污泥中重金属去除方法浅析
《2024年我国沿海地区城镇污水处理厂污泥重金属污染状况及其处置分析》范文
《我国沿海地区城镇污水处理厂污泥重金属污染状况及其处置分析》篇一一、引言随着工业化的快速推进和城市化进程的加速,我国沿海地区城镇的污水处理厂在运行过程中产生了大量的污泥。
这些污泥中往往含有一定量的重金属,一旦处理不当,将对环境和人类健康构成潜在威胁。
因此,研究我国沿海地区城镇污水处理厂污泥中的重金属污染状况及其处置方法,对于保障环境安全和促进可持续发展具有重要意义。
二、我国沿海地区城镇污水处理厂污泥重金属污染状况1. 污泥中重金属的来源污水处理厂污泥中的重金属主要来源于生活污水、工业废水以及大气沉降等。
其中,生活污水和工业废水是污泥中重金属的主要来源,尤其是铅、锌、镉、铬等重金属在污泥中的含量较高。
2. 污染状况分析沿海地区城镇污水处理厂污泥中的重金属污染状况因地区、行业、季节等因素而异。
总体来看,部分地区的污泥中重金属含量超过了国家相关标准,尤其是铅、镉等重金属的含量较高,对环境和人类健康构成了潜在威胁。
三、污泥中重金属的处置方法1. 物理化学法物理化学法是一种常见的污泥中重金属处置方法,包括沉淀法、氧化还原法、吸附法等。
这些方法可以有效地降低污泥中重金属的含量,但需要消耗大量的化学药剂,且可能产生二次污染。
2. 生物法生物法是一种环保型污泥中重金属处置方法,包括生物吸附、生物积累、微生物还原等。
这些方法利用微生物或植物对重金属进行吸收、转化和固定,具有成本低、效果好、无二次污染等优点。
3. 资源化利用资源化利用是一种将污泥中的重金属转化为有用资源的方法,如从污泥中提取金属、制备复合肥料等。
这种方法不仅可以降低污泥中重金属的含量,还可以实现资源的循环利用。
四、不同处置方法的优缺点分析1. 物理化学法虽然可以有效地降低污泥中重金属的含量,但需要消耗大量的化学药剂,可能产生二次污染,且处理成本较高。
2. 生物法则具有成本低、效果好、无二次污染等优点,但需要较长的处理时间和适宜的处理条件。
3. 资源化利用可以实现资源的循环利用,降低处理成本,但需要技术支撑和政策支持。
污水处理中的重金属去除和资源回收
污水处理中的重金属去除和资源回收随着工业化和城市化的快速发展,污水处理成为解决环境污染问题的重要手段之一。
其中,重金属的去除和资源回收是污水处理过程中的关键环节。
本文将就污水处理中的重金属去除和资源回收进行详细探讨。
一、重金属的污染和危害重金属是指相对密度大于5g/cm³的金属元素,如铅、铬、汞等。
它们可以通过工业废水、农业农药使用、生活废物等途径进入水体,造成水环境污染。
重金属对人体和环境都具有严重的毒性和潜在危害,长期暴露于重金属污染环境下会引发多种疾病,如癌症、神经系统损伤等。
二、重金属去除的方法1. 化学法化学法主要通过添加适当的化学物质,实现与重金属离子的沉淀反应。
常用的化学物质包括氢氧化铁、硫化钠等。
这些物质与重金属形成沉淀,达到去除的目的。
然而,化学法存在反应速度慢、化学剂成本高、产生大量污泥等缺点。
2. 生物法生物法是利用微生物对重金属进行生物吸附、生物还原和生物沉淀等作用。
常用的生物方法包括活性污泥法、微生物固定化技术等。
相较于化学法,生物法具有工艺简单、成本低、废物产量少等优势,被广泛应用于污水处理中。
三、重金属资源回收的途径1. 资源化利用重金属可以通过适当的处理和提纯,转化为具有经济价值的产品。
例如,废水中的金属离子可以通过电解沉积技术,制备成金属材料或电子元件。
这种方式将废物转化为资源,实现了重金属的回收利用。
2. 物理化学回收物理化学方法包括吸附、离子交换、溶剂萃取等技术,可将污水中的重金属离子从废水中分离出来,再进行固体废物处理。
这种方式可以从源头上实现重金属的回收,减少对环境的污染。
四、重金属去除和资源回收的挑战与展望1. 技术挑战重金属去除和资源回收技术仍面临着工艺精细化、运行稳定性等方面的挑战。
科研人员需要不断改进和优化现有技术,提高重金属去除效率和资源回收利用率。
2. 法规支持政府和相关部门应加大对重金属污染治理的法规支持和政策引导,提供资金和技术支持,推动相关行业进行科技创新和产业升级,加速重金属去除和资源回收的进程。
污水处理如何去除重金属
污水处理如何去除重金属在当今社会,随着工业的快速发展和人类活动的日益频繁,污水中重金属的污染问题日益严重。
重金属具有毒性、不可生物降解性和在生物体内积累的特性,对生态环境和人类健康构成了巨大威胁。
因此,有效地去除污水中的重金属至关重要。
首先,我们来了解一下常见的重金属污染物有哪些。
常见的重金属包括汞、镉、铅、铬、砷、镍等。
这些重金属可能来自于工业废水,如采矿、冶金、化工、电子等行业;也可能来自于农业活动中的农药和化肥使用,以及城市污水中的废旧电池、电子产品等。
那么,污水处理中去除重金属的方法有哪些呢?化学沉淀法是一种常用的方法。
通过向污水中添加化学试剂,使重金属离子形成沉淀而从溶液中分离出来。
例如,加入氢氧化钙可以使铅、镉等重金属形成氢氧化物沉淀;加入硫化钠可以使重金属形成硫化物沉淀。
这种方法操作相对简单,但可能会产生大量的沉淀污泥,需要进一步处理。
离子交换法也是一种有效的手段。
利用离子交换树脂上的可交换离子与污水中的重金属离子进行交换,从而达到去除的目的。
离子交换树脂具有选择性,对于某些特定的重金属离子具有较好的去除效果。
不过,离子交换树脂需要定期再生,成本较高。
吸附法在重金属去除中应用广泛。
常见的吸附剂有活性炭、沸石、黏土等。
这些吸附剂具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构,能够吸附污水中的重金属离子。
活性炭吸附能力强,但价格较高;沸石和黏土价格相对较低,但吸附容量可能有限。
膜分离技术是一种较为先进的方法。
包括反渗透、纳滤、超滤等。
膜可以选择性地让水分子通过,而阻止重金属离子的通过,从而实现分离和去除。
然而,膜分离技术的设备投资和运行成本较高,膜容易受到污染和损坏。
电解法通过电解过程使重金属离子在阴极上还原沉积,从而达到去除的目的。
这种方法对于浓度较高的重金属废水处理效果较好,但能耗较大。
生物处理法是一种具有潜力的方法。
利用微生物的代谢作用或植物的吸收作用来去除重金属。
