电化学法去除活性污泥中重金属铅锌的研究

发布时间：2019-12-03 15:48

【摘要】：近年来,随着国家对环境问题的重视,在积极的环境政策指导下,城镇污水的处理迅速发展,我国城市污水处理厂所产生的剩余污泥量越来越大,污泥的处理处置成为研究的热点话题,由于污泥中含有植物所必须的营养元素(如N、P、K及一些微量元素)和有机质,其中将污泥土地利用成为一种有效而且资源化的处理方式,但是部分工业废水汇入城市污水中导致污泥中含有重金属而使得污泥农用受限,因此,去除污泥中重金属成为亟待解决的问题。鉴于电化学法具有绿色环保、操作简单、处理时间较短、能同时去除多种重金属等优点,本文以晋宁县污水处理厂未脱水活性污泥为研究对象,采用自行设计的电化学装置以及改进状装置对反应槽pH、电流密度、溶液中铅锌浓度和污泥中铅锌含量变化以及处理前后污泥性质的变化进行研究,同时对处理前后污泥进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征分析。采用高频开关直流电源在10V、15V、20V和25V恒定电压下,对活性污泥处理研究结果表明,随着反应时间的增加,反应槽阳极室、污泥室和阴极室分别形成酸性区域、略偏碱性区域和碱性区域,且随电压增大pH的变化越快。电流密度随反应时间的增加先增后减。在同一电压下,反应槽阳极室溶液中铅、锌浓度均先增后降,污泥室和阴极室溶液铅、锌含量变化不大,且阳极室远高于污泥室和阴极室,电压越高阳极区污泥中铅、锌溶出量越高。污泥室污泥中铅、锌含量随反应进行从阳极区向中间区和阴极区移动,最终在中间区和阴极区富集,且中间区高于阴极区。去除活性污泥中铅、锌的最佳反应电压为20V,阳极区污泥中铅、锌的去除率分别为32.50%和44.34%。改进装置后在电压为20V,电解质溶液浓度分别为0.025、0.05、0.1mol/L条件下,对活性污泥研究结果表明,与改进装置之前相同条件下相比,反应槽阴、阳极区pH变化速度更快,污泥室阳极区溶液中铅、锌浓度亦有所增加。污泥室阳极区污泥中铅、锌去除率分别提高了 13.11%和8.96%。电解质浓度的增加使电流密度显著增加,同时也促进了反应槽各部分pH的变化。活性污泥中重金属铅、锌经电化学处理后化学形态发生改变,随着电压的升高,阳极区污泥中铅、锌的可交换离子态明显增加,在电压为25V时,可交换离子态的铅含量由21.60mg/kg升高至174.25mg/kg,可交换离子态锌由6.35 mg/kg升高至152.66mg/kg。反应槽中间区和阴极区污泥中铅、锌由其它形态向残渣态转化。污泥中的营养元素(C、N、P等)含量在电化学处理后并未发生显著的损失,H元素有所上升,有机质有所下降,但仍具有良好的土地利用价值。经SEM和XRD表征结果分析得知:污泥表面形貌发生了变化,从反应槽阳极区到阴极区,污泥表面越来越质密,颜色逐渐加深,阴极区污泥表面有圆孔结构。原污泥样主要晶体成分为石英和斜方钙沸石,处理后反应槽中间区产生黑钙铁矿,阴极区产生铝酸钙和硅酸钙,阴极板上有大量含钙物质(方解石、水铝钙石、柱沸石等)产生,导致电流密度下降。
【图文】：

模型图,细菌氧化,硫化物,机理

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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

【参考文献】