难以达标。 超标的渗滤液尾水排放，会对垃圾填埋场周边土壤和水体造成污染【l5 1 。重金 属元素超标的水体会造成土壤和水源污染，从而通过食物链作用，对人体造成危 害【l q ；氮磷超标的渗滤液尾水排放进入河道水体，会造成富营养化污染，破坏 生态系统平衡，进一步导致水环境危机；超标尾水排放亦可导致水体c o d 升高， 水体中溶解氧的含量降低，导致水生生物缺氧以致死亡，水质腐败变臭。国内填 埋场渗滤液污染地下水或地表水的情况严重，在上海浦东，如江镇、三林塘、珊 璜等，垃圾堆放场附近地表水池、鱼池以及黄浦江水受到污染，一些化学组分浓 度超出生活饮用水卫生标准l 0 0 0 倍以上【l 7 。 1 3 垃圾渗滤液尾水处理研究现状 1 3 1 垃圾渗滤液尾水处理方法概况 近年来，随着排放标准的日益严格，众多学者对垃圾渗滤液尾水处理方法进 行了探索研究，目前采用的尾水处理方法主要有以下几类： 1 3 1 1f e n t o n 法和类f e n t o n 法 f e n t o n 法是一种深度氧化技术，主要原理为f e 2 + 和h 2 0 2 混合体系在足够低 的p h 值条件下，f e 2 + 会催化分解h 2 0 2 使其产生0 h 自由基，而o h 自由基 具有强氧化性，可氧化各种有毒和难降解的有机化合物【1 8 ，1 9 1 。如今许多学者在此 2 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 u v 、0 3 等，以节省h 2 0 2 的投加量和提高体系的氧化能力。 卫威等应用f e n t o n 法分别对长春和南宁垃圾填埋场渗滤液 尾水进行处理，取得了较好的效果。铁柏清等【捌运用u v f e 3 + c u 2 + h 2 0 2 体系使 得尾水c o d 从5 0 0 7 0 0m l 降至5 0 6 0m g l 。汪晓军等，周少奇等，陈广等 乏6 1 将b a f ( 曝气生物滤池) 、混凝工艺、s b r ( 序列间歇式活性污泥法) 等工艺 与f e n t o n 法联合处理渗滤液尾水，出水水质均达到新的控制标准。 1 3 1 2 电解氧化技术 电解氧化法利用阳极的直接氧化和溶液中的间接氧化作用来去除有机物。阳 极直接氧化是水分子在阳极表面上放电产生o h 自由基，o h 自由基对被吸附 在阳极表面上的有机物进行亲电进攻而发生氧化反应；间接氧化是在电解过程中 电化学反应产生了强氧化剂，如c 1 0 、高价金属离子等，污染物在溶液中被这 些氧化剂所氧化【2 7 2 引。 夏庆余等【2 9 】应用电解法制备的高铁酸盐对s b r 法处理后垃圾渗滤液进行 深度处理，c o d 和n h 4 + - n 的最大去除率分别达到8 0 和7 3 。楼紫阳等【3 0 】应 用f c c 内电解技术对上海老港垃圾填埋场渗滤液尾水进行深度处理，研究表明 出水c o d 能降低到约1 0 0 m g l 。胡晨燕等，褚衍洋等，李明等，姚小丽等，陈 青等【3 1 3 5 】对北京等地垃圾填埋场渗滤液尾水进行电解氧化深度处理研究，结果表 明电解法对去除尾水中的c o d 和n h 4 + - n 效果显著。 1 3 1 3 光催化氧化技术 光催化氧化技术是利用光照射光催化氧化剂，在水溶液中通过一系列的作用 产生o h 自由基，利用o h 自由基的强氧化性将有机物氧化为c 0 2 和h 2 0 等 简单的无机物，从而降低污染物浓度的新兴技术，具有工艺简单、能耗低、易操 作、无二次污染等优点，采用的半导体催化剂有t i 0 2 、z n o 和c d s 等【3 6 1 。 吴少林等【3 7 3 8 】以f e 3 + 草酸盐络合物h 2 0 2 作光氧化剂，利用太阳光对垃圾渗 滤液进行了光氧化降解实验，出水水质达到控制标准，张顺喜等【3 9 】应用紫外光 一降膜反应器处理垃圾渗滤液尾水，也取得较好效果。 