污水污泥热处理后重金属的赋存形态与浸出特性研究

发布时间：2020-01-21 12:42

【摘要】：剩余活性污泥是污水处理过程中必然产生的副产物,伴随着污水处理厂规模的不断增大,剩余污泥的处理与处置也成为了一个倍受关注的环境问题。污泥含水量高、成分复杂,不仅含有大量的营养物质(如有机质、N、P、K等),而且含有大量的病原微生物、重金属等。大量的剩余污泥如得不到合理地处理和处置,必然会引起二次污染。因此,如何将产量巨大、成分复杂的污泥实现无害化、资源化处置,己成为环境界倍受关注的研究课题之一。我们可以总结出以往对污泥中重金属污染研究的局限性所在：忽略重金属的承载体,仅基于固废毒性浸出的重金属安全性分析并不能从本质上反应污泥中重金属的存在形态,尤其是热处理之后污泥中重金属形态与安全性之间的关系不明确。因此,本文利用BCR(连续提取法)来研究污水污泥热处理后重金属的赋存形态,并通过TCLP(毒性析出测试)对热处理后的污泥的浸出特性(潜在二次污染)进行研究。将热处理后污泥中重金属的不同形态与稳定性、释放／转化规律有机结合,阐明不同的污泥处理方法对重金属污染活性的影响规律,并建立它们之间的动态关联。最终实现污泥的无害化和资源化。实验研究发现,有氧焙烧可以较理想的将污水污泥中的重金属稳定固化在相对稳定的状态(F3+F4)中。Cu在(F3+F4)态中的含量占总含量的约85%,同样Cr和Pb都处于相对稳定的状态中,主要以颗粒物的形式存在。900℃时,Cr在(F3+F4)态中的含量达到最大值。Zn、Cd和Ni三种重金属多存在于可溶态中,具有较强的浸出迁移特性。但不容忽视的是这种状态下存在的重金属具有潜在毒性,随pH值、环境中氧化还原条件的改变容易重新释放到环境中,引起二次污染。相比于有氧焙烧,无氧热解可以将更多的重金属稳定固化在残渣态中。在无氧热解的过程中,污水污泥中的有机物经过无氧热解会生成有机碳,残留在其中,增强了污水污泥中的重金属的稳定固化的作用。实验发现,除Ni和Cd的状态依旧比较不稳定。其他四种重金属Zn、Cr、Cu和Pb,都多存在于F5残渣态中。为了进一步优化热处理对污水污泥中重金属的稳定固化,我们采用投加固化剂与热处理相结合的方法处理污水污泥中的重金属。单独投加氧化钙,重金属的浸出浓度会减小,但投加的的比例大于5%时,pH值大于11,不利于后续的处理与利用；所以结合二氧化硅与氧化钙共同投加,随着比值的减小,重金属的浸出浓度减小,当比值小于1时,重金属的浸出浓度增大。无氧热处理协同米糠固化污水污泥中的重金属,热解温度为1000℃时,按米糠占污泥含量的0%、5%、10%和20%的比例投加,实验发现,重金属Ni与米糠的结合能力较弱,比较不稳定,在污泥和米糠中的存在浓度较大,其它重金属都比较好的稳定固化在残渣态F5中。实验结果可得,热处理的方法可以提高污水污泥中重金属的稳定固化能力,但所需的能量都较高,投加固化剂协同热处理的方法可以降低反应所需的能量,比较理想的稳定固化污水污泥中的重金属。
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【相似文献】