底泥调理对其重金属分布及迁移研究
发布时间：2020-11-06 02:50
水体中污染物以淤泥的形式沉积于河道,一方面导致底泥体积增加,另一方面其污染物释放易形成二次污染。不同的底泥调理药剂既影响底泥脱水效果又影响脱水泥饼资源化利用途径,尤其是重金属浸出特性及形态分布。本论文从底泥调理“如何影响脱水效率和泥饼中重金属风险”及“如何改变底泥组分及重金属分布”两个角度出发开展系列研究,主要内容如下:(1)以聚合氯化铝PAC/阳离子型聚丙烯酰胺PAM混凝沉淀类调理剂(简称P-P调理)、亚铁活化过硫酸钠高级氧化类调理剂(简称F-S调理)为两类典型调理剂为代表分别对底泥进行调理。当PAC为5%干基(DS)、PAM为4‰DS时,过滤比阻(SRF)降低率为91.7%;当Fe~(2+)和过硫酸钠投加量分别为1.04%DS和4.8%DS时,SRF降低率为85.3%。其板框脱水表明脱水泥饼含水率为F-S(30.3%)P-P(37.5%)原泥RS(60.3%),脱水效率为F-S(92.7%)P-P(89.4%)RS(56.2%)。调理造成氮、磷由液相向固相迁移的趋势。(2)通过对脱水泥饼进行重金属Cd动态柱浸出探讨其浸出特性及形态分布特征。随着液固比(L/S)增加,三种泥饼的实时浸出浓度均减小,浸出率增加。相同L/S下,两类调理均降低泥饼中Cd浸出率,且F-S方式浸出率最小。当L/S为100 L kg~(-1)时,Cd浸出率由21.5%(RS)分别降低至12.6%(P-P)、11.7%(F-S),此时,P-P和F-S泥饼中Cd风险评价指数(RAC)从原泥的高风险降低至中等风险。调理使泥饼中Cd从易浸出态向潜在浸出态和难浸出态转化。(3)基于自行设计的提砂分离装置,将底泥按照有机物含量高低依次提取分离分为筛上物、泥浆和筛砂等三组分。F-S调理获得了最小的筛砂提取质量(62.1g kg~(-1))和最大的泥浆提取质量(916.1 g kg~(-1)),以及相应的最小粒径(分别为16.3μm和8.2μm)。底泥各组分重金属含量大小为筛上物泥浆筛砂,调理使泥浆重金属含量降低,使筛砂、筛上物中的增加。调理未改变筛砂和泥浆中Cr、Cu、Pb主要形态。泥浆中Cd、Cr和Pb的RAC风险等级分别为极高、低、中风险,经F-S调理后分别降为高、无、低风险。不同调理体系的作用机制导致底泥中各组分重金属的分布和风险等级存在差异,该结果为底泥各组分的分级资源化利用提供参考。
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：X52
【部分图文】：
湖北工业大学硕士学位论文7的底泥污染物，特别是重金属的迁移转化鲜有报道。河道底泥调理对重金属的影响机理尚不明朗。本研究利用PAC/PAM混凝沉淀类调理剂（简称P-P调理）、亚铁活化过硫酸钠高级氧化类调理剂（简称F-S调理）两类调理方式对河道底泥进行调理，并且研究分析化学调理对脱水泥饼及底泥各组分重金属的影响，特别在脱水泥饼重金属浸出，及调理底泥各组分重金属的分布展开了研究，为调理底泥的后续资源化提供理论依据。1.4.1研究意义(1)明晰不同底泥调理药剂对底泥脱水效果的影响以及对后续脱水泥饼中重金属的迁移影响。(2)深入研究底泥调理对各组分重金属分布规律，从而为泥饼及各组分的资源化利用提供理论依据。1.4.2研究内容本文主要从以下三个方面进行研究(技术路线见图1.1)。图1.1技术路线图Figure1.1Technicalroutediagram(1)底泥调理最佳投加量的优化及氮磷的固液分配通过单因素分析方法，以过滤比阻为指标筛选两类调理剂的最佳投加量，并
湖北工业大学硕士学位论文12①PAC和PAM调理（P-P体系）搅拌程序分两段。第一段：搅拌速率为300转/分钟，搅拌时间15分钟；第二段：搅拌速率150转/分钟，搅拌时间5分钟，PAC和PAM分别在两段开始时加入。②FeSO4和Na2S2O8（F-S体系）搅拌程序分两段，第一段：搅拌速率为300转/分钟，搅拌时间15分钟，开始时加入Na2S2O8，第二段：搅拌速率为150转/分钟，搅拌时间15分钟，开始时加入三分之一的FeSO4，之后每隔5分钟再加三分之一。图2.1测定底泥比阻的实验设备Figure2.1Equipmentsfordeterminingthespecificresistancetofiltration2.2.2.2板框压滤脱水板框调理采用板框压滤机前置搅拌器见图2.2。①P-P体系搅拌程序分两段。第一段：搅拌速率为50Hz，搅拌时间15分钟；第二段：搅拌速率25Hz，搅拌时间5分钟，PAC和PAM分别在两段开始时加入。②F-S体系搅拌程序分两段，第一段：搅拌速率为50Hz，搅拌时间15分钟，开始时加入Na2S2O8，第二段：搅拌速率为25Hz，搅拌时间15分钟，将总量FeSO4进行三等分，三次投加，每5分钟投加三分之一总量的FeSO4。采用隔膜板框压滤机脱水分为两个阶段：进泥压滤和隔膜压榨阶段。底泥首先加至搅拌罐中，当加入调理剂后搅拌调理开始，调理结束后的底泥通过螺杆泵输送至加压泥罐，再借助空气压力将底泥压入板框进行脱水（最大脱水压力0.8