例如,某些微生物可以将重金属离子转化为低毒性的形态;而特定的植物,如凤眼莲、芦苇等,能够吸收污水中的重金属。
污水处理中的重金属去除与治理
重金属污染的土壤可能导致农产品中重金属含量超标,对人体健 康造成危害。
对生物的影响
生物毒性
重金属对生物体具有明显的毒性作用,可导致生物体 死亡或产生生理障碍。
生物变异
重金属可能导致生物遗传物质变异,产生基因突变等 问题。
生物行为异常
重金属可能导致生物行为异常,如水生生物游动困难 、鱼类行为失常等。
治理效果
经过治理后,该污水处理厂出水中的重金属浓度达到国家排放标准 ,有效地保护了周边水体和生态环境。
经验教训
传统沉淀法对于某些重金属去除效果不佳,需要进一步改进处理工艺 。
某工业园区重金属治理案例
案例概述
某工业园区采用活性炭 吸附法去除重金属,通 过活性炭的吸附作用将 重金属从污水中去除。
治理效果
电化学法
总结词
利用电化学反应将重金属离子从污水中去除。
详细描述
电化学法是一种新兴的重金属去除技术,通过电解或电沉积等电化学手段,使重金属离子在电极表面 发生氧化还原反应或沉积反应,进而从污水中去除。该方法操作简单,适用于低浓度重金属污水的处 理,但能耗较大,且可能产生二水处理中的重金属去除与 治理
汇报人:可编辑 2024-01-04
目录
• 污水处理中的重金属来源 • 重金属对环境的影响 • 重金属的去除技术 • 重金属治理现状与挑战 • 重金属治理的案例分析
01
污水处理中的重金属来源
工业废水排放
工业生产过程中使用的各种原 材料、辅助材料、中间产品和 成品等,都可能含有重金属。
治理效果
这些新型技术对于重金属的去除效果较好,且具有较高的处理效率,为
重金属治理提供了新的解决方案。
03
经验教训
污水厂污泥中重金属脱除技术及污泥特性变化的研究
污水厂污泥中重金属脱除技术及污泥特性变化的研究污水厂污泥中重金属脱除技术及污泥特性变化的研究摘要:近年来,随着城市化进程的加快以及工业化的发展,污水处理成为了一个重要的环境问题。
其中,污水厂产生的污泥中含有大量的重金属污染物,对环境和生物体造成了严重的危害。
本文通过对污水厂污泥中重金属的脱除技术进行研究,并探讨了脱除技术对污泥特性的变化。
1. 引言随着工业化进程的不断加快,重金属的排放量大幅增加,导致了环境问题的愈加严重。
重金属进入污水厂后,往往会富集在污泥中,若不进行适当的处理,会造成环境和生态的恶化。
因此,研究污水厂污泥中重金属脱除技术以及污泥特性的变化,有助于提高污泥处理效率,减少环境风险。
2. 污水处理厂污泥中重金属的来源和危害2.1 重金属的来源污水厂排放的废水中含有多种重金属元素,如铜、铅、镍、锌等。
这些重金属主要来自于工业废水和生活废水的排放,工业废水中的重金属含量往往更高。
2.2 重金属的危害重金属元素是一类化学性质很活泼的元素,即使以很低的浓度存在也会对环境和生态系统产生严重的危害。
当污泥中的重金属浓度超过环境标准时,会影响到土壤的肥力,甚至导致土壤的不育化。
同时,重金属还可通过食物链进入人体,对人体的健康产生威胁。
3. 污泥中重金属的脱除技术3.1 化学沉淀法化学沉淀法是目前最常用的污泥中重金属脱除技术之一。
其原理是通过添加化学沉淀剂,使重金属离子与化学沉淀剂发生反应,形成沉淀后,通过过滤或沉淀后分离出来。
3.2 生物吸附法生物吸附法是通过利用微生物的生长和代谢来吸附重金属离子,将其从污泥中移出。
这种方法对金属离子吸附能力强、成本低,并且对环境友好。
3.3 离子交换法离子交换法是利用具有特定功能的树脂或固体吸附剂与重金属离子之间的吸附与解吸的相互作用来实现重金属的脱除。
4. 污泥特性变化的研究4.1 污泥性质的变化通过对脱除技术前后污泥的性质进行研究发现,化学沉淀法、生物吸附法和离子交换法等重金属脱除技术改变了污泥的多种特性。
污泥中重金属去除方法浅析
国内去除污泥中重金属研究动态及分析-生物淋滤法前景广阔摘要:城市污泥中的重金属是影响城市污泥无害化和资源化的主要因素,如何有效去除污泥中重金属是当前市政工程和环境工程研究的热点,本文收集了目前我国正在研究且与环保疏浚关联性较强的重金属去除方法,并简单分析、比较每种方法的优缺点,综合评价生物淋滤法发展前景广阔,可做进一步的研究,以便较早应用于环保疏浚生产中。
关键词:城市污泥重金属去除生物淋滤法随着城市化进程的进一步加快,城市生活污水和工业废水对环境的污染越来越严重,为减轻水域污染指数,全国大中小城市大量上马增建了污水处理厂,伴随而来的是污水处理过程中产生大量的污泥,一方面污泥的任意堆放不仅占地多,而且还可造成二次污染;另一方面污泥内含丰富的N、P、K及植物所需的微量元素,具有很好的肥效,综合营养物质含量高于普通农家肥,若不加以利用将是对资源的巨大浪费。
但污泥中同时还含有对人畜产生危害的重金属,而重金属与其它污染物不同,不能被微生物所降解,一旦进入土壤,容易被作物吸收,而且会在植物体内累积,最终通过食物链对人畜产生危害,因而污泥中重金属成为限制其污泥进一步利用的主要因素。
如何有效去除重金属是解决污泥处理处置和资源化利用的关键性问题。
目前,很多学者在这方面进行了研究探讨,涌现出许多新的技术和方法,本文收集整理了国内正在研究或初见成效的去除污泥中重金属方式方法,并对每种方法的优缺点稍做分析,通过比对生物淋滤法去除污泥中重金属效果较好,且工艺简单,操作方便,成本费用较低,本文将重点做介绍。
1.重金属的危害及污泥中重金属的来源1.1、何为重金属从环境污染方面所说的重金属,是指密度大于5g/cm3具有明显的生物毒性的一类金属元素。
重金属具有毒性大,生物富集性强,不可自然降解及来源复杂等特点。
主要包括镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡、砷、铝等,按毒性来讲汞、镉、铅、铬、砷毒性较强,称“五毒”。
1.2重金属的危害重金属的危害主要表现为:(1)抑制动植物生长。
污水处理中的重金属去除技术介绍
污水处理中的重金属去除技术介绍随着工业化和城市化进程的加快,污水处理成为一个重要的环境保护问题。
但是,污水中含有大量的重金属元素,例如铅、镉、铬等,这些重金属元素对环境和生物体健康造成严重影响。
因此,污水处理中的重金属去除技术变得至关重要。
本文将介绍几种常见的污水处理中的重金属去除技术。
