城市污水处理厂污泥重金属污染及处理研究

朱周涛

摘要；当前人类日益关注生活周遭的环境质量问题,因此污水处理厂中污泥的处置问题也开始进入了社会大众的视线,因为污水中成份都相当复杂,特别是污水中的有色重金属,人们一旦对污水处置得不合理,非但会对周遭自然环境产生巨大影响,而且还会危及人们的身体健康,因此本文主要经过调查剖析中国全国多个都市污水处理厂污泥中有色重金属(Cu、Cr、Pb、As和Cd等)的污染情况和特性,阐述了其对生态环境的影响,并探讨了一些可行性较大的污水处理办法。

关键词:污泥;重金属污染;处理方法;

引言

经济在得到了发展的今天,民众生活水平也在不断的提高,对自身的生活环境和城市建设需求也愈来愈高,特别是对污水质量的问题尤为关注,在中国城市的污水处理工作中,城市污水处理厂就起到了很大作用。污水处理厂在城市水污染当中,发挥着很大的作用。近些年来,由于中国重工业的蓬勃发展和城市生活污染物的大规模释放,使得当前水污染中的污泥重金属的浓度越来越来越高。

一、城市污水厂污泥重金属特点

1.1重金属种类

经城市废水处理厂污泥检测分析,经过污水处理后所形成的城市污水重金属,大致为铜、锌、铅、钴、镉、锰、汞、砷等八种。

1.2土壤重金属浓度

对某污水处理厂所选取的废水样本进行检测分析,污水中重金属浓度经常超过了土壤重金属浓度的限值几倍,甚至是数百倍。其中,以镉、铜、锌等为污水中的首要重金属单质,经常超过了当地土壤背景限值的100-200倍。如,金属铜一般在有机熔融态和残留状态中;而重金属铅则一般在离子交换吸附态和残留态中出现。镉则一般出现于有机熔融态、残留态和铁锰氧化钛中出现。

1.3重金属变化

污水处理厂污泥的重金属浓度变化与污泥来源和处置方法之间存在着联系,因此各个地方污水处理厂的污泥重金属检测结果也不尽相同。且,污水中的pH值与镍、铅、铜和锌含量变化呈现明显的负相关,而全磷和铜、锌则呈现明显的正相关性。

二、污泥重金属含量的影响因素

城市污水处理厂污泥的有色重金属含量分数要受许多条件的影响,比如污水处理厂进水环境、土壤的重金属类型、污水处理数量、污水处理方式等各种因素的共同作用。

2.1进水环境

研究表明目前国内外的各级污水处理厂在处理污水后,其进水来源大部分为城乡居民生活用水以及工厂生产的工业废弃物,另外尚有小部分雨水。而其中,大部分的重金属污染源来自于工业生产废弃物,包括了含有Cu、Cr、Pb、污蔑、Cd污水的矿山、电子工业以及电镀和冶金等产业单位和部门。

2.2废水中重金属的存在形式

针对于污泥重金属而言,它一般都会有可交换状态、结合状态以及残渣状态等多种形式,而不同的物理化学形式对处置的难度也有不同程度的影响。

2.3污水处理技术

污水中的重金属环境影响因子较多,其中最主要的环境影响因子为处理厂的容量、处置效率和污水占比等。

另外,由于不同的污水处理厂所使用的污水处理技术不同,以及操作方法不同,也会影响到污水的重金属含量等级。常规的活性污泥法、A2/O方法等对污水中不同的重金属除去效果也不同。另外,在污水处理厂的操作流程中,pH值和水温变化也可能对除去工艺造成干扰,如影响元素的吸收、离子交换等。