湖北工业大学硕士学位论文13MPa），整个进料过程结束后，将进行一段时间的隔膜压榨脱水，在隔膜的作用下，泥饼中剩余的水分将进一步去除（最大压力为1.2MPa）。整个实验过程中，记录压力、滤液随时间的变化情况，并取样分析图2.2板框压滤机装置图Figure2.2Plateandframefilterpressdevicediagram2.2.3底泥脱水指标的测定方法2.2.3.1过滤比阻过滤比阻（SRF）是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。过滤比阻愈大，过滤性能愈差[56]。SRF采用公式2.3计算：(2.3)式中：P——过滤压力，Pa；A——过滤面积，m2；b——布氏抽滤实验的t/V对V作线性图的斜率；μ——滤液黏度，Pa·s；ω——单位体积滤液产生的滤饼质量比阻的基本测试步骤如下：准确量取100mL底泥，倒入布氏漏斗（Φ=70mm）中，开动真空泵，调节真空压力维持0.08MPa至时开始计时，每隔一定时间（10s），记下计量管内相应的滤液量，一直过滤至真空破坏（如真空长时间不破坏，则30min
【参考文献】
本文编号：2872556
【学位单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：X52
【部分图文】：
湖北工业大学硕士学位论文7的底泥污染物，特别是重金属的迁移转化鲜有报道。河道底泥调理对重金属的影响机理尚不明朗。本研究利用PAC/PAM混凝沉淀类调理剂（简称P-P调理）、亚铁活化过硫酸钠高级氧化类调理剂（简称F-S调理）两类调理方式对河道底泥进行调理，并且研究分析化学调理对脱水泥饼及底泥各组分重金属的影响，特别在脱水泥饼重金属浸出，及调理底泥各组分重金属的分布展开了研究，为调理底泥的后续资源化提供理论依据。1.4.1研究意义(1)明晰不同底泥调理药剂对底泥脱水效果的影响以及对后续脱水泥饼中重金属的迁移影响。(2)深入研究底泥调理对各组分重金属分布规律，从而为泥饼及各组分的资源化利用提供理论依据。1.4.2研究内容本文主要从以下三个方面进行研究(技术路线见图1.1)。图1.1技术路线图Figure1.1Technicalroutediagram(1)底泥调理最佳投加量的优化及氮磷的固液分配通过单因素分析方法，以过滤比阻为指标筛选两类调理剂的最佳投加量，并
湖北工业大学硕士学位论文12①PAC和PAM调理（P-P体系）搅拌程序分两段。第一段：搅拌速率为300转/分钟，搅拌时间15分钟；第二段：搅拌速率150转/分钟，搅拌时间5分钟，PAC和PAM分别在两段开始时加入。②FeSO4和Na2S2O8（F-S体系）搅拌程序分两段，第一段：搅拌速率为300转/分钟，搅拌时间15分钟，开始时加入Na2S2O8，第二段：搅拌速率为150转/分钟，搅拌时间15分钟，开始时加入三分之一的FeSO4，之后每隔5分钟再加三分之一。图2.1测定底泥比阻的实验设备Figure2.1Equipmentsfordeterminingthespecificresistancetofiltration2.2.2.2板框压滤脱水板框调理采用板框压滤机前置搅拌器见图2.2。①P-P体系搅拌程序分两段。第一段：搅拌速率为50Hz，搅拌时间15分钟；第二段：搅拌速率25Hz，搅拌时间5分钟，PAC和PAM分别在两段开始时加入。②F-S体系搅拌程序分两段，第一段：搅拌速率为50Hz，搅拌时间15分钟，开始时加入Na2S2O8，第二段：搅拌速率为25Hz，搅拌时间15分钟，将总量FeSO4进行三等分，三次投加，每5分钟投加三分之一总量的FeSO4。采用隔膜板框压滤机脱水分为两个阶段：进泥压滤和隔膜压榨阶段。底泥首先加至搅拌罐中，当加入调理剂后搅拌调理开始，调理结束后的底泥通过螺杆泵输送至加压泥罐，再借助空气压力将底泥压入板框进行脱水（最大脱水压力0.8
湖北工业大学硕士学位论文13MPa），整个进料过程结束后，将进行一段时间的隔膜压榨脱水，在隔膜的作用下，泥饼中剩余的水分将进一步去除（最大压力为1.2MPa）。整个实验过程中，记录压力、滤液随时间的变化情况，并取样分析图2.2板框压滤机装置图Figure2.2Plateandframefilterpressdevicediagram2.2.3底泥脱水指标的测定方法2.2.3.1过滤比阻过滤比阻（SRF）是表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。求此值的作用是比较不同的污泥（或同一污泥加入不同量的混合剂后）的过滤性能。过滤比阻愈大，过滤性能愈差[56]。SRF采用公式2.3计算：(2.3)式中：P——过滤压力，Pa；A——过滤面积，m2；b——布氏抽滤实验的t/V对V作线性图的斜率；μ——滤液黏度，Pa·s；ω——单位体积滤液产生的滤饼质量比阻的基本测试步骤如下：准确量取100mL底泥，倒入布氏漏斗（Φ=70mm）中，开动真空泵，调节真空压力维持0.08MPa至时开始计时，每隔一定时间（10s），记下计量管内相应的滤液量，一直过滤至真空破坏（如真空长时间不破坏，则30min
【参考文献】
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本文编号：2872556
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