一、化学沉淀法化学沉淀法是一种常见的重金属去除技术。
该技术通过添加沉淀剂,例如氢氧化钙、氢氧化铁等,将重金属离子转化为不溶性沉淀物从而实现去除。
化学沉淀法具有操作简单、处理效果显著的优点,但其高剂量使用和产生大量废渣等问题也需要注意。
二、离子交换法离子交换法是一种利用离子交换树脂去除重金属的技术。
离子交换树脂具有选择性吸附能力,可以将重金属离子从污水中吸附出来,同时释放出其他较为无害的离子。
离子交换法具有处理效果稳定、可重复使用的优点,但使用过程中需要注意树脂损耗和再生成本等问题。
三、膜分离技术膜分离技术是一种通过半透膜将污水中的重金属分离出来的技术。
常用的膜分离技术有超滤、纳滤、反渗透等。
这些技术利用不同的膜孔径和压力差等原理,将重金属离子从污水中截留下来,实现去除目的。
膜分离技术具有处理效果好、操作简单的优点,但其膜堵塞和能耗较高等问题也需要解决。
四、电化学技术电化学技术是一种利用电解池处理含有重金属的废水。
通过在电解池中施加电流,重金属离子将在阳极或阴极上发生氧化还原反应,从而被沉积或析出。
电化学技术具有操作简单、能耗低的优点,但其电极寿命较短和高草酸盐浓度的处理问题也需要解决。
五、生物吸附法生物吸附法利用某些微生物或生物材料对重金属离子具有亲和力的特性,通过吸附、沉淀、细胞内沉积等机制去除重金属。
生物吸附法具有选择性强、代谢产物可再利用的优点,但带有生物负担较重、适用pH范围窄等限制。
综上所述,在污水处理中,采用化学沉淀法、离子交换法、膜分离技术、电化学技术和生物吸附法等重金属去除技术,可以有效去除污水中的重金属元素,达到环境保护的目的。
污水处理中的去除重金属污染物方法
污水处理中的去除重金属污染物方法重金属污染物是指在水体中含有高浓度的镉、铜、铅、汞等金属元素,其存在对环境和人类健康造成严重威胁。
因此,在污水处理过程中去除重金属污染物显得尤为重要。
本文将介绍几种常用的去除重金属污染物的方法。
一、化学沉淀法化学沉淀法是一种常见的去除重金属污染物的方法。
该方法通过添加沉淀剂,如氢化针铁矿、氢氧化钙等,使重金属离子与沉淀剂发生反应生成不溶性沉淀物,从而沉淀下来。
这种方法适用于溶解态重金属离子较多的污水处理。
二、离子交换法离子交换法是利用树脂或多孔吸附材料上的离子交换作用去除重金属污染物的方法。
污水中的重金属离子会与树脂表面的固定离子发生交换,使重金属离子被吸附在树脂上。
常见的离子交换树脂包括强酸型、强碱型和螯合型树脂。
这种方法适用于处理重金属离子浓度较低的污水。
三、活性炭吸附法活性炭吸附法是一种有效去除重金属污染物的方法。
活性炭具有高度发达的孔隙结构,能够吸附溶解态重金属离子。
污水通过活性炭床层时,重金属离子被活性炭吸附下来,有效去除重金属污染物。
活性炭吸附法适用于处理各种重金属污染物的污水。
四、电化学处理法电化学处理法是一种基于电解原理去除重金属污染物的方法。
该方法通过电解槽中的阳极和阴极的电位差,使溶解态重金属离子在电极表面发生氧化还原反应,从而转化为固态沉淀物或沉积在电极上。
这种方法具有高效、易控制的优点,适用于处理重金属污染物浓度较高的污水。
五、螯合剂络合法螯合剂络合法是一种利用螯合剂与重金属离子形成络合物的方法去除重金属污染物。
螯合剂可以与重金属离子形成稳定络合物,使重金属离子失去溶解性。
这种方法适用于处理浓度较低的重金属污水。
综上所述,污水处理中去除重金属污染物的方法有化学沉淀法、离子交换法、活性炭吸附法、电化学处理法和螯合剂络合法等。
根据污水中重金属离子的浓度和种类,可以选择合适的方法去除重金属污染物,以达到环境保护和人类健康的目标。
需要注意的是,不同的方法适用于不同的污水处理情况,因此在实际应用中应综合考虑污水的特性和处理成本,选择合适的去除重金属污染物的方法。
污水处理中的重金属与有物质处理
污水处理中的重金属与有物质处理污水处理中的重金属与有机物处理随着工业化进程的加快和人类生产活动的增多,污水排放成为一个日益严重的环境问题。
其中,污水中存在的重金属和有机物质是最为关注的污染物之一。
有效处理污水中的重金属和有机物质,对于保护环境和维护人类健康具有重要意义。
本文将从污水处理技术的角度,探讨重金属和有机物质的处理方法。
一、重金属处理重金属是污水中一类有毒物质,它们具有积累性和生物毒性,对人体和环境造成严重的危害。
因此,在污水处理过程中,重金属的去除是非常重要的环节。
1. 化学沉淀法化学沉淀法是一种常用的重金属去除方法。
该方法通过加入适量的化学药剂,使重金属离子发生沉淀反应,从而将其从水体中去除。
常用的化学药剂有氢氧化钙、硫化氢等。
2. 吸附法吸附法是通过将吸附剂与重金属接触,使重金属分子以静电引力等方式被吸附在吸附剂表面。
常用的吸附剂包括活性炭、离子交换树脂等。
吸附法具有操作简便、效果稳定等优点。
3. 膜分离法膜分离法是利用超滤膜、逆渗透膜等膜技术对重金属进行分离。
通过膜的孔径大小和膜的特性,将重金属离子与其他成分分离,达到去除重金属的目的。
膜分离法具有效率高、回收率高等优点。
二、有机物处理有机物是污水中的主要成分之一,其中包括有机酸、酮类、醛类、酯类等多种有机化合物。
这些有机物质对水体的氧化能力、微生物的生长发育以及生态系统的平衡都会产生重要影响,因此有机物的处理也是污水处理过程中的重要环节。
1. 生物处理法生物处理法是利用微生物对有机物进行降解的方法。
通过利用好氧、厌氧等不同条件下的微生物代谢作用,将有机物质分解成CO2和水等无害物质。
常见的生物处理方法包括曝气法、厌氧消化等。
2. 化学氧化法化学氧化法利用化学氧化剂对有机物进行氧化降解。
常用的化学氧化剂有臭氧、过氧化氢等。
该方法能够高效地将有机物质氧化分解,但同时也会产生一些副产物,需要进行后续处理。
3. 吸附法吸附法在有机物处理中也可以起到一定的作用。
关于污泥中的重金属
关于污泥中的重金属
制沼发酵的活性污泥,原亲水性变为疏水性。
进行固液分离后,使沼渣的含水率降至30~40%,进行检测。
1.重金属不超标,作为有机肥的原料,制造有机肥。
2.超标不多,进行降重金属处理,使有机物重金属达标。
3.沼渣重金属指标超标较多,即进行焚烧。
降低重金属指标的方法有两个:
1.硝酸脱重金属。
重金属的化合物均溶解于硝酸溶液,故将
