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文檔簡(jiǎn)介
1、針對(duì)污泥中重金屬進(jìn)入土壤后會(huì)在土壤植物生態(tài)系統(tǒng)中累積,固化的重金屬會(huì)由于環(huán)境條件變化被重新釋放出來(lái)而造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)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(guò)程中的脫除效率及經(jīng)濟(jì)性,實(shí)現(xiàn)污泥安全利用。
采用四級(jí)連續(xù)提取法對(duì)不同污水處理階段污泥和不同污水處理廠(chǎng)脫水污泥中重金屬形態(tài)分布及可移動(dòng)性進(jìn)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(guò)程中的變化以及與污泥性質(zhì)的
2、相關(guān)性。對(duì)不同污泥中重金屬的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。
污泥中各重金屬總量遠(yuǎn)高于黑土中背景含量值,對(duì)環(huán)境存在潛在的風(fēng)險(xiǎn),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(qiáng),其中Pb的形態(tài)在各污泥中的分布不受污水處理過(guò)程影響。Cd主要以有機(jī)物形態(tài)存在,Ni的可遷移性受污水處理過(guò)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(jī)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(lèi)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(shí)間和固液比。固液比為1:50和浸提時(shí)間為8h時(shí)污泥中7種重金屬脫除效率最佳。無(wú)機(jī)酸比有機(jī)酸、螯合劑、無(wú)機(jī)鹽對(duì)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(dá)到一定濃度時(shí)脫
4、除效率不再增加。無(wú)機(jī)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(shí)間的延長(zhǎng)和功率密度增強(qiáng)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(zhǎng)輻射時(shí)間和低功率密度的脫除效率要好于短輻射時(shí)間和高功率密度的脫除效率。微波功率密度為7.7W/mL時(shí)最佳脫除效果的輻射時(shí)間為180s,污泥中各重金屬
5、的脫除效率順序?yàn)閆n>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(shí)最佳脫除效果的微波輻射時(shí)間為660s,污泥中各重金屬的脫除效率順序?yàn)閆n>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(guò)程中增加攪拌的效果要好于無(wú)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(huì)改變污泥中有機(jī)物的基團(tuán),污泥中水溶態(tài)重金屬主要結(jié)合在水溶性醇酚類(lèi)分子間-OH基團(tuán)上,酸溶態(tài)重金屬主要以碳酸鹽無(wú)機(jī)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(lèi)物質(zhì)結(jié)合,可還原形態(tài)的重金屬主要與有機(jī)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(lèi)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(qiáng)。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(lèi)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(lèi)/類(lèi)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(yíng)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(jià)值。微波和超聲處理后污泥中Cu、Zn、Mn、Cr、Ni不具有可移動(dòng)性,就7種重金屬總體而言,可遷移性風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)從重度降到了中等水平。
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