城市污水污泥重金属去除与污泥农用资源化试验研究

【摘要】：随着当今世界人口快速增长和经济的迅速发展，环境污染问题日益严重。各城市污水处理厂的大量兴建，有效缓解了城市生活污水和工业废水对环境的污染。但污水处理过程中产生的大量污泥很容易对环境造成二次污染，由于污泥中含有丰富的氮、磷、钾等营养元素，其资源化农用已经成为当今研究的热点，但污泥中重金属元素已成为制约污泥资源化农用的关键因素。许多学者针对如何减少和降低城市污泥中重金属毒害作用展开了广泛的研究，但系统性、经济性和实用性还达不到要求。因此对城市污泥进行重金属去除方法和资源化农用的系统研究，就显得有十分重要的意义。本文以桂林市污水处理厂的污水污泥作为试验对象，以有效去除和降低城市污泥中有毒有害重金属元素为目的，以污泥的资源化农用作为研究的最终手段，从生物、化学和电化学处理三个方面对污泥中重金属的去除进行了分析研究。 本文对桂林市城市污泥的成分和化学性质作了详细分析，得出桂林城市污泥完全符合污泥资源化农用的营养物质要求。同时对桂林城市污泥中各重金属元素的化学形态分布情况进行了详细测定，对重金属的生物毒性作了评述，为进一步采用不同方法去除污泥中重金属提供了基础。通过对污泥中重金属的化学形态分析得出，桂林市污泥中大多数元素以稳定性较好的硫化物及有机结合态、残渣态形式存在，通过适当的处理后可以安全地加以资源化利用。 试验得出：微生物方法更能有效地去除污泥中的重金属离子。重金属元素的去除除与pH值有关外，微生物的代谢、吸附等特性也可以大大促进污泥中的重金属形态的转变和促使重金属元素的溶出。同时对硫和硫酸亚铁盐作基质时最佳的投配比进行了讨论，得出硫作基质时投配比分别为3g/l最佳。在污泥接种时，去除污泥中重金属离子可以达到较好的效果，且有利于淋滤周期的缩短。试验首次证实，硫酸亚铁盐作基质时在曝气条件下可以不需预酸化，也可以达到较好的处理效果。 论文系统地比较了不同的酸剂处理污泥中重金属的效果，得出不同酸剂对不同的重金属元素的去除效果存在一定差异。重金属元素不同，其最佳的处理环境也不同；pH值越低，重金属元素的去除效果越好，氧化剂可对污泥中部分重金属的去除有较好的促进作用。通过试验，对桂林市的部分超标污泥采用2%H2O2和10%HCl处理后效果更好，完全能满足我国农用污泥中重金属含量标准的要求。 本文对电化学法去除污泥中重金属进行了探索，采用高电压和高电流更能有效去除金属离子。首次针对污泥处理设计了污泥区与重金属回收区分离的处理装 WP=6 置，在极液与污泥交界面设置隔膜，避免重金属元素重新发生沉积的可能，在通电4h左右，对污泥中重金属有较好的去除效果。 文中也对不同方法的经济性进行了比较，采用微生物处理污泥中的重金属，所需费用约为1.04元/ m3，采用化学方法时，用2%H2O2和10%HCl的处理费用为6.03元/ m3，而采用电化学方法每处理1吨污泥需耗电费4.4元。并得出了目前的最佳处理方法为微生物法。 利用城市污水处理厂的污泥经处理后制成的有机复混肥对水稻等作物有较好的增产效果，肥效优于市场上同水平的其它有机复合肥，表明污泥资源化利用具有较好的前景。同时不会造成水稻的稻谷和稻茎中重金属元素含量的增加，因此，尽管在污泥中含有一定量的重金属，但经过处理后在水稻种植中施用是安全的。但须重视部分重金属As、Pb、Zn在土壤中富集作用。