生物沥滤法对城市污泥中重金属去除及其对污泥脱水性能影响的研究

摘要

近年来随着我国城市和工业发展脚步的加快，城市生活和工业用水量日益增多，这必然导致大量污水产生。为解决生活污水和工业生产废水对环境的污染问题，各城市大量建造污水处理厂。截至2016年，我国累计建成污水处理厂3900多座，污水厂运行过程中会产生大量的剩余污泥。城市剩余污泥具有含水率高、体积庞大、污染物难以控制等特性，处理不当还会导致环境二次污染。因此污泥安全有效的处理处置越来越受人们的关注，开发一种经济有效的污泥处置技术对我国未来污水处理的发展具有非常重要的现实意义。降低污泥重金属以及改善污泥脱水性能是污泥处理和处置中重点解决的问题，降低污泥中重金属污染风险可以促进污泥土地利用的进程，改善污泥脱水性将会减轻后续污泥处理的强度，同时节省污泥运输费用。 本研究以苏州市高新区某污水厂的剩余污泥为研究对象，对取回的污泥性质分析可知该污泥有机质含量高，总氮和总磷含量丰富，具有较高的农用价值。但污泥中Cu、Zn、Cr、Ni含量较大，且污泥含水率高，絮体松散属于难脱水污泥。因此该污泥在土地利用之前必须对重金属Cu、Zn、Cr、Ni的含量进行削减，使其含量达到我国农用污泥重金属控制标准值，同时调理污泥脱水性能，以便于污泥后续的处理处置。研究结果表明采用生物沥滤处理技术可以有效降低污泥中各重金属含量，其中投加复合底物FAS+S0的实验组污泥沥滤效果最佳，污泥中Cu、Zn、Cr和Ni去除率分别可达86.7%、88.2%、76.2%和65.0%，沥滤结束时污泥中 Cu、Cr、Ni含量分别为：78.61 mg/Kg、69.05mg/Kg、28.72 mg/Kg，均在GB4284-84《农用污泥中污染物控制标准》酸性土壤执行标准以内，重金属 Zn含量为720.37 mg/Kg达到碱性土壤执行标准。此时污泥的离心脱水率为89.5%，污泥比阻值由原污泥的1.51×1013m/Kg下降为0.46×1013m/Kg，污泥脱水性能得到明显改善。 本文选用硫酸亚铁铵（FAS）、硫酸亚铁（FS）、单质硫（S0）作为生物沥滤底物。从取回的污泥样品中制备出嗜酸性硫杆菌接种物用于沥滤实验，重点考察底物种类和投加量对污泥生物沥滤效果的影响。研究还发现，经生物沥滤后污泥中重金属Cu和Zn的稳定性均有所提高，重金属的生物有效性下降。但各实验组污泥中TN、TP含量均有不同程度的损失，其中单一底物中FAS对污泥中总氮和总磷的流失影响最小，沥滤后污泥中剩余的TN和TP的含量分别为21.20g/Kg，14.31g/Kg。因此利用生物沥滤法处理污泥时应综合考虑重金属的溶出效果、污泥脱水性的改善情况以及污泥中养分的流失情况。根据污泥的具体情况采用不同的底物，当处理的污泥中重金属含量较高时可利用复合FAS+S0获得较高的重金属去除率同时污泥的脱水性能也得到较大改善。但如果待处理污泥中重金属含量较低时可采用单一底物FAS保证污泥沥滤后重金属达标的前提下将污泥中TN，TP流失量降到最低。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2重金属控制及脱水性能调理的研究现状

1.3生物沥滤技术概述

1.4本课题的研究目的和内容

1.5技术路线

第2章 实验材料与方法

2.1实验试剂与仪器

2.2污泥样品与分析方法

2.3实验设计

第3章 污泥性质分析与接种物的制备

3.1污泥样品性质分析

3.2接种物的驯化与富集

3.3本章小结

第4章 底物种类和投加量对生物沥滤效果的影响

4.1底物种类和投加量对污泥pH值和ORP值的影响

4.2底物种类和投加量对污泥重金属溶出效果的影响

4.3底物种类和投加量对污泥离心脱水率的影响

4.4底物种类和投加量对污泥比阻的影响

4.5本章小结

第5章 沥滤后污泥重金属形态及养分变化情况

5.1沥滤前后污泥重金属形态变化

5.2污泥中总氮、总磷的变化

5.3本章小结

第6章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

图 表 目 录

致谢

作者简历

攻读硕士期间发表的论文