重金属超标的沼渣加硝酸进行搅拌,使沼渣中的重金属化合物溶解于硝酸溶液,然后进行分离,沼渣中的重金属含量大大降低(去除率80%),完全可作有机肥的原料。
2.在制商品有机肥过程中,为补充碳素营养,还需加等量污
泥干重的30%含有机碳较高的原料加工到污泥中,是重金属又减少约50%,使去除率达90%以上。
关于重金属超标较多的沼渣,可采用焚烧的办法,此时的沼渣含水率为30~40%,相对的,热值较高。
同时,为蒸发水分所需的能耗大为减少,燃烧时不需加大量的煤和油。
因此很适合焚烧,可用于发电或供热。
其灰渣中含有重金属,可填埋处置。
表2-1 活性污泥青岛和上海实测值与国际对照
表2-1活性污泥“三脱”后制有机肥重金属去除对照
硝酸脱重金属方法,为减少硝酸的用量,把沼渣分成多批处理。
先把一小部分沼渣加硝酸和水,进行搅拌反应后固液分离。
沼渣作有机物原料。
硝液回用直至饱和,重新换硝酸。
污水处理中的重金属去除技术
污水处理中的重金属去除技术在当今社会,随着工业的快速发展和人类活动的日益频繁,污水中的重金属污染问题愈发严重。
重金属具有毒性大、难降解、易在生物体内积累等特点,如果不加以有效处理,将会对生态环境和人类健康造成极大的威胁。
因此,研究和应用有效的重金属去除技术显得尤为重要。
一、化学沉淀法化学沉淀法是一种常见且应用广泛的重金属去除技术。
其原理是通过向污水中添加化学试剂,使重金属离子形成难溶的沉淀物,从而实现从水中分离。
常见的沉淀剂包括氢氧化物、硫化物和碳酸盐等。
例如,使用氢氧化钠或氢氧化钙可以使重金属离子形成氢氧化物沉淀。
以铜离子为例,当加入氢氧化钠时,铜离子会与氢氧根离子结合生成氢氧化铜沉淀。
化学沉淀法的优点是操作简单、成本相对较低。
然而,它也存在一些局限性。
比如,可能会产生大量的沉淀污泥,需要进一步处理;对于某些低浓度的重金属废水,去除效果可能不太理想。
二、离子交换法离子交换法是利用离子交换树脂与污水中的重金属离子进行交换,从而达到去除的目的。
离子交换树脂具有特定的官能团,能够选择性地吸附重金属离子。
当污水通过离子交换树脂床时,重金属离子与树脂上的离子发生交换而被吸附。
随后,通过对树脂进行再生处理,可以恢复其交换能力。
这种方法适用于处理低浓度的重金属废水,具有去除效率高、可回收重金属等优点。
但离子交换树脂价格较高,再生过程也需要一定的成本和技术支持。
三、吸附法吸附法是利用吸附剂的多孔结构和表面特性,吸附污水中的重金属离子。
常见的吸附剂包括活性炭、沸石、黏土矿物等。
活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构,对多种重金属离子都有较好的吸附效果。
沸石则因其独特的孔道结构和离子交换性能,在重金属去除方面也表现出色。
吸附法的优点是操作简便、处理效果好。
但吸附剂的吸附容量有限,需要定期更换或再生,增加了运行成本。
四、膜分离法膜分离法是基于膜的选择性透过性能,将重金属离子与水分离。
常见的膜分离技术包括反渗透、纳滤和超滤等。
处理污水中重金属的方法有
处理污水中重金属的方法有处理污水中重金属的方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。
以下将详细介绍这些方法,并列举一些常见的处理技术。
物理方法是通过物理手段将重金属从污水中分离出来。
常见的物理方法包括沉淀、过滤和膜分离。
沉淀是将污水中的重金属以固体形式沉淀下来,主要依靠重金属与沉淀剂之间的化学反应。
一般使用的沉淀剂包括硫化物、氢氧化物和碳酸盐等。
过滤是通过过滤介质将污水中的重金属颗粒截留下来。
常用的过滤介质有沙子、石英砂、活性炭等。
膜分离是利用半透膜将重金属离子从污水中分离出来。
常用的膜分离方法包括超滤、纳滤和反渗透等。
化学方法是利用化学反应将重金属离子转化为无害的物质。
常用的化学方法有沉淀法、络合法和氧化还原法。
沉淀法是通过添加沉淀剂将重金属离子转化为固体沉淀物,从而将其从污水中去除。
络合法是利用金属络合剂将重金属离子与络合剂形成络合物,从而改变其溶解性,使其易于去除。
氧化还原法是利用氧化剂将重金属离子氧化为无害的物质或固体沉淀物,从而使其沉淀下来。
生物方法是利用生物生长、代谢和吸附作用等生物作用将重金属从污水中去除。
常见的生物方法包括活性污泥法、生物膜法和植物吸收法。
活性污泥法是利用污泥中的微生物对重金属进行生物吸附和生物还原等作用,将其从污水中去除。
生物膜法是利用生物膜上的微生物对重金属进行吸附和生物降解等作用,将其从污水中去除。
植物吸收法是利用植物根系对重金属进行吸收和富集,将其从污水中去除。
常用的植物包括铜皮藓、铜绿镶锈藻等。
除了以上具体的处理方法,还有一些综合治理技术可以应用于处理污水中的重金属污染。
例如,物化生一体化技术将物理、化学和生物方法结合起来,通过多个步骤对重金属进行去除和降解。
此外,还有电化学法、光催化法和吸附剂等新型技术可以应用于重金属污水处理中。
综上所述,处理污水中重金属的方法较为丰富,包括物理方法、化学方法和生物方法等多种技术。
根据具体情况,可以选择合适的处理方法或组合多种方法以提高处理效果。
除去生物质污泥中重金属的方法和可行性研究
除去生物质污泥中重金属的方法和可行性研究污泥中的重金属去除方法现有六种方式:⑴固化/稳定化法、⑵化学法、⑶生物淋滤法、⑷植物修复法、⑸电动力修复法、⑹超临界流体萃取法。
1.所谓固化/稳定化处理是利用物理—化学方法将有害废物掺和并包容在密实的惰性基材中,使其固化稳定化的一种过程。
2.化学法是通过添加化学提取剂将土壤、污泥以及沉积物中的污染物分离出来,从而降低有害物质含量的方法,这项工艺已经用于重金属污染土壤的修复。
3.生物淋滤法是利用微生物来浸提矿石中重金属的方法,它是通过微生物的新陈代谢使重金属得到溶解。
4.电动修复法的基本原理是在污染土壤中插入电极对,在电极对上施加直流电后形成直流电场,土壤中的污染物质在电场作用下通过电迁移、电渗流或电泳等方式被带到电极两端,使土壤达到“清洁”。
5.植物法是指利用绿色植物来清除环境中的污染物,它利用耐重金属植物对土壤中的重金属进行提取、固定、蒸发,达到治理重金属污染的目的。
