污水污泥中污染物浸出影响因素研究

摘要

污水污泥是污水处理后的产物，随着污水处理厂的不断建成、污水处理能力的不断提高，污水污泥的产生量也越来越多，同时，对含有大量水分和污染物的污水污泥的处理处置难度也越来越大。对于一些靠海的国家和地区，污泥投海曾经也是一种方便而经济的处理方法，但这种方法最后被禁止使用，其关键原因是污泥中的污染物会危害海洋生态系统。海洋环境里污泥中污染物的浸出受不同影响因素的影响，目前缺少该领域全面的基础研究，因此，有必要研究各种影响因素对污泥中污染物浸出的影响，具有一定的生态价值。
　　本课题研究在海水环境中，pH、温度、盐度、微生物活动、氧化还原电位5种影响因素对上海7个污水处理厂污水污泥中污染物浸出的影响，对该领域的基础研究进行补充，完善海洋中污水污泥污染物浸出的相关数据，为保护海洋生态环境提供理论依据。主要结果如下：（1）7个污泥样品的含水率在68.5％和81.7%之间；TN和TP的变化范围分别是3.80%~6.84%和0.052%~0.19%；TOC含量在12.2%和21.8%之间，其中S2的TOC含量最高；VSS/SS范围在47%~70%之间；AVS含量在30.2 mg·kg-1到3760 mg·kg-1之间，且AVS含量与他人研究结果相比非常高；
　　（2）Zn和Cu在所有污泥样品中含量都比较高，之后依次是Pb、As、Cd和Hg；S2、S5和S4样点中重金属总量较其它4个样品高，之后是S6、S3和S7，S1的重金属总量最低，接纳废水中较高的工业废水比例是污水污泥中重金属总量较高的最主要原因；
　　（3）Cd由于水溶态、可交换离子态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态四者的含量占70%以上而最易释放到水相中；Zn的不稳定形态所占比例在20%到50%之间，具有较强的迁移性；Cu在硫化物及有机结合态中的含量最高，其次是残渣态，两者所占比例达90%以上，迁移性较差；Pb、Hg、As主要存在于残渣态中，在环境中的迁移性最差；（4）参照CEN/TS14429:2005研究pH对污泥中污染物浸出的影响发现：Zn、Cd和As在酸性和碱性条件下浸出量较高，中性条件下较低；Cu在碱性条件下的浸出量明显比酸性条件高；分别在酸性条件和碱性条件下有明显的Hg和Pb的浸出；污泥中DOC的浸出量均随pH的升高而增高；仅 AVS含量最高的S7有较高的DS浸出，且浸出量随着pH的升高而降低；
　　（5）采用改进的HJ557-2010水平振荡法研究温度对污泥中污染物浸出的影响，结果发现：Zn和Hg的浸出量随温度的升高而增高，但Hg的浸出量变化较小；Cu、Cd、Pb、As的浸出量随温度升高变化不大，在中偏低温或中温（14.5℃或21℃）浸出量略高；DOC浸出量在21℃下最低；中温和中偏高温（21℃和30℃）时DS的浸出量较高；
　　（6）采用改进的HJ557-2010水平振荡法研究盐度对污泥中污染物浸出的影响，结果发现：Zn的浸出量随盐度的升高而降低；Cu、Pb浸出量随盐度升高变化不大，均在盐度5.5和10.5时略高，之后随盐度升高而降低趋于平衡，在盐度30.5时又略有增高；Cd仅在盐度5.5和30.5时有浸出；As、Hg浸出量随盐度变化不大，As在盐度20.6时略高，Hg在盐度15.2时略高；DOC的浸出量随盐度升高总体趋势为先增高后降低，在盐度20.6时最高，盐度30.5时最低；DS浸出量随盐度升高而增高，且S3的DS浸出量在7个污泥中最高；
　　（7）参考C. Lors等给出的实验方法，采用改进的HJ557-2010水平振荡法进行连续振荡，研究微生物活动对污泥中污染物浸出的影响，结果发现：Zn、Cu、Hg的浸出量总体上表现为灭菌高于未灭菌；Pb、Cd的浸出量总体上表现为未灭菌高于灭菌；对于 As而言，只有未灭菌的S1和灭菌的S1、S5、S6有浸出，且灭菌的浸出量高于未灭菌；DOC的浸出量基本上表现为灭菌高于未灭菌；除S4外，其余地点污泥浸出的DS量均为灭菌高于未灭菌；
　　（8）参照P. Kelderman等提出的实验方法主要研究氧化还原电位对污泥中重金属形态的影响，结果发现：随着氧气的进入，污泥泥水混合液的Eh并不是一直上升，而是会下降，甚至降到低于初始Eh值；除Cd和Pb外，其余4种重金属的形态随Eh的升高变化不明显，且Cd的形态变化表现为S1-S3相似、S4-S6相似，Pb亦是如此；随着Eh的升高，Cd和Pb的水溶态加可交换离子态含量也会增高。
　　综上所述，将污泥灭菌、升高氧化还原电位以及不管污泥所处的海水pH环境、季节、海域盐度如何，污泥都会对海洋造成威胁，应引起注意。

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引言

第一章 概述

1 污水污泥

2 污染物的浸出影响因素

3 浸出实验方法

第二章 污水污泥中常规指标和重金属

1 污水污泥中常规指标

2 污水污泥中重金属总量与形态分析

3 小结

第三章 pH对污水污泥中污染物浸出的影响

1 实验材料与方法

2 结果与讨论

3 小结

第四章 温度对污水污泥中污染物浸出的影响

1 实验材料与方法

2 结果与讨论

3 小结

第五章 盐度对污水污泥中污染物浸出的影响

1 实验材料与方法

2 结果与讨论

3 小结

第六章 微生物活动对污水污泥中污染物浸出的影响

1 实验材料与方法

2 结果与讨论

3 小结

第七章 氧化还原电位对污水污泥中污染物浸出的影响

1 实验材料与方法

2 结果与讨论

3 小结

第八章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间科研工作情况

致谢