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 1 3 1 4 臭氧氧化技术 臭氧氧化技术降解有机污染物是通过臭氧与有机污染物直接反应和臭氧分 解产生o h 自由基，通过o h 自由基与有机物进行氧化反应来实现的m 】。 张昕等【4 1 】采用粉末c u o 作为催化剂，对生化处理后的低浓度垃圾渗滤液进 行催化臭氧氧化深度处理，c o d c 瘌t o c 的去除率能够达到7 0 8 0 。王开 演掣4 2 1 ，陈志伟等【4 3 】应用臭氧氧化技术联合b a f 工艺对渗滤液尾水进行深度处 理，出水c o d 达到生活垃圾填埋场污染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 。 此外，还有反渗透膜法m 】、二氧化氯氧化技术【4 5 删、强化混凝技术【4 7 】等化学 物理方法也应用于渗滤液尾水的处理。 1 3 1 5 植物修复技术 以上的物化方法都需要较高的投资和运行费用、较复杂的工艺流程，而且主 要以降低渗滤液尾水c o d 为目的。随着控制指标的增多，简单的物化方法已经 不能满足新的要求，而污染水体植物修复技术已日渐成熟，由于其具有建设和运 行成本低、设备简单、易于维护等优点，得到了诸多关注。 1 3 2 水生植物修复技术在渗滤液尾水处理中的应用 1 3 2 1 净化机理 尾水中的可溶性有机物可被植物根系直接吸收或通过植物根系生物膜的吸 附、吸收及生物代谢过程而被分解；不溶性有机物可通过沉淀、过滤作用，很快 地被截留下来或被微生物利用。很早就有资料表明【4 引，表面流湿地在7 d 之内对 渗滤液中c o d 的去除率可达到9 0 。 t n 的去除机制是多样的，包括挥发、硝化反硝化、植物摄取和基质吸附， 水生植物在吸收氮的同时通过根际泌氧作用，为微生物提供适宜的小生境，根际 微生物通过硝化与反硝化去除渗滤液尾水中的氮【4 9 】。废水中无机磷在植物吸收 及同化作用下可转化成植物的岍、d n a 、r n a 等有机成分，然后通过植物的 收割而移去【驯。 水生植物对重金属的去除作用主要是通过化学沉淀、离子交换和植物富集来 实现的【5 1 皿】。在停留时间为2 2 3 4 h 的表面流湿地里，锌的去除率可以达到 4 究 在国外，水生植物修复技术已经广泛应用于垃圾渗滤液尾水的处理。美国 纽约州i m a c a 填埋场在1 9 8 9 年开始采用潜流式湿地处理垃圾渗滤液。北欧芬兰 e s c a 】口l b i a 的p e r d i d o 填埋场在寒冷的气候条件下运行人工湿地系统至今已经有1 3 年的历史，仍然可以正常地发挥功用。挪威、加拿大、英国、斯洛文尼亚和波兰 等许多国家都成功地应用了人工湿地系统工艺处理垃圾渗滤液【5 5 1 。 在国内，第一个人工湿地污水处理系统建于1 9 9 6 年的深圳白泥坑【5 6 】。虽然 人工湿地的应用已非常广泛，但真正用于处理垃圾渗滤液的工程实例还是不多。 惟一的例子是上海老港填埋场渗滤液的处理，而且只是作为整个处理工艺的一个 补充【5 5 1 。近年来，由于渗滤液尾水的特殊性，有关垃圾渗滤液尾水的水生植物 修复技术研究也比较少。 夏汉平等【5 7 。铡发现香根草( v p 舭，蛔z 切刀如埘甜) 对高浓度的渗滤液净化能力 好且对磷有较强的净化能力，净化率高达7 0 ；水花生( 彳砌e 聊口，l 珐绷 础f 嘲啪翻皤) 对低浓度的渗滤液净化能力好；水葫芦( 眈 d 朋缸仃卿勿钌) 在无 论高浓度还是低浓度的渗滤液中都几乎无法存活。陈金发等【删通过对可应用于 垃圾渗滤液处理的主要人工湿地植物进行了优化组合，并利用层次分析法从技术 可行性、经济可行性、环境可行性三个方面进行最优化，得出了可应用于垃圾渗 滤液处理的最优湿地植物组合：芦苇( 鼢啊鲫打劣口淞纨z 船) + 凤眼莲z c j l l d 朋砌 c ，i 脚勿嚣) ；灯心草( 儿甩c 淞伽淞卜凤眼莲+ 菹草( p d 勉聊d g p 幻刀c ，坪，甜j ) ； 香根草+ 菹草。