污水厂污泥中重金属脱除技术及污泥特性变化的研究
发布时间：2022-08-11 12:12
针对污泥中重金属进入土壤后会在土壤植物生态系统中累积,固化的重金属会由于环境条件变化被重新释放出来而造成的环境风险问题,本文采用化学方法脱除污泥中重金属和超声/微波的辅助手段提高化学脱除过程中的脱除效率及经济性,实现污泥安全利用。采用四级连续提取法对不同污水处理阶段污泥和不同污水处理厂脱水污泥中重金属形态分布及可移动性进行研究。考察污泥中水溶态、酸溶态、可还原态、可氧化态和残留态重金属的在污水处理过程中的变化以及与污泥性质的相关性。对不同污泥中重金属的潜在环境风险进行了评估。污泥中各重金属总量远高于黑土中背景含量值,对环境存在潜在的风险,污泥中Cu、Zn、Cd、Mn呈严重污染水平。污泥中Cu、Pb、Cr的可迁移性差,Zn和Mn的可迁移性强,其中Pb的形态在各污泥中的分布不受污水处理过程影响。Cd主要以有机物形态存在,Ni的可迁移性受污水处理过程影响。污泥中水溶态、酸溶态、可还原态Pb与污泥的理化性质正相关,污泥中Cu、Cr、Mn、Cd、Ni的水溶态、酸溶态、可还原态含量和有机物含量正相关。化学法脱除污泥中重金属的研究表明,化学提取剂种类是影响在污泥中重金属脱除效率的主要因素,其次是浸提...
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 城市污水处理厂污泥的特性
1.2.1 污泥的分类及组成
1.2.2 污泥理化特性
1.2.3 污泥中营养物质
1.2.4 污泥中有毒有害物质
1.3 污泥处置技术的研究现状及进展
1.3.1 国外污泥处置现状及进展
1.3.2 中国污泥处置现状及进展
1.3.3 污泥土地利用现状及进展
1.3.4 污泥土地利用的环境效益
1.3.5 污泥土地利用的环境风险
1.4 污泥中重金属形态的研究及环境风险评估
1.4.1 污泥中重金属形态分析方法
1.4.2 污泥中重金属形态的分布规律
1.4.3 污泥中重金属的潜在环境风险评估
1.4.4 污泥中重金属的生物影响评估
1.5 污泥中重金属脱除及钝化技术
1.5.1 化学脱除技术
1.5.2 微生物脱除技术
1.5.3 植物脱除技术
1.5.4 超临界液体脱除技术
1.5.5 电化学脱除技术
1.5.6 微波化学脱除技术
1.5.7 超声化学脱除技术
1.5.8 污泥中重金属钝化技术
1.6 课题的主要来源与主要研究内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 研究的目的和意义
1.6.3 主要研究内容
1.6.4 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 试验材料
2.1.1 试验污泥的采集与处理
2.1.2 试验土壤及蔬菜种子
2.2 试验试剂与仪器
2.2.1 实验药剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验装置
2.3 试验方法
2.3.1 化学法脱除污泥中重金属的影响实验
2.3.2 微波强化化学脱除污泥中重金属实验
2.3.3 超声强化化学脱除污泥中重金属实验
2.3.4 微波和超声脱除污泥中重金属能耗实验
2.3.5 污泥农用对蔬菜种子发芽及根伸长实验
2.4 分析测试方法
2.4.1 常规分析测试方法
2.4.2 污泥重金属的总量测定
2.4.3 ICP-AES 测定重金属离子浓度
2.4.4 污泥中重金属提取液中发光物质的三维荧光光谱测定
2.4.5 污泥中有机物功能团的红外光谱测定
2.4.6 重金属形态分析方法
2.5 数据处理分析方法
2.5.1 重金属脱除率和回收率
2.5.2 多元统计分析
2.5.3 生态风险评估
第3章 污泥中重金属分布特征及潜在环境风险
3.1 引言
3.2 不同污水处理阶段污泥中重金属形态分布特征
3.2.1 污泥理化性质
3.2.2 污泥中重金属总量
3.2.3 污泥中重金属形态分布特征
3.2.4 污泥中各重金属形态的多元统计分析
3.3 脱水污泥中重金属形态分布特征
3.3.2 污泥理化性质
3.3.3 污泥中重金属总量
3.3.4 污泥中重金属形态分布
3.3.5 污泥中重金属形态相关性
3.4 污泥中重金属潜在的生态风险
3.4.1 不同污水处理阶段污泥的潜在生态风险
3.4.2 脱水污泥中重金属潜在的生态风险
3.5 本章小结
第4章 化学法脱除污泥中重金属的研究
4.1 引言