6.超临界流体法是指物体处于其临界温度和临界压力以上时的状态,在临界点上,流体具有与气体相当的高扩散系数和低粘度,又具有与液体相近的密度和良好的溶解能力,能够深入到提取材料的基质中,发挥非常有效的萃取功能,而且这种溶解能力随着压力的升高而急剧增大。
固化的技术一般应用危害性较大的危险废弃物,需费用大量的固定化材料,对于大量泥量来说,固定化材料消耗太大,且固定化的废物最终处置也是一个问题。
再者污泥不能够资源化。
药剂稳定化技术是一个新的研究开发领域,近年来国际上提出采用高效的化学稳定化学药剂技术。
稳定化技术要消耗大量的稳定化药剂,增加污泥量,降低污泥的肥效。
对于化学去除法,无机酸对一些重金属的去除率可达100%,但是由于对酸需求量很大,且需要大量的水、石灰来冲洗或中和污泥;同时,仪器易被强酸腐蚀等因素,使该工艺花费很大,因此这种方法并不适用。
相比之下,用有机酸去除污泥中重金属较有前景,其pH值较为适中为3~4,且去除率比无机酸高。
污水处理中的去除微塑料和重金属的技术
污水处理中的去除微塑料和重金属的技术随着工业化和人口增长的快速发展,污水处理成为了当今社会中的重要环保问题。
污水中的微塑料和重金属污染物对环境和人类健康造成了严重威胁。
因此,寻找有效的技术手段去除污水中的微塑料和重金属污染物已成为研究的热点。
本文将介绍几种常用的技术方法和关键技术,以及其在污水处理中的应用。
一、吸附法吸附法是去除污水中微塑料和重金属污染物的一种常用方法。
它通过污水中的固/液分离作用,将污水中的污染物吸附于吸附剂表面,实现去除的目的。
目前广泛应用的吸附剂包括活性炭、生物质炭、纳米材料等。
吸附法具有操作简单、成本低廉的优点,但其吸附剂的再生和处理过程仍面临着挑战。
二、生物处理法生物处理法是一种利用微生物活性来去除污染物的技术。
包括活性污泥法、生物膜法等。
在污水处理中,利用微生物可以将有机物降解为无害的物质,以及将重金属形成不溶于水的沉淀物沉淀下来。
生物处理技术具有去除效果好、处理过程稳定的特点,但对操作要求较高,特别是微生物的生长及控制需要严格的条件。
三、离子交换法离子交换法是一种利用离子交换树脂吸附污染物的技术。
离子交换树脂能够有效吸附重金属离子和有机物等污染物,实现其去除。
离子交换法具有高吸附效率、可循环使用的特点,但其吸附树脂对不同污染物的选择性吸附存在一定的挑战。
四、高级氧化技术高级氧化技术是指通过氧化剂的加入增加环境中的氧活性物种,利用其强氧化能力将有机物和重金属进行氧化分解。
常用的高级氧化技术包括臭氧氧化法、紫外光催化氧化法等。
高级氧化技术具有处理效果好、无二次污染的优点,但操作难度较大,成本相对较高。
在实际应用中,针对去除污水中的微塑料和重金属,常常采用多种技术的组合应用,以达到更好的去除效果。
同时,随着科学技术的不断进步,还有一些新型技术如纳米材料、电化学处理等正在被研究开发,为更高效、更经济、更环保的污水处理提供新思路和方法。
总结起来,污水处理中的去除微塑料和重金属的技术涵盖了吸附法、生物处理法、离子交换法和高级氧化技术等。
污泥重金属的处理方法简介
污泥重金属的处理方法前言在20世纪初,由于全球人口密度还不高,现代化大工业也未普遍出现,因而那时的污水浓度很低、数量也较少。
当这些污水排放到自然环境中,自然生态系统能够正常地发挥它们的调节功能,靠自然界微生物的分解就可以达到自动处理。
但在人口密度提高,工业发达后,污水浓度和排放量不断增加。
巨大数量的含重金属废水排放到江河湖海中,靠自然界微生物的分解自动处理已经不可能了.这就必须进行人工处理。
当前我国虽然有些地方对废水进行了一定程度的处理,但也只是其中的一部分,绝大部分废水未经处理或初步处理就直接排放,污水中的各种指标还远远高于国家规定的排放标准。
所以目前我国的各大流域和各大湖泊、海洋水域都存在不同程度的污染,特别是辽河流域、淮河流域、滇池、太湖、巢湖、渤海、胶东湾等地区的水污染尤为严重。
由此可见对废水进行一定程度的处理是十分有必要的.传统上处理重金属废水的方法主要是物理化学法,如吸附法、离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、氧化还原法等,但这些方法都具有二次污染严重,处理成本高等问题。
近年来人们开始为重金属废水的处理寻找新的方法。
过去人们普遍认为活性污泥法不宜用来处理重金属废水,因为重金属废水中有机物质较少,而且重金属对污泥中的微生物有很强的毒害作用。
但近年的研究结果表明,通过改造现行的活性污泥法可以处理重金属废水。
向生活污水注入空气进行曝气,每天保留沉淀物,更换新鲜污水。
这样,在持续一段时间后,在污水中即将形成一种呈黄褐色的絮凝体。
这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成,它易于沉淀与水分离,并使污水得到净化、澄清.这种絮凝体就是称为“活性污泥”的生物污泥。
活性污泥法处理重金属废水主要是利用活性污泥中的细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂形成的具有很强吸附分解能力的污泥颗粒来完成的.活性污泥法是以活性污泥为主体的污水处理技术。
目前最普遍使用的是活性污泥法,主要是用于去除溶解性和胶体有机物.效率较好的是生物膜法,在特殊行业废水的处理中应用最为常见。
污泥重金属处置方案
污泥重金属处置方案背景随着现代化工业的发展和城市化进程的加速,许多地区出现了重金属污染的问题。
重金属污染是一种长期、多影响因素共同作用下的生态环境问题,对人们的健康和生态系统的平衡都有很大的威胁。
其中,污泥是重金属污染的主要来源之一。
因此,污泥重金属处置方案成为了当前重要的研究方向之一。
常用污泥处理方法常规污泥处理方法常规污泥处理方法包括深度干化、压滤、中温干化、高温干化等,这些方法能够有效地改良污泥的性质,如减轻其体积、降低湿度、稳定化有机成分等,但并不能彻底解决问题,因为重金属不能被有效去除。
生物化学法生物化学法通过微生物群的作用,将污染物转化为不可挥发或不溶于水的物质,以达到减轻污染负荷的目的。
这种方法具有成本低、安全环保的优点,但其处理效果受环境因素等因素的影响较大,因此需要较高的技术要求。
重金属离子交换法重金属离子交换法是通过使用各种特定材料来吸附、富集和去除污染物。
吸附剂有很多种,如离子交换树脂、硅胶、炭、氧化铁等,且都具有高度选择性。