三、城市污水处理厂污泥中的重金属污染物处理办法

3.1电动力学修复法

在固液象学系统中,电动力学的技术利用插入金属电极,使被污染的土壤介质在电流影响下产生电荷梯度,然后再利用直流电场产生的电动作用,使土壤中重金属转移至阴极处,从而进行土壤的重金属处理。本工艺结合了土壤学、环境工程学等专业技术,在污水介质中注入直流电压,使之产生电荷梯度,从而使溶剂中的所带电荷沿反向电极运动,从而进行介质回收与处置,同时完成对不同溶质样品的处理,进而实现净化目标。介质中的物质在强电场作用下进行自由流动,其运动机理主要包括电子移动、电渗流等。这里,电迁移是指带电作业分子在介质溶液的影响下进行反向迁移,电渗流是指在介质微孔内的物质因受电场作用,或由于具有的带电双电层因受电场作用,而进行向带电导体表层迁移。是中国当前正在普遍应用的一种新型污泥与重金属处理技术,这种方法通过阳离子选择性膜的方法,进行有害物质的萃取与提纯。从中我们知道,污水的稳定状态环境中重金属的比偏大,若单纯采用电动力学的技术加以处理,结果并不理想。

3.2生物沥滤法

生物沥滤法是指在低微需氧或者陨磺的条件下,通过污水中的氧化硫硫杆菌类化合物,在其代谢过程的影响下,产生静电吸附的化学反应,从而导致污水pH值逐步降低,污水中保持吸附形态的不溶性重金属物质逐步从固相中溶出,并转变成可溶性分离,最后除去了污水中的重金属物质,从而取得了净效。但通常,生物沥滤工艺大多使用于充氧和陨磺的环境条件中,此工艺目前尚处在萌芽时期。但经过研究后发现,25℃为生物沥虑的最高工作温度,而20℃为经济运行低工作温度。要取得最理想的污水重金属物质除去效果,通常必须以pH值作为生物沥滤的终点。实验结果表明,和化工浸提技术比较,生物沥滤方法的操作时间比较长,而且其对除去污水中重金属物质的作用比较良好。而与其他技术相比,在除去污水中的重金属物质方面,生物沥滤方法耗酸量比较小,方法简便,而且操作时间也较短,除去效果理想,应用于污水处理行业。

3.3化学浸提法

浸提法是指把材料中的可溶性物质迁移到适当溶液中的方法,一般指能选择性溶解于矿石富集体中的矿物成分。化学浸提法通过增加污水的氧化还原电位和降低污水酸性程度,将污水中不溶状态的重金属转变成可溶性状态土壤的重金属分离方法,它同时也是化学提纯的重要基础。而控制土壤中重金属分解效果的重要因子就是pH。也可通过强螯合物质对有色重金属污染土壤的进行化学浸提法。强螯合物质如EDTA和NTA等,它能够络合重金属,使污水中稳定性较差的土壤中重金属离子转变为稳定性较好的可溶性金属液晶聚合物,利用固液结合分离方法从污水中除去土壤重金属。研究表明,每个被试的萃取剂都会萃取出一定的重金属,而萃取物的化学性质和含量、重金属的特性,以及物理化学状态都会影响污水中对重金属的祛除作用。

3.4植物提取法

植株萃取法,是指通过从多种重金属的富集植株吸取污水中的一个或是多个物质,特别是重金属物质后,将其迁移到植株的根部中,然后再将其茎叶摘除,并利用此异地方法进行污水中重金属物质的去除。经过研究后发现,植株对有机重金属的去除作用直接影响着重金属物质的形态结构。对不固定的有机重金属,植株吸附效果更高。目前报道的重金属超富集植物约有七百余种。由于植物萃取技术既没有直接干扰地表生物功能,也没有对地下水产生二级环境污染,而且有利于绿化环境保护,用最小的成本进行对污水和重金属的处理。所以,该方法已获得了许多发达国家的肯定并广泛地应用。但是,一般重金属的富集植株只富含一个或数个重金属,这直接制约植物萃取方法处置富含重金属污水的有效性。

结语

经过对污水样本的研究表明,由于污水中的重金属浓度一直很高,对周边的大气环境也造成了影响、影响到了人类的健康。所以,我们必须继续加强对中国城市污水处理厂污泥环境中的重金属污染现状及特点的研究和调查,建立健全污水处理处置系统,制订好污水处置的标准化措施,积极地在污水处置方面开展创新性研究,学习外国最先进的污水处理工艺,进一步推动中国对污水处置事业的开发,促进中国对大自然的改造。

参考文献

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