4.2 单一试剂脱除污泥中重金属正交实验
4.2.1 正交实验结果与分析
4.2.2 因素水平趋势
4.3 固液比对污泥中重金属脱除的影响
4.3.1 固液比对不同试剂脱除重金属效率的影响
4.3.2 固液比对各种重金属学脱除效率的影响
4.4 浸提时间对污泥中重金属脱除的影响
4.4.1 浸提时间对不同试剂脱除重金属的影响
4.4.2 浸提时间对各重金属脱除效率的影响
4.5 不同试剂对污泥重金属脱除的影响
4.5.1 无机酸脱除污泥中重金属
4.5.2 有机酸脱除污泥中重金属
4.5.3 螯合剂脱除污泥中重金属
4.5.4 无机盐脱除污泥中重金属
4.6 复合试剂脱除污泥中重金属
4.6.1 正交实验结果分析
4.6.2 优化方案的验证
4.7 化学处理后污泥的生态风险
4.8 本章小结
第5章 微波/超声强化化学脱除污泥中重金属的研究
5.1 引言
5.2 辐射时间对重金属脱除效率的影响
5.2.1 微波辐射时间对重金属脱除效率的影响
5.2.2 超声辐射时间对重金属脱除效率的影响
5.3 功率密度对重金属脱除效率的影响
5.3.1 微波功率密度对重金属脱除效率的影响
5.3.2 超声功率密度对重金属脱除效率的影响
5.4 能量密度对重金属脱除效率的影响
5.4.1 微波能量密度对重金属脱除效率的影响
5.4.2 超声能量密度对重金属脱除效率的影响
5.5 搅拌对污泥中重金属脱除效率的影响
5.6 微波/超声强化化学脱除污泥中重金属的能耗分析
5.6.1 低能量密度的能耗分析
5.6.2 高能量密度的能耗分析
5.7 本章小结
第6章 微波/超声处理后污泥性质变化及环境风险
6.1 引言
6.2 微波/超声处理后污泥中重金属形态分布特征
6.2.1 微波/超声对重金属水溶态和酸溶态分布的影响
6.2.2 微波/超声对重金属可还原态分布的影响
6.2.3 微波/超声对重金属可氧化态分布的影响
6.2.4 微波/超声对重金属残留态分布的影响
6.3 微波/超声作用对污泥的红外光谱特征影响
6.3.1 提取前污泥的红外光谱特征
6.3.2 水溶态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.3.3 酸溶态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.3.4 可还原态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.3.5 可氧化态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.4 微波/超声作用对污泥的荧光光谱特征影响
6.4.1 水溶态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.4.2 酸溶态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.4.3 可还原态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.4.4 可氧化态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.5 处理后污泥的性质
6.6 处理后污泥中金属环境风险
6.6.1 处理后污泥中重金属的可迁移性
6.6.2 处理后污泥中重金属富集风险
6.6.3 处理后污泥对蔬菜生长的影响
6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]土著微生物对尾矿中重金属的淋滤研究[J]. 刘云国,肖鑫,李欣,田大伦,曾光明,饶远红. 湖南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[2]重金属污染土壤生物修复技术研究进展[J]. 朱兰保,盛蒂. 工业安全与环保. 2011(02)
[3]铜陵相思河重金属污染的潜在生态危害评价[J]. 徐晓春,牛杏杏,王美琴,谢巧勤,黄界颖,陈莉薇. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[4]贵阳市区地表灰尘重金属污染分析与评价[J]. 张一修,王济,张浩. 生态环境学报. 2011(01)
[5]重金属在环境中的化学形态分析研究进展[J]. 章骅,何品晶,吕凡,邵立明. 环境化学. 2011(01)
