城市污泥生物沥滤过程中重金属Zn、Cu和Pb形态转化规律研究

摘要

污泥中的大量有毒有害重金属限制了污泥的土地利用。污泥生物沥滤能有效去除污泥中的重金属。沥滤过程中重金属形态的分布与迁移转化对重金属沥出机制有着重大意义。因此，本文通过对比分析不同沥滤对象（城市污泥、土壤和河流底泥），同一污水处理工艺不同处理单元污泥（初沉污泥、好氧活性污泥、厌氧活性污泥和二沉污泥）和不同底物（S0、Na2S2O3和FeSO4.7H2O）城市污泥生物沥滤这三种情况下的重金属形态分布与转化规律，为生物沥滤重金属沥出机制提供有用的理论依据。
　　城市污泥、土壤和河流底泥三者的生物沥滤对比试验表明，生物沥滤能有效去除污泥、土壤和底泥中的重金属的同时也流失部分营养成分和有机质。污泥生物沥滤对重金属的沥滤效果最佳，但总养分（TN+TP+TK）和有机质损失率也最高。重金属Cu在生物沥滤中期（3-5d）沥出效果较好，而Zn和Pb则在沥滤后期（5-9d）。沥滤前，污泥中Zn以铁锰氧化物结合态为主，土壤和底泥中Zn则以残渣态为主。Cu和Pb在污泥中以硫化物及有机结合态为主，在土壤和底泥中则以残渣态和铁锰氧化物结合态为主。沥滤后的污泥、土壤和底泥中的重金属大部分呈现稳定状态。
　　不同处理单元污泥的生物沥滤试验表明，不同类型污泥可影响沥滤体系的酸化效果、胞外聚合物（EPS）中重金属含量以及重金属形态转化。二沉污泥沥滤体系的酸化效果较好，但营养成分和有机质损失也较大。二沉污泥、初沉污泥和好氧污泥的EPS分别对Zn、Cu和Pb有较好的吸附能力，沥滤前期，EPS中更多的Zn和Cu松散存在于EPS的外层，而沥滤后期，则更多紧密存在于内层。沥滤前后Cu均以稳定的残渣态存在，而Pb和Zn则在不同污泥中的主要存在形态不一致。
　　不同底物（S0、Na2S2O3、FeSO4.7H2O）下城市污泥生物沥滤试验表明，相同投配比条件下，底物Na2S2O3的酸化作用较好于S0和FeSO4.7H2O。各沥滤污泥的 EPS中 Zn和 Cu含量先上升后下降，Pb-EPS含量变化则没有明显规律。LB-EPS态对Zn的吸附能力均强于TB-EPS态。原污泥中Zn、Cu、Pb分别主要以铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态、残渣态存在，沥滤后，重金属均以残渣态存在。以Fe2+为底物的污泥沥滤体系对硫化物及有机结合态重金属的滤出能力强于以还原硫为底物的污泥沥滤体系。

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第1章 绪论

1.1 我国城市污泥处理处置现状

1.2 污泥重金属研究分析

1.3 污泥生物沥滤研究概况

1.4 本论文的研究意义和研究内容

第2章 污泥、底泥和土壤中重金属生物沥滤效果比较研究

2.1 材料与方法

2.2 结果与讨论

2.3 结论

第3章 污水处理过程不同污泥生物沥滤过程中重金属形态变化研究

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 结论

第4章 不同底物城市污泥生物沥滤过程中重金属形态转化研究

4.1 材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 结论

第5章 结论

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

个人简历、研究成果及发表的学术论文

致谢