可控湿法氧化聚沉工艺对城市污泥中重金属的稳定化影响-论文.pdf

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1、第3l卷第1期环境化学Vo1．31，No．12012正1月ENVIRONMENTALCHEMISTRYJanuary2012可控湿法氧化聚沉工艺对城市污泥中重金属的稳定化影响彭韬何纯莲一李志光王贵超伏振宇(1．湖南农业大学理学院，长沙，410128；2．湖南师范大学医学院，长沙，410006)摘要采集了长沙市污水厂的剩余污泥(s。)和湿法氧化聚沉工艺处理的深度脱水污泥(s)，对比分析了处理前后污泥的形貌变化及重金属zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As的形态分布，初步探讨了重金属稳定化机理，对脱水污泥中重金属zn、cu、Pb、Cd、Hg和As进行了稳定性评估．结果表明，脱水污泥中重

2、金属的总量均低于我国污泥农用标准中的酸性限值，符合B级污泥泥质要求．处理后，污泥中zn、cu、Pb、Cd、Hg和As主要以硫化物有机结合态和残渣态(稳定态)存在，不稳定态在不同程度上向稳定态发生了转变，Cu、Hg的增幅最大，达21．1％．S中重金属的生物可利用性较s。都有显著的降低，平均降幅达73．1％，S：中重金属的生物可利用性顺序为：Zn>Pb>Cu>Cd>As>Hg．污泥经过湿法氧化聚沉工艺处理后，污泥中重金属zn、Cu、Pb、Cd、Hg和As得到了明显的稳定化，为污泥后续资源化、安全化提供了科学依据．关键词污泥，重金属，形态分布，稳定化．随着我国城市化进程的不断加快，污

3、水处理率不断提高，城市污泥的产量日益增加．由于城市污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等养分¨，因此，城市污泥可用作肥料和土壤改良剂．但是，在污水处理中，污水中50％一8O％以上的重金属通过细菌吸收、表面吸附以及与无机盐共沉淀等多种途径，浓缩在剩余污泥中，限制了污泥的资源化利用．研究表明，重金属的生物毒性在很大程度上取决于其存在的元素形态，元素总量已经不能很好地衡量其化学活性、迁移性及最终对生态系统或生物有机体的影响J．因此，研究城市污泥中重金属的化学形态分布并对其稳定性作出评价具有重要的现实意义．污泥经过稳定化处理能够将重金属转化为难溶或不溶态，降低重金属的生物活性．本课题组所

4、采用的湿法氧化聚沉工艺处理剩余污泥，即利用物理化学方法，加入破膜导向剂，经湿法导向氧化作用，进行可控破膜，在加入聚沉剂进行可控聚沉，经板框压滤机压滤深度脱水，可使含水量超过90％的污泥一次性处理至含水量5O％以下，实现了污泥的减量化、无害化．本文对经湿法氧化聚沉工艺处理的深度脱水污泥和未处理的剩余污泥进行了电镜扫描(SEM)分析并对重金属的形态分布进行对比分析，对经湿法氧化聚沉工艺处理的深度脱水污泥中重金属的稳定性作出了评估，以期为城市污泥安全化、资源化后续处理提供数据参考．1材料与方法1．1实验仪器和材料实验仪器：(TAS一986)原子吸收分光光度计(北京普析通用有限责任公司

5、)，(JSM-6380LV)电镜扫描仪(日本株式公社)，DKZ系列一电热恒温振荡水槽(上海一恒科学仪器有限公司)，PHS一3B型pH计(上海精科仪器厂)，LXJ．1I．低速离心机(上海医用分析仪器厂)．污泥样品：剩余污泥(S)取自长沙市污水处理厂浓缩池，呈黑褐色，稍有臭味，pH=7．00．脱水污泥(S，)为经过湿法氧化聚沉法技术处理后深度脱水而得，呈黑褐色块状，无臭味，pH=6．44，含水率为2011年5月1日收稿．国家自然科学基金(2l176063)；湖南省科技厅(201Osl(3012)；长沙市科技局重点项目(K1001023-31)；湖南省科技厅重点项目(2010CK20

6、03)；长沙市科技局科技计划项目(K1004033—11)资助．{}通讯联系人，Tel：13874801689；E—mail：chunlianhe68@163·com1期彭韬等：可控湿法氧化聚沉工艺对城市污泥中重金属的稳定化影响49．51％，自然风干磨碎，过100目尼龙筛，装入玻璃瓶阴凉干燥处待用．实验所用药品均为分析纯，水均为去离子水．1．2城市污泥中重金属zn、Cu、Pb、cd、Hg和As的全量消解和形态分析采用王水+高氯酸法_5对样品进行全量消解，称取适量样品置于50mL小烧杯，加入提前30min配制的王水4mL，盖上表面皿，用电热板低温加热至近干，加入1．5mL高氯酸，

7、加热至冒白烟，再加1mL高氯酸，加热至近干，冷却，用适量的去离子水洗涤烧杯内壁和表面皿，加热至近干，1％HNO温热溶解，过0．45m滤膜于25mL容量瓶，1％HNO定容．污泥及提取液中zn、cu、Pb和cd重金属均采用原子吸收分光光度法测定，Hg采用双硫腙法测定，As采用二乙基二硫化氨基甲酸银分光光度法测定．设置3个平行样，结果以算术平均值表示．对于污泥中重金属的形态提取，本文采用大多数研究者认可的Tessier五步法J，浸提方法为取泥样2份，装入100mL塑料离心管进行分步提取．(1)金属