[6]施用污泥对小白菜生长及其迁转重金属的影响[J]. 于瑞莲,徐加庆,胡恭任,胡可旺. 生态学杂志. 2011(01)
[7]重金属工业污染场地固化/稳定处理研究进展[J]. 杜延军,金飞,刘松玉,陈蕾,张帆. 岩土力学. 2011(01)
[8]唐山市南湖城市中央生态公园土壤重金属形态特征研究[J]. 张春娜,鲁叶江,李良玉. 中国农学通报. 2011(01)
[9]植物修复重金属汞、镉、铬污染土壤的研究进展[J]. 黄慧,陈宏. 中国农学通报. 2010(24)
[10]污泥堆肥前后重金属Ni和Cd形态变化研究[J]. 潘玉,郭浩磊,曾正中,徐燕,张贺飞,南忠仁. 安徽农业科学. 2010(31)
本文编号：3674640
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 城市污水处理厂污泥的特性
1.2.1 污泥的分类及组成
1.2.2 污泥理化特性
1.2.3 污泥中营养物质
1.2.4 污泥中有毒有害物质
1.3 污泥处置技术的研究现状及进展
1.3.1 国外污泥处置现状及进展
1.3.2 中国污泥处置现状及进展
1.3.3 污泥土地利用现状及进展
1.3.4 污泥土地利用的环境效益
1.3.5 污泥土地利用的环境风险
1.4 污泥中重金属形态的研究及环境风险评估
1.4.1 污泥中重金属形态分析方法
1.4.2 污泥中重金属形态的分布规律
1.4.3 污泥中重金属的潜在环境风险评估
1.4.4 污泥中重金属的生物影响评估
1.5 污泥中重金属脱除及钝化技术
1.5.1 化学脱除技术
1.5.2 微生物脱除技术
1.5.3 植物脱除技术
1.5.4 超临界液体脱除技术
1.5.5 电化学脱除技术
1.5.6 微波化学脱除技术
1.5.7 超声化学脱除技术
1.5.8 污泥中重金属钝化技术
1.6 课题的主要来源与主要研究内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 研究的目的和意义
1.6.3 主要研究内容
1.6.4 技术路线
第2章 实验材料与方法
2.1 试验材料
2.1.1 试验污泥的采集与处理
2.1.2 试验土壤及蔬菜种子
2.2 试验试剂与仪器
2.2.1 实验药剂
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验装置
2.3 试验方法
2.3.1 化学法脱除污泥中重金属的影响实验
2.3.2 微波强化化学脱除污泥中重金属实验
2.3.3 超声强化化学脱除污泥中重金属实验
2.3.4 微波和超声脱除污泥中重金属能耗实验
2.3.5 污泥农用对蔬菜种子发芽及根伸长实验
2.4 分析测试方法
2.4.1 常规分析测试方法
2.4.2 污泥重金属的总量测定
2.4.3 ICP-AES 测定重金属离子浓度
2.4.4 污泥中重金属提取液中发光物质的三维荧光光谱测定
2.4.5 污泥中有机物功能团的红外光谱测定
2.4.6 重金属形态分析方法
2.5 数据处理分析方法
2.5.1 重金属脱除率和回收率
2.5.2 多元统计分析
2.5.3 生态风险评估
第3章 污泥中重金属分布特征及潜在环境风险
3.1 引言
3.2 不同污水处理阶段污泥中重金属形态分布特征
3.2.1 污泥理化性质
3.2.2 污泥中重金属总量
3.2.3 污泥中重金属形态分布特征
3.2.4 污泥中各重金属形态的多元统计分析
3.3 脱水污泥中重金属形态分布特征
3.3.2 污泥理化性质
3.3.3 污泥中重金属总量
3.3.4 污泥中重金属形态分布
3.3.5 污泥中重金属形态相关性
3.4 污泥中重金属潜在的生态风险
3.4.1 不同污水处理阶段污泥的潜在生态风险
3.4.2 脱水污泥中重金属潜在的生态风险
3.5 本章小结
第4章 化学法脱除污泥中重金属的研究
4.1 引言
4.2 单一试剂脱除污泥中重金属正交实验
4.2.1 正交实验结果与分析
4.2.2 因素水平趋势
4.3 固液比对污泥中重金属脱除的影响
4.3.1 固液比对不同试剂脱除重金属效率的影响
4.3.2 固液比对各种重金属学脱除效率的影响
4.4 浸提时间对污泥中重金属脱除的影响
4.4.1 浸提时间对不同试剂脱除重金属的影响
4.4.2 浸提时间对各重金属脱除效率的影响
4.5 不同试剂对污泥重金属脱除的影响
4.5.1 无机酸脱除污泥中重金属
4.5.2 有机酸脱除污泥中重金属
4.5.3 螯合剂脱除污泥中重金属