但这种方法存在较大的处理成本和后期处理问题,如吸附剂的去除和处置等。
焙烧法焙烧法是将污泥烧至高温,使污染物转化成无害物质。
这种方法能够有效地除去有机质和水分,并将重金属锁定在矿物基质中,但其烧法需要大量燃料,低效且有空气污染问题。
综合处理方法考虑到以上几种方法各有优缺点,我们可以采取一些综合处理方法,来彻底解决污泥重金属污染问题。
过氧化物氧化法过氧化物氧化法采用高浓度的过氧化氢与多孔炭复合物,形成活性氧,将那些难以出水的物质氧化和去除。
此外,其氧化机制能够很好地处理重金属像二价铜或镉等。
经过治理后的污泥可以作为施肥的有机肥料。
热解/焚烧法热解/焚烧法是将污泥加热到一定的温度,将产生的有机物分解成炭和气态物质,炭与重金属的联系变得不紧密,经过酸洗可以得到純净的金属质量。
因而这种方法能够相对快捷、高效地处理污泥,并将重金属的去除效率提高到70%-90%以上。
污水处理过程中的重金属去除技术
污水处理过程中的重金属去除技术污水处理是维护环境和人类健康的重要环节。
然而,污水中含有大量的重金属,如果不经过适当处理就直接排放到环境中,将会对生态系统和人类健康造成严重威胁。
因此,污水处理过程中的重金属去除技术至关重要。
下面将详细介绍几种常用的重金属去除技术。
1. 生物吸附技术:生物吸附是利用微生物或生物体表面特异性吸附重金属的能力来去除污水中的重金属离子。
例如,利用微生物群落中的硫酸盐还原菌可以将重金属离子还原成不溶性的金属硫化物,从而去除重金属。
此外,植物吸附技术也是一种生物吸附技术,通过植物根系吸附、富集和积累重金属,达到污水中重金属的去除目的。
2. 化学沉淀技术:化学沉淀是将污水中的重金属离子通过加入适当的沉淀剂,使其与沉淀剂形成不溶性的沉淀物而被去除的技术。
常用的沉淀剂包括氢氧化铁、氢氧化铝等。
化学沉淀技术可以快速去除重金属,但对剩余的沉淀污泥处理也提出了挑战。
3. 离子交换技术:离子交换是通过树脂上的功能基团与污水中的重金属离子进行吸附交换,将重金属离子去除的技术。
离子交换技术具有高效去除重金属和易于操作的优点,但吸附饱和后需要再生树脂,且再生过程可能产生大量的废液。
4. 电化学技术:电化学技术利用电解池中的电流和电极间的反应来去除重金属。
其中一种常用的电化学技术是电沉积,通过控制电压和电流可以将重金属电沉积到电极上,完成去除。
另一种是电吸附技术,利用电极表面产生的电场吸附重金属离子,然后通过改变电场强度实现重金属的去除。
电化学技术具有高效、可控性强的优点,但设备成本较高。
5. 膜分离技术:膜分离主要包括超滤、反渗透和纳滤等技术。
膜分离技术通过膜孔径的选择性作用,实现对重金属离子的去除。
其中,反渗透膜由于其较小的孔径能够有效去除细小分子和离子,因此在重金属去除中应用较广。
膜分离技术具有高效去除重金属的能力,但设备复杂、能耗较高。
除了上述的主要重金属去除技术外,还有一些辅助的技术,如聚合物络合沉淀、气浮、活性炭吸附等。
污泥中重金属怎么处理
污泥中重金属怎么处理污泥重金属的危害不仅与其含量有关,还与其存在形态密切相关。
相应地的处理方式也有两种,一种是将污泥中的重金属固定或者隐定,另一种方式是将重金属从污泥中去除。
对前者来说,重金属仍存在于污泥或其衍生物中,但由易溶、有毒、不稳定的状态变为低溶或不溶、无毒、稳定的状态,即通过减少重金属不稳定态的含量、降低重金属的活性和生物有效性使污泥达到无害化;后者则通过减少污泥中重金属的总量来处理污泥。
1 污泥重金属的稳定污泥重金属的稳定一般是向其中加入钝化剂,提高污泥的pH值,使重金属转化成氢氧化物等沉淀,达到钝化重金属并杀死病原菌的效果。
曹仲宏等研究了添加剂对填埋污泥重金属稳定的影响,实验结果表明生石灰、粉煤灰和黏土三种添加剂均有利于Cr和Cd向稳定形态转化,其中粉煤灰对Cr向稳定态转化的促进作用最明显,而黏土对Cd 的稳定作用最强;生石灰能促进Pb和Zn的稳定,而粉煤灰和黏土则有相反的作用;粉煤灰对Ni有促进作用,生石灰和黏土则反之。
由此可知,加入添加剂后污泥重金属的形态发生变化,当向稳定态转化时即起到了固定重金属的作用;不同添加剂对同一金属的稳定效果不同,即使是同种添加剂对不同金属的稳定作用也不一样,有时甚至会起相反的作用,因此在实际中应综合考虑各种重金属后选择适宜大多数重金属稳定的添加剂。
Gan等学者将近年来发展的微波法应用于污泥重金属的稳定,之后一些学者研究了微波在添加剂的作用下对重金属的稳定效果。
Chen 等研究了微波在不同添加剂作用下对重金属铜的稳定作用,表明铁粉比其它添加剂如碳酸钠、硅酸钠等在促进铜离子的稳定方面效果更显著,能将铜离子的浓度从179.4mg/L降低到6.5mg/L。
Hsieh等则深入探索了微波处理重金属的影响因素,认为适当的提高微波功率,延长反应时间,在加热过程中通入惰性气体N2等方法均能促进金属铜的固定。
微波法固定污泥中的重金属是微波辐射通过破壁、堆积、包埋、固定、成孔过程将重金属有效的闭塞在固定的孔穴实现的。
如何脱除污泥灰渣中的重金属
如何脱除污泥灰渣中的重金属1 引言污泥是污水处理的副产物,随着生活污水处理厂及污水处理量的增加,污泥的产量也日益增加,2011年我国污水污泥年产量约440万t(干污泥).污泥中富集了大量植物营养元素氮、磷和钾,尤其是农业生产必需的磷元素.我国污泥的总磷平均值约为2.2%,最高可达3.7%.以均值计算,每年所产污泥约含磷资源(以P2O5计)22万t,相当于2010—2050年我国每年磷肥需求量1100~1200万t(以P2O5计)的2%.国外一些污水处理厂污泥中总磷含量较高,甚至高达15%.因此,国内外多数学者认为污水污泥目前是磷酸盐矿的二次资源.但是污泥中还含有大量的有害物质,如重金属、有机污染物等.因此,在回收营养物的同时对污泥进行减量化、无害化已成为人们研究的热点.污泥经焚烧处理后可以实现污泥的最大减量化及无害化,且可以提升污泥作为磷资源的矿物品位,但灰渣中还有大量的重金属,要得到安全的磷资源,需进一步除去灰渣中的重金属.对此,国内外学者研究了不同工况下污泥灰渣中重金属的去除特性,并对Cl添加剂的影响进行着重研究.研究发现:Cl的存在可以促使重金属的挥发,尤其是Cl2的作用效果更明显.在添加碱金属或碱土金属氯化物的热处理过程中,污泥灰渣中的重金属可与生成的Cl2和HCl反应生成重金属氯化物而挥发.