人工湿地处理污泥重金属效能的影响因素及其机理研究

发布时间：2020-04-18 14:58

【摘要】：随着城市污水处理量的增加,污泥产量也随之快速增长。污泥含水率高且不易脱水,成分复杂而难于处理,而其中含有大量的重金属是阻碍污泥处置及其资源化利用的最重要因素,也是环保领域的重点和难点问题,引起了各级政府和广大科研工作者的极大关注。近年来人工湿地处理技术因其建造成本低、维护简单且无二次污染,使其在污泥处理处置领域得到广泛应用。但是,目前人工湿地处理污泥研究主要集中在对污泥的脱水和稳定化效果方面,少有涉及对其重金属的去除研究,关注人工湿地处理污泥重金属的影响因素及其机理的则更少。基于此,本研究采用人工湿地处理污泥重金属,考察了污泥化学预处理方法、植物类型及人工湿地基质等因素对人工湿地去除污泥重金属效果的影响,并分析了相关机理。本研究以期为人工湿地处理污泥及其重金属提供数据支撑,为污泥的处理和资源化利用提供参考。现将主要的研究内容和结果总结如下:(1)利用柠檬酸(CA)和谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)预处理污泥,考察了化学预处理对污泥重金属含量及其形态变化的影响,并以此优化了预处理条件。在此基础上,利用人工湿地对预处理后的污泥进行处理,分析了不同预处理方式对人工湿地处理污泥重金属的影响。结果表明,化学预处理能够促进重金属从污泥固相向液相转移,并提高污泥重金属的有效态含量,从而利于后续人工湿地处理。与对照相比,人工湿地对化学预处理污泥重金属Cd、Cu、Pb和Ni的去除率分别增加了60.19%、34.29%、37.22%和25.51%;同时,CA和GLDA预处理系统中的植物实验结束时较实验前分别增长了158.65%和172.89%,大于对照组的89.14%,说明化学预处理污泥有利于湿地植物生长,从而促进污泥重金属的去除。(2)选用黄菖蒲、水葱和芦苇为湿地植物,并以无植物湿地为对照,研究不同植物对人工湿地处理污泥重金属效能的影响。结果表明,黄菖蒲、水葱和芦苇系统对污泥重金属的平均去除率分别为54.03%、66.61%和47.63%,分别比对照提高了34.06%、46.64%和27.66%。同时,实验前后黄菖蒲、水葱和芦苇的生物量分别增长了89.14%、189.30%和52.00%。上述数据说明,水葱较适于人工湿地处理污泥系统,对污泥重金属的处理效果也最高。水葱对污泥重金属去除的贡献达30.13%,高于黄菖蒲和芦苇的21.78%和22.23%。(3)分别以鹅卵石、陶粒和多孔混凝土为基质构建人工湿地,研究基质类型对人工湿地处理污泥重金属效能的影响。结果表明,3种基质对重金属的平均去除率分别为54.03%、51.38%和49.48%,鹅卵石效果最佳。陶粒和混凝土碱性特征是导致其系统重金属去除率较低的主要原因。同时,鹅卵石系统更有利于植物生长,也使其重金属去除率更高。(4)为明确化学预处理、植物和基质三个因素对人工湿地处理污泥重金属去的影响及其差异,进行了相关的方差分析和显著性检验。结果表明,预处理对污泥重金属的去除影响最大,植物影响次之,而基质的影响最小。湿地系统对污泥重金属Ni去除效果最好,对重金属Pb去除效果最差,去除效果大小依次为NiCuCdPb。
【图文】：

SEM图,污泥,重金属含量,上清液

属在污泥中的含量下降为 7.96、10.30、58.11 和 604.96mg·kg-1，上清液里的重属含量分别由对照组的 0、0.014、0.376 和 0.135 mg·mL-1上升到 0.1、0.127、.606 和 4.455 mg·mL-1。GLDA 对重金属 Cd、Cu、Pb 和 Ni 的去除率分别为8.57%、78.48%、64.84%和 76.71%，污泥中重金属含量降为 8.64、9.96、57.81 567.21mg·kg-1，上清液里的重金属含量分别增加到 0.113、0.17、1.499 和 3.971g·mL-1。实验结果同时说明，络合剂或螯合剂能促使金属离子从污泥固相向液转移[66]，从而易被去除。.1.2.5 CA 和 GLDA 处理前后污泥表观形态的分析为进一步分析 CA 和 GLDA 处理污泥重金属机理，对优化条件下处理的污取样，并经 80℃烘干后，，研磨制样喷金，在 5.0 kv 8.8 mm ×10.0 k 倍率下EM 扫描观察污泥处理前、CA 和 GLDA 处理后在 5.0mm 下的表面形态特征，果如图 3-7 所示。

人工湿地处理污泥重金属效能的影响因素及其机理研究

人工湿地系统
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】