4.5.4 无机盐脱除污泥中重金属
4.6 复合试剂脱除污泥中重金属
4.6.1 正交实验结果分析
4.6.2 优化方案的验证
4.7 化学处理后污泥的生态风险
4.8 本章小结
第5章 微波/超声强化化学脱除污泥中重金属的研究
5.1 引言
5.2 辐射时间对重金属脱除效率的影响
5.2.1 微波辐射时间对重金属脱除效率的影响
5.2.2 超声辐射时间对重金属脱除效率的影响
5.3 功率密度对重金属脱除效率的影响
5.3.1 微波功率密度对重金属脱除效率的影响
5.3.2 超声功率密度对重金属脱除效率的影响
5.4 能量密度对重金属脱除效率的影响
5.4.1 微波能量密度对重金属脱除效率的影响
5.4.2 超声能量密度对重金属脱除效率的影响
5.5 搅拌对污泥中重金属脱除效率的影响
5.6 微波/超声强化化学脱除污泥中重金属的能耗分析
5.6.1 低能量密度的能耗分析
5.6.2 高能量密度的能耗分析
5.7 本章小结
第6章 微波/超声处理后污泥性质变化及环境风险
6.1 引言
6.2 微波/超声处理后污泥中重金属形态分布特征
6.2.1 微波/超声对重金属水溶态和酸溶态分布的影响
6.2.2 微波/超声对重金属可还原态分布的影响
6.2.3 微波/超声对重金属可氧化态分布的影响
6.2.4 微波/超声对重金属残留态分布的影响
6.3 微波/超声作用对污泥的红外光谱特征影响
6.3.1 提取前污泥的红外光谱特征
6.3.2 水溶态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.3.3 酸溶态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.3.4 可还原态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.3.5 可氧化态重金属提取后污泥的红外光谱特性
6.4 微波/超声作用对污泥的荧光光谱特征影响
6.4.1 水溶态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.4.2 酸溶态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.4.3 可还原态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.4.4 可氧化态重金属提取液的三维荧光光谱特性
6.5 处理后污泥的性质
6.6 处理后污泥中金属环境风险
6.6.1 处理后污泥中重金属的可迁移性
6.6.2 处理后污泥中重金属富集风险
6.6.3 处理后污泥对蔬菜生长的影响
6.7 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]土著微生物对尾矿中重金属的淋滤研究[J]. 刘云国,肖鑫,李欣,田大伦,曾光明,饶远红. 湖南大学学报(自然科学版). 2011(02)
[2]重金属污染土壤生物修复技术研究进展[J]. 朱兰保,盛蒂. 工业安全与环保. 2011(02)
[3]铜陵相思河重金属污染的潜在生态危害评价[J]. 徐晓春,牛杏杏,王美琴,谢巧勤,黄界颖,陈莉薇. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[4]贵阳市区地表灰尘重金属污染分析与评价[J]. 张一修,王济,张浩. 生态环境学报. 2011(01)
[5]重金属在环境中的化学形态分析研究进展[J]. 章骅,何品晶,吕凡,邵立明. 环境化学. 2011(01)
[6]施用污泥对小白菜生长及其迁转重金属的影响[J]. 于瑞莲,徐加庆,胡恭任,胡可旺. 生态学杂志. 2011(01)
[7]重金属工业污染场地固化/稳定处理研究进展[J]. 杜延军,金飞,刘松玉,陈蕾,张帆. 岩土力学. 2011(01)
[8]唐山市南湖城市中央生态公园土壤重金属形态特征研究[J]. 张春娜,鲁叶江,李良玉. 中国农学通报. 2011(01)
[9]植物修复重金属汞、镉、铬污染土壤的研究进展[J]. 黄慧,陈宏. 中国农学通报. 2010(24)
[10]污泥堆肥前后重金属Ni和Cd形态变化研究[J]. 潘玉,郭浩磊,曾正中,徐燕,张贺飞,南忠仁. 安徽农业科学. 2010(31)
本文编号：3674640
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