污水廠污泥中重金屬脫除技術(shù)及污泥特性變化的研究.pdf

1、針對污泥中重金屬進入土壤后會在土壤植物生態(tài)系統(tǒng)中累積，固化的重金屬會由于環(huán)境條件變化被重新釋放出來而造成的環(huán)境風(fēng)險問題，本文采用化學(xué)方法脫除污泥中重金屬和超聲/微波的輔助手段提高化學(xué)脫除過程中的脫除效率及經(jīng)濟性，實現(xiàn)污泥安全利用。
　　采用四級連續(xù)提取法對不同污水處理階段污泥和不同污水處理廠脫水污泥中重金屬形態(tài)分布及可移動性進行研究?？疾煳勰嘀兴軕B(tài)、酸溶態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘留態(tài)重金屬的在污水處理過程中的變化以及與污泥性質(zhì)的

2、相關(guān)性。對不同污泥中重金屬的潛在環(huán)境風(fēng)險進行了評估。
　　污泥中各重金屬總量遠高于黑土中背景含量值，對環(huán)境存在潛在的風(fēng)險，污泥中Cu、Zn、Cd、Mn呈嚴(yán)重污染水平。污泥中Cu、Pb、Cr的可遷移性差，Zn和Mn的可遷移性強，其中Pb的形態(tài)在各污泥中的分布不受污水處理過程影響。Cd主要以有機物形態(tài)存在，Ni的可遷移性受污水處理過程影響。污泥中水溶態(tài)、酸溶態(tài)、可還原態(tài)Pb與污泥的理化性質(zhì)正相關(guān)，污泥中Cu、Cr、Mn、Cd、Ni的水

3、溶態(tài)、酸溶態(tài)、可還原態(tài)含量和有機物含量正相關(guān)。
　　化學(xué)法脫除污泥中重金屬的研究表明，化學(xué)提取劑種類是影響在污泥中重金屬脫除效率的主要因素，其次是浸提時間和固液比。固液比為1:50和浸提時間為8h時污泥中7種重金屬脫除效率最佳。無機酸比有機酸、螯合劑、無機鹽對重金屬的脫除效率高，脫除效率隨 pH的降低而升高。草酸脫除重金屬效果要好于檸檬酸、琥珀酸、天冬氨酸，HEDTA脫除重金屬效果要好于EDTA和DTPA，均表現(xiàn)為達到一定濃度時脫

4、除效率不再增加。無機鹽的重金屬脫除效果最差。較高pH值環(huán)境條件下，HEDTA和草酸聯(lián)合脫除重金屬的效果單一試劑好。
　　微波/超聲作用下污泥中重金屬脫除特性的研究表明，重金屬的脫除效率隨輻射時間的延長和功率密度增強而升高，高功率密度區(qū)的提升效果要優(yōu)于低功率密度區(qū)，在相同的能量密度下，長輻射時間和低功率密度的脫除效率要好于短輻射時間和高功率密度的脫除效率。微波功率密度為7.7W/mL時最佳脫除效果的輻射時間為180s，污泥中各重金屬

5、的脫除效率順序為Zn>Ni>Cu>Mn>Cd>Cr>Pb；在能量密度為1260J/mL附近，微波能量穿透，重金屬的脫除效率不再增加。超聲輻射定功率為2.5W/mL時最佳脫除效果的微波輻射時間為660s，污泥中各重金屬的脫除效率順序為Zn>Cu>Ni>Mn>Cd>Cr>Pb；在能量密度為1350J/mL附近，超聲能量穿透，重金屬脫除效率不再增加；超聲過程中增加攪拌的效果要好于無攪拌的效果。
　　微波/超聲處理前后污泥中重金屬形態(tài)分布

6、及紅外和熒光特性的研究表明，處理后污泥中Cu、Zn、Cd、Mn、Cr、Ni的水溶態(tài)、可還原態(tài)和酸溶態(tài)的幾乎全部溶出，Cd和Pb有重新吸附現(xiàn)象。微波/超聲處理后會改變污泥中有機物的基團，污泥中水溶態(tài)重金屬主要結(jié)合在水溶性醇酚類分子間-OH基團上，酸溶態(tài)重金屬主要以碳酸鹽無機物形式存在，在超聲處理后污泥中，部分酸溶態(tài)重金屬與不飽和烯烴類物質(zhì)結(jié)合，可還原形態(tài)的重金屬主要與有機物中C-O及C-N相結(jié)合，重金屬可氧化態(tài)大部分結(jié)合在直鏈條烷烴上和一

7、部分與難溶性醇酚類分子間 O-H相結(jié)合。微波/超聲處理后污泥中可溶性蛋白質(zhì)、腐植酸、富里酸物質(zhì)全部溶出，殘留的變性蛋白質(zhì)與污泥結(jié)合很強。水溶態(tài)重金屬與污泥中富里酸和腐植酸的O-H相結(jié)合，酸溶態(tài)重金屬包裹在變性蛋白質(zhì)中，可還原態(tài)重金屬與富里酸/類蛋白質(zhì)物質(zhì)中C-O及 C-N相結(jié)合，氧化態(tài)重金屬與腐植酸類/類蛋白物質(zhì)O-H和-CH2-相結(jié)合。
　　微波/超聲處理的能耗比和處理后污泥的特性研究表明，在0-900J/mL和1350-180

8、0J/mL能量密度條件下，超聲的效果較好；在900-975J/mL和1275-1350J/mL能量密度條件下，微波/超聲效果相當(dāng)；在975-1275J/mL能量密度條件下，微波的效果較好。超聲處理后污泥的營養(yǎng)成分含量低于微波處理后污泥，但均具有很高的農(nóng)用價值。微波和超聲處理后污泥中Cu、Zn、Mn、Cr、Ni不具有可移動性，就7種重金屬總體而言，可遷移性風(fēng)險已處于安全水平。微波和超聲處理后污泥中重金屬潛在的環(huán)境風(fēng)險從重度降到了中等水平。