剩余污泥重金属脱除及资源化利用新工艺

摘要

污泥具有含水率高,产量大,有机物含量高等特点,易发生厌氧降解,易腐败及产生恶臭,也含有多种有毒、有害重金属物质及难降解的大分子有机物,以及大量的致病微生物、寄生虫卵等。因此,若污泥得不到妥善处理,必将对生态环境和人类造成危害。
　　国内外主要的污泥处理处置方法:填埋、土地利用、焚烧和投海等。这些方法在某些方面均存在不足之处,如填埋处理周期较长,并且需占用大量的土地资源;污泥焚烧则处理费用较高,处理设施投资也较大;而若将污泥直接土地利用,则由于污泥中含有的致病微生物、寄生虫卵和重金属等有害物质会随雨水径流入土壤,将对土壤环境造成污染等等。而从资源化利用的角度而言,污泥中含有大量的可利用有机物、植物营养元素(N、P、K、Zn、Ca等)等,传统污泥的处理处置方法显然忽视了其潜在的利用价值。实际上,通过合适的处理处置方法,污泥可得到有效的资源化利用。
　　本文中,首先对污泥进行了预处理,其目的是将大分子、难降解的有机物转化为小分子、易于生物利用的有机物,改善污泥的特性,随后处理后的污泥用于养殖蝇蛆。养殖过程中,由于生物富集作用,污泥中的重金属进一步得到脱除。蝇蛆处理后的污泥中的重金属含量若达到农用标准,可用作肥料。
　　试验中,分别采用Fenton试剂与厌氧发酵的手段对污泥进行了预处理。结果表明,Fenton试剂预处理污泥的最佳试验条件为:过氧化氢用量为3.5％、醋酸用量为3.5%、七水硫酸亚铁投加量为1%、温度为95℃、液固比为1:1、反应时间为45min,此时污泥脱水率为67.5%,污泥中Zn、Ni、Cu、Cr和Pb去除率分别为45.6%、42.9%、36.8%、28.6%和14.5%,处理后的污泥臭味大大减弱,且硫化氢与氨气的自然释放量较低。厌氧发酵污泥进行不完全的厌氧发酵过程,其最佳试验条件为:室温为25℃~30℃、碳酸钙粉末用量为1.2%、发酵时间为7d,在此条件下能取得较好的养蛆效果。
　　经Fenton预处理后的污泥用于养蛆,其最佳试验条件为:含水率75%~80%,温度为30℃~35℃,接种蝇蛆卵量为5g/10kg原污泥;得到蝇蛆量为1198g/10kg原污泥,且其蛆粪污泥与经Fenton预处理后的污泥中养分含量与重金属含量都符合NY(525-2002)和GB(4284-1984)中的规定值,可用作肥料。
　　经厌氧发酵预处理后的污泥用于养蛆,其最佳试验条件为:含水率75%~80%,温度为30℃~35℃,接种蝇蛆卵量为6.5g/10kg原污泥;得到蝇蛆量为1422g/10kg原污泥。

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第1章 绪论

1.1 污泥的来源、分类

1.2 污泥的特性

1.3 污泥的环境危害

1.4 污泥处理现状及污泥资源化利用

1.5 污泥中重金属去除技术

1.6 蝇蛆特性及研究利用

1.7 本文的研究意义及内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验样品

2.2 试验仪器与试剂

2.3 养蛆试验方法

2.4 分析方法

第3章 污泥预处理

3.1 污泥化学法快速预处理

3.2 污泥厌氧发酵法预处理

3.3 本章小结

第4章 预处理后的污泥养蛆

4.1 探索污泥厌氧发酵效果

4.2 不同预处理后的污泥养蛆的试验研究

4.3 本章小结

第5章 处理后的污泥用作肥料

第6章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要的科研成果