例如,Nowak等分别在实验室规模的流化床和回转炉中对污泥灰进行了热处理,研究了不同反应时间,不同反应温度等条件下加入CaCl2时重金属的挥发率,发现Cu和Zn的挥发率有较大的变化.而Pb和Cd在研究条件下都有>95%的挥发率.Mattenberger和Adam对污泥焚烧灰渣进行热处理从而回收磷,研究发现加Cl热处理后多种重金属绝大部分都会由挥发而脱除,且得到的磷的生物有效性比只经过焚烧时提高了很多.Christian Vogel和Christian Adam以HCl气体为氯源在800~1000 ℃在回转炉中对污泥灰进行了热处理,发现重金属的挥发率随HCl浓度的增加,反应时间的延长以及温度的升高而增加,同时以HCl气体和MgCl2为氯源的经热处理后的污泥灰中的P有更好的生物可利用性.Nowak等就污泥灰和城市生活垃圾飞灰中的重金属在热处理过程中的脱除情况作了研究比较,发现在一定的条件下污泥灰中的重金属Zn、Cu和Pb的挥发率要高于固废飞灰中这些金属的挥发率.以某城市污水处理厂脱水污泥焚烧灰渣为研究对象,研究高温煅烧处理对重金属的脱除规律,主要分析煅烧时间、温度及Cl添加量对代表性重金属(Pb、Zn和Cu)去除率及在煅烧灰渣中的赋存形态的影响,根据前人的研究结果,同时考虑促进污泥中的P向磷灰石无机磷转变,选择CaCl2作添加剂.同时,采用地累积指数法评价煅烧污泥灰渣中的重金属的安全性.该研究结果可为我国开发污泥中磷资源的无害化回收技术提供理论支撑.2 材料和方法2.1 材料选择沈阳市某污水处理厂的脱水污泥,经105 ℃干燥后,研磨,过100目筛.取上述处理后的干燥污泥在管式电炉中多批次焚烧,每次污泥量10 g,在850 ℃下焚烧2 h,采用空气气氛,过剩空气系数为1.5,收取焚烧灰渣研磨至100目后,作为实验对象.其重金属含量及形态分布见表 1.表1 焚烧灰渣中重金属的总量及赋存形态2.2 实验方法向干污泥灰渣样品中加入CaCl2·2H2O添加剂.添加量分别为1.5%、3.0%、5.0%、8.0%(以Cl含量计),然后把添加剂与样品充分混合.取混合样品5.00 g左右,在陶瓷纤维马弗炉中进行定温、定时煅烧,采用空气为煅烧气氛.取Cl添加量为5.0%的样品,在煅烧时间为30 min 时,改变煅烧温度(900 ℃、950 ℃、1000 ℃、1100 ℃、1200 ℃),研究煅烧温度对重金属的去除率和赋存形态的影响;同时在煅烧温度为900 ℃时,改变煅烧时间(10 min、20 min、30 min、60 min),分析煅烧时间的影响;在煅烧温度为1000 ℃和煅烧时间为30 min时,对不同添加量的样品进行了煅烧实验,分析Cl添加量的影响.考虑元素的化学反应特性与其在元素周期表中的位置相关性,将污泥中重金属分为Pb & As、Zn & Cu、Cr & Ni、Cd & Hg 4类;同时结合我国污泥重金属含量特点:Zn含量最高,均值为1450 mg · kg-1,其次是Cu、Cr、As;Hg、Ni和Cd含量相对较低,特别是Hg、Cd 普遍低于5 mg · kg-1.综合考虑选择Pb、Zn、Cu作为典型代表性重金属进行分析.2.3 分析方法污泥灰渣和煅烧的残渣中的重金属的赋存形态,采用BCR多级提取法.其将重金属的形态分为:酸溶态(ACS);可还原态(RED);可氧化态(OXI);残渣态(RES).一般认为酸溶态为不稳定形态.重金属总量的分析,采用硝酸-高氯酸-氢氟酸(体积比3 ∶ 1 ∶ 1)电热板全消解法.BCR的提取液及消解液都用美国PE公司的AAS200测定.1个样品同时做3组平行实验,最后数据取平均值.煅烧底渣中重金属的安全性评价,运用地累积指数(Igeo)法,其污染程度划分如表 2所示,计算公式如下:表2 重金属的Igeo等级划分Igeo=log2(Cn/kBn)式中,Igeo是地累积指数;Cn是污泥灰渣和煅烧底渣中重金属n的实测浓度;Bn是所测重金属元素的地球化学背景值(这里选取沈阳土壤背景值为背景值,见表 3);k是考虑各地差异可能引起背景值变动的背景差异值修正系数,通常取k=1.5.表3 重金属背景值3 结果与讨论实验发现煅烧前后样品的质量没有很大的改变,因而去除率的计算公式由下式表述:Rv= m0-mi m0 ×100%式中,Rv为重金属的去除率;m0是污泥焚烧灰渣中某种重金属的总含量(mg · kg-1);mi 是该金属煅烧后底渣中的总含量(mg · kg-1).BCR提取的重金属的各种形态的总和与消解所得的总量比较会有一定的差值.该文为了体现差值,各形态的含量均与总量相除取其百分含量.3.1 时间对灰渣中重金属迁移及赋存形态的影响 3.1.1 时间对重金属去除率的影响从图 1a上可以看出,随着煅烧时间的变化,3种重金属的去除率均有变化,且都随时间的延长而增加.结果与大多数文献报道一致.重金属Pb有较高的去除率.在煅烧时间30 min时去除率较大为64.6%.从图 1a中可以看出,重金属Zn的去除率,在900 ℃时,随煅烧时间的延长其去除率变化不大,且去除率较低.由图 1a还可以知道,重金属Cu有很低的去除率,在煅烧时间为10 min的时候其去除率只有3.2%.随着反应时间的延长重金属Cu的挥发量变化不大.各种重金属反应时间为60 min时,重金属的去除率与30 min时相比变化不大.煅烧时间为60 min时Pb的去除率只比30 min时多2.3%.图 1 反应时间对重金属去除率及赋存形态的影响(煅烧温度900 ℃,Cl添加量5%)由实验结果可以知道,在较短的反应时间内重金属Pb更容易从污泥灰渣中脱除,因此,在这样的条件下从煅烧烟气中回收Pb成为可能.3.1.2 时间对重金属赋存形态的影响由图 1b可见,不论反应时间有多长,原本在污泥灰渣中就主要以残渣态存在的Pb(残渣态含量为55.6%),其在煅烧底渣中都是以残渣态存在(其它形态在AAS测试时未检出).可以认为煅烧底渣中的Pb稳定性已很高.重金属Zn煅烧后不论反应时间的长短,其均主要以残渣态存在.且从图 1c可见,在反应时间60 min时Zn的不稳定形态有最大含量5.7%,但也只是占总量的很少部分.重金属Cu在污泥灰渣中较均匀的分布在4种形态中(ACS 29.2%,RED 13.2%,OXI 21.4%,RES 36.2%),在900 ℃经过不同时间的煅烧,残渣态的含量增加.