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,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。作為垃圾滲濾液的前處理或后處理技術,它具有簡單、對色度、濁度有較好去除效果等特點。垃圾滲濾液中有機污染物、氨氮和重金屬等都會對生物產生毒害作用,這些毒性物質能夠通過食物鏈在生物間傳遞和積累。垃圾滲濾液的危險性評估,過去通常是通過化學法分析垃圾滲濾液中各污染物的化學組成,確定毒性范圍。
但由于垃圾滲濾液中的污染物種類多樣;有時含量極低,許多毒性污染物都不在分析范圍內,用化學法往往無法檢測出來,單純的理化指標也很難準確反映其污染水平。毒性生物檢測不僅可以反映化學分析法所不能揭示的極性降解產物間復雜的相互作用,而且還可以反映垃圾滲濾液中化合物對生物的協同和拮抗作用。
因此，本研究利用植物對水體污染反應極為敏感的特點,選用甘藍作為試驗材料,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植物種子萌發的毒性作用。本文不僅研究了絮凝處理方法對垃圾滲濾液中氨氮、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依據。
1材料與方法
1.1試驗材料
垃圾滲濾液取自重慶某垃圾填埋場，試樣用塑料壺密封運回實驗室，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驗室通過厭氧-好氧處理。處理后水質見表1。絮凝劑：硫酸鐵（分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；聚合硫酸鐵（重慶藍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合而成，制備的聚硅硫酸鐵有良好的穩定性）。
1.2試驗設備
ZR4-6混凝試驗攪拌機（深圳市中潤水工業技術發展有限公司），U-1810紫外可見分光光度計（北京普希通用儀器有限責任公司），DELTA320pH計（梅特勒-托利多儀器有限公司），TDR/890光度計（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（奧林帕斯株式會社）。
1.3試驗方法
1.3.1絮凝試驗
垃圾滲濾液用H2SO4和NaOH調節pH值，在六聯攪拌器上先以300r/min和150r/min的轉速分別攪拌1min和2min，再以50r/min的轉速攪拌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計測量，BOD5、NH3-N的測定采用標準分析方法，COD的測定采用美國環保署（EPA）認定的反應消解法（測定范圍0～1500mg/L）。
1.3.2種子萌發試驗
采用濾紙法發芽測定甘藍種子的萌發率。具體方法如下：選擇發育整齊籽粒飽滿的甘藍種子，自來水浸種3h。將不同絮凝處理垃圾滲濾液的pH值均調整為7后，在直徑為90mm的培養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）內培養，每24h加200μL的處理液，并觀察種子萌發情況，120h后統計各處理甘藍種子萌發率。每個處理設3個重復試驗。利用SPSS10.0統計軟件對數據進行方差分析。
2結果與討論
2.1絮凝對氨氮去除率的影響
垃圾滲濾液中的NH3-N對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，NH3-N去除率分別達到最大值30.1%和24.9%，而聚硅硫酸鐵在10mmol/L時，NH3-N去除率達到最大值24.7%，隨著聚硅硫酸鐵濃度的進一步增加，NH3-N去除率逐漸降低。因此，對3種絮凝劑而言，12mmol/L的硫酸鐵對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，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時達到最大值61.3%，聚硅硫酸鐵在pH值為9時達到最大值60.6%，聚合硫酸鐵在pH值為8時，NH3-N去除率才開始增加，pH值為9時達到最大值37.6%。在pH值4～9的范圍內，硫酸鐵對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NH3-N去除率的影響不大；堿性條件有利于游離態氨的分離，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UV254的影響
UV254為腐殖質和各種芳香族化合物含量的代表參數。圖3和圖4分別顯示了絮凝對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和有機物的含量密切相關。因此，對于聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵，隨著絮凝劑濃度的增加，垃圾滲濾液中有機物的含量降低，在相同濃度條件下，聚硅硫酸鐵對有機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，硫酸鐵的吸光度最低，對有機污染物的去除較好，但由于在酸性條件下不利于游離態氨的分離，因此，綜合考慮，選用pH值為8的聚合硫酸鐵較好。
2.3絮凝對重金屬的影響
由于試驗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。因為試驗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，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，Fe2+離子含量逐漸降低。相對于原水，不同絮凝劑對Fe2+離子去除情況見表2。當3種絮凝劑濃度為12mmol/L時，硫酸鐵、聚合硫酸鐵和聚硅硫酸鐵的Fe2+離子濃度達到最低值，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時的Fe2+離子濃度達到最小值，去除率為23.5%和32.1%，聚合硫酸鐵在pH值9時的Fe2+離子濃度最小，去除率為70.2%。當3種絮凝劑濃度為2mmol/L時，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Fe2+和Cu2+的去除效果最好。具體參見http://www.xhxdt.com更多相關技術文檔。
2.4毒性檢測
垃圾滲濾液中過多的氨氮、有機污染物和重金屬會抑制生物的生長，增加垃圾滲濾液的毒性。從以上試驗結果可以看出，垃圾滲濾液去除氨氮、有機污染物和重金屬的適宜絮凝條件并不完全一致。為進一步明確垃圾滲濾液經過不同絮凝處理后的實際毒性變化情況，選擇對水體污染極為敏感的甘藍作為指示植物，對各處理后的垃圾滲濾液進行了種子萌發的毒性試驗。由表3可以看出，未經處理的垃圾滲濾液原液對甘藍種子的萌發影響最大，培養120h后的種子萌發率僅為6.4%，顯著低于對照（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甘藍種子萌發的影響最小，為80.7%，與自來水對照沒有顯著差異。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，但對甘藍種子萌發的影響依然十分明顯，為63.44%，顯著低于對照。這表明，對于COD濃度為814mg/L的穩定垃圾滲濾液，垃圾滲濾液對甘藍種子萌發的毒性與其NH3-N的含量具有更密切的關系。這可能也是一些垃圾填埋廠在出現問題時，將氨作為生態危害的理想顯示劑的原因之一。垃圾滲濾液經過聚硅硫酸鐵（pH6）絮凝處理后，雖然Fe2+和Cu2+得到了有效去除，但對甘藍種子萌發還有較大影響，這可能是由于垃圾滲濾液中的氨氮和有機污染物的毒性作用。
3結論
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值的聚合硫酸鐵對有機污染物也達到很好的去除作用；pH值為7.47的聚硅硫酸鐵可將Cu完全去除，Fe大部分去除。甘藍種子萌發的毒性試驗顯示，對于COD濃度為814mg/L的穩定垃圾滲濾液,pH值為8的硫酸鐵對甘藍種子萌發的影響最小，與自來水對照相比沒有顯著差異，有效的降低了垃圾滲濾液的毒性。