侯晓龙等【6 l 】通过水生植物在垃圾渗滤液中的培养实验，研究水 浮莲、浮萍、水葫芦3 种水生植物对垃圾渗滤液中重金属的吸附能力。结果表明， 对重金属的吸附能力：水浮莲 浮萍 水葫芦，其中水浮莲对垃圾渗滤液中n i 、 z n 、c r 、c d 、p b 、m n 的最高吸附率分别可达5 0 2 1 、5 0 9 2 、1 0 0 、7 3 2 7 、 8 9 9 9 、8 8 5 2 ，吸附后的垃圾渗滤液可以达到污水排放标准。这些都为渗滤 液尾水湿地处理研究的植物选择提供了依据。 陈玉成等【6 2 j 进行了渗滤液土地处理实验研究，采用土壤渗滤池与芦苇湿地床 两级土地处理模拟系统，取得了很好的效果，c o d 和n h 4 + n 去除率均达9 0 以上。赵杨等【6 3 】结合云南部分地区实际，提出了场内循环回喷处理一简单物化处 理一人工湿地处理的渗渡液处理方案，为渗滤液尾水湿地处理研究提供了方向。 5 2 0 l l 届华东师范大学硕士学位论文 1 4 研究目的与意义 利用水生植物修复技术处理垃圾填埋场渗滤液尾水有着传统处理工艺不可 比拟的优势：处理工艺有效可靠，需要的构筑物和设备不多，易于维护和管理； 投资少，运营成本低廉，一般只需常规处理的1 2 1 5 【5 5 】；具有多样性、 针对性和高效性的优点，针对垃圾渗滤液尾水成分复杂、变化大、处理难度大的 特点，对水力负荷和污染物负荷的波动具有较强的耐受能力；有独特的景观效 果，使治污和美化环境融为一体，取得社会效益和环境效益的统一【6 5 1 。 传统的处理工艺和技术已无法满足垃圾渗滤液尾水日益提高的排放标准，而 水生植物修复技术为渗滤液尾水处理提供了一种新的思路与途径。目前水生植物 修复技术在垃圾渗滤液尾水处理中的应用研究较少，配置植物种类较单一( 常用 的仅有香蒲( z 咖施d 成咒细胁d 、芦苇、灯心草和慈菇( 黝g 豇纪，缸s 口g f 以加，肠) 等) 【4 9 】， 观赏性较差，组合较简单( 多为单一物种配置) ，还不能像处理城市污水那样采 用多种植物。 渗滤液尾水处理的植物选择需要根据不同的地理环境和功能要求，考虑污水 的浓度和污染物质种类，因地制宜，选择种植不同类型的水生植物，从而充分利 用现有的环境条件，取得最优净化效果。本研究室已经对菖蒲似c d 厂螂c 口肠_ ，l 螂 厶) 、鸢尾( 讹纪c 幻删7 ，1 ) 、花叶芦竹似删玎如面刀叫、香蒲、千屈菜 历删坍 s 口矗伽，纪) 、野茭白( z 拓彻妇肠f 咖，肠) 5 种挺水植物的氮磷净化效果做了相关研究 【6 “引，为水生植物对垃圾渗滤液尾水的净化效果研究奠定了一定的理论和实践基 础。 本研究根据老港垃圾填埋场渗滤液尾水的水质特性，选用菖蒲、黄菖蒲j 筇p “如c d ，淞) 、香蒲、再力花( 砌口加妣厶妇细) 和花叶芦竹为实验对象，通过水培 实验，定期检测渗滤液尾水水质，测定实验前后植物体总氮、总磷含量及植株生 物量、高度、根长的变化，从而探究单种植物对渗滤液尾水的净化效果，通过分 析对比，筛选出水质净化效果好，景观效果佳的水生植物种；并通过3 种植物 黄菖蒲、菖蒲和再力花的排列组合水培实验，探究不同水生植物配置模式对 渗滤液尾水的净化效果影响，从而为渗滤液尾水的水生植物修复技术的植物选择 和配置提供依据，进一步对老港垃圾填埋场渗滤液尾水处理提出可行建议。 6 l l 届华东师范大学硕士学位论文 2 1 研究地概况 研究地概况与研究方法 老港垃圾填埋场是目前国内最大的滩涂型城市生活垃圾填埋场，位于上海市 中心东南约6 啮n 的东海之滨，地处市郊南汇区境内，位于北纬3 1 0 ，东经1 2 0 0 1 57 。其北联长江口，南距杭州湾2 0 k n l 。该场已实施了4 期工程，总占地 6 7 1 h m 2 。一、二、三期工程于1 9 8 9 年