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利用剩余污泥处理重金属废水的研究

刘贵镇  
【摘要】: 随着工农业生产的迅速发展和城市化进程的加快,大量重金属离子排放到环境中,使水污染问题越来越严重,引起环境和生态恶化。作为污水生化处理产物的剩余污泥,其产量急剧增加,一方面任意堆放占用大量土地并可能造成二次污染,另一方面污泥中的大量有益成分不善加利用又造成资源浪费。 生物吸附法作为新兴的一种水处理方法,以其原料来源丰富,品种多,成本低,吸附设备简单,易操作,速度快,选择性好,尤其是使用生物吸附剂处理低浓度重金属废水去除效果好,并且可以回收贵重金属等特点,引起了国内外大量研究人员的重视,具有广阔的发展前途和应用前景。利用剩余污泥作为生物吸附剂吸附含重金属废水,特别是重金属浓度低于100 mg/L的废水,达到以废制废的目的。 本课题研究了利用剩余污泥处理重金属废水,在pH值、吸附时间、污泥投加量、温度、重金属离子初始浓度和预处理等方面研究了剩余污泥的生物吸附性能,并对剩余污泥进行了SEM、FT-IR及重金属形态分析,初步揭示剩余污泥去除重金属机理。研究结果表明: (1)废水的初始pH值是影响剩余污泥吸附Cr(Ⅵ)的重要因素,适宜pH值为1.0~2.0;吸附是一个快速过程,适宜吸附时间为30 min;在pH值为1.0,污泥投加量为8 g/L,30℃吸附30 min,对50 mg/L Cr(Ⅵ)废水的去除率可达99.65%;在20~60℃污泥吸附不受温度影响;用Langmuir和Freundlich等温吸附模型描述了污泥对Cr(Ⅵ)的吸附结果;剩余污泥经强酸、强碱以及有机溶剂预处理后,Cr(Ⅵ)的去除率均在99%以上。扫描电子显微镜(SEM)显示吸附前后污泥的形貌变化不明显,能谱仪(EDS)分析显示污泥中元素含量发生变化。剩余污泥经FT-IR分析,-COOH,-OH和-NH_2等活性基团参与了废水中Cr(Ⅵ)的去除。 (2)剩余污泥对重金属废水中Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cr(Ⅵ)有良好吸附效果,且吸附是一个动态快速的过程。温度不影响污泥吸附重金属,而pH值、污泥投加量影响显著,剩余污泥对Cr(Ⅵ)的吸附性能高于Cu~(2+)和Ni~(2+)。 (3)连续试验考察了废水初始浓度和pH值在不同时间内对去除率的影响。浓度越大,去除率越低,随着时间的延长,出水浓度逐渐上升。低pH值有利于Cr(Ⅵ)的去除。 (4)Cr(Ⅵ)的浓度可通过Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)间的氧化还原反应及Cr(Ⅵ)的吸附得到降低。Cr(Ⅲ)的去除主要是形成氢氧化铬沉淀与胞外聚合物的吸附以及向细胞内的转移。剩余污泥生物吸附剂对Cr(Ⅵ)产生了还原作用,生成了大量的Cr(Ⅲ)。吸附后剩余污泥中铬的形态分布比较一致。


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