煅烧底渣中Cu在反应时间为20 min时残渣态的含量最高,达到66.0%,且酸溶态的含量最低,达到8.2%,见图 1d.在900 ℃不同时间的煅烧后,Pb和Zn的稳定性已很高,重金属Cu的不稳定形态还占有一定含量.3.2 温度对灰渣中重金属迁移及赋存形态的影响 3.2.1 温度对重金属去除率的影响由图 2a可见,重金属Pb的去除率随煅烧温度的升高有显著增加,从900 ℃时的64.6%升高到1200 ℃时的82.4%,此时,较大部分的Pb从灰渣中脱除.这说明Pb在氯化作用和高温条件下有较高的去除率,有的研究发现其去除率更高,会大于95%.在实验温度范围内,重金属Zn在1100 ℃时去除率最大,为83.9%.一般的污泥灰渣的熔点在1200 ℃左右,此时污泥熔融可能抑制Zn的氯化物生成及挥发.从图 2a中也可以看出,在1200 ℃时重金属Zn的去除率有所降低.跟Zn相似,重金属Cu在1100 ℃时有最大的去除率,为68.2%,随着温度升高到1200 ℃,Cu的去除率有显著降低.在900 ℃到1100 ℃,Zn和Cu的去除率均有较大幅度的增加,见图 2a,其他学者研究也发现污泥灰渣在1100 ℃以下热处理时,重金属的去除率会随着温度的升高而增加.在不同温度下各种重金属的去除率变化各不相同,在1100 2011℃时,这三种重金属均可以大部分从灰渣中脱除.图 2 煅烧温度对重金属去除率及赋存形态的影响(煅烧时间30 min,Cl添加量5%)3.2.2 温度对重金属赋存形态的影响重金属Pb在煅烧底渣中还是全部以残渣态存在,由图 2b可知,Pb在加Cl及热处理的作用下有很高的去除率,底渣中易转移的形态都会跟Cl结合以氯化物的形式挥发,残渣态的一部分也会随着温度的升高进一步跟Cl结合以氯化物的形式挥发.从图 2c中可以看出,煅烧底渣中重金属Zn主要也是以残渣态的形式存在,且随温度的变化不大,在1200 ℃时酸溶态达到最低的含量为0.6%.煅烧底渣中的重金属Cu在1100 ℃时,其残渣态的含量最高达80.3%,酸溶态的含量最低为5.1%.由图 3d可以看出Cu随温度的升高,其他三种形态明显的向残渣态转变,使其在煅烧底渣中的稳定性增强.图 3 不同Cl添加量对煅烧底渣中重金属去除率及赋存形态的影响(煅烧温度1000 ℃,煅烧时间30 min)3.3 Cl含量对灰渣中重金属迁移及赋存形态的影响3.3.1 Cl含量对重金属去除率的影响从图 3a可以看出各种重金属的去除率均受到Cl含量的影响,但是影响结果不尽相同.重金属Pb和Zn的去除率,随Cl含量的增大而升高,Pb的升高趋势更明显.重金属Cu在Cl 含量为3.0%时有最低的挥发量.造成这一结果的原因目前尚不明确,需进一步研究.由图 3a 还可以知道,在Cl含量为8.0%时,Zn和Cu均有较高的去除率.在该实验范围内,随着Cl 含量升高到一定的程度,Pb、Zn和Cu的去除率均增加,可见高的Cl含量是重金属脱除的有效条件.同时由实验结果来看,Pb的去除率受Cl含量的变化影响较大.该实验条件下重金属的去除率较文献报道的结果低,可能是由于添加的添加剂的含量较少,Benedikt报道中Cl含量高达20%(2012),再者可能跟炉型有关.3.3.2 Cl含量对重金属赋存形态的影响由图 3b可知,不同Cl含量对重金属Pb在煅烧底渣中的形态转变与时间和温度对其的影响相同.重金属Zn主要也存在于残渣态中,且形态变化随Cl含量的变化不大,见图 3c.从图 3d上可以看出,煅烧底渣中的重金属Cu残渣态的含量随Cl含量的升高而增加,在Cl 含量为8.0%时酸溶态的含量最低为3.3%.从Cl含量对污泥灰渣的煅烧过程中重金属的迁移转化的影响来看,增加Cl的含量有助于重金属的挥发,且对煅烧底渣中的重金属也有稳定作用.3.4 煅烧底渣中重金属安全评价对在1000 ℃、Cl含量为8%,1100 ℃、Cl含量为5%条件下煅烧后的煅烧底渣,利用地累积指数(Igeo)进行了安全性评价.结果如表 4所示.煅烧后重金属的污染程度都降低.重金属Pb在煅烧底渣中的污染程度都是偏中度污染.重金属Cu在煅烧底渣中的污染程度都是中度污染.而重金属Zn在1100 ℃、具体参见污水宝商城资料或 更多相关技术文档。
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国内去除污泥中重金属研究动态及分析-生物淋滤法前景广阔摘要:城市污泥中的重金属是影响城市污泥无害化和资源化的主要因素,如何有效去除污泥中重金属是当前市政工程和环境工程研究的热点,本文收集了目前我国正在研究且与环保疏浚关联性较强的重金属去除方法,并简单分析、比较每种方法的优缺点,综合评价生物淋滤法发展前景广阔,可做进一步的研究,以便较早应用于环保疏浚生产中。
关键词:城市污泥重金属去除生物淋滤法随着城市化进程的进一步加快,城市生活污水和工业废水对环境的污染越来越严重,为减轻水域污染指数,全国大中小城市大量上马增建了污水处理厂,伴随而来的是污水处理过程中产生大量的污泥,一方面污泥的任意堆放不仅占地多,而且还可造成二次污染;另一方面污泥内含丰富的N、P、K及植物所需的微量元素,具有很好的肥效,综合营养物质含量高于普通农家肥,若不加以利用将是对资源的巨大浪费。
但污泥中同时还含有对人畜产生危害的重金属,而重金属与其它污染物不同,不能被微生物所降解,一旦进入土壤,容易被作物吸收,而且会在植物体内累积,最终通过食物链对人畜产生危害,因而污泥中重金属成为限制其污泥进一步利用的主要因素。
如何有效去除重金属是解决污泥处理处置和资源化利用的关键性问题。
目前,很多学者在这方面进行了研究探讨,涌现出许多新的技术和方法,本文收集整理了国内正在研究或初见成效的去除污泥中重金属方式方法,并对每种方法的优缺点稍做分析,通过比对生物淋滤法去除污泥中重金属效果较好,且工艺简单,操作方便,成本费用较低,本文将重点做介绍。
1.重金属的危害及污泥中重金属的来源1.1、何为重金属从环境污染方面所说的重金属,是指密度大于5g/cm3具有明显的生物毒性的一类金属元素。
重金属具有毒性大,生物富集性强,不可自然降解及来源复杂等特点。
主要包括镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡、砷、铝等,按毒性来讲汞、镉、铅、铬、砷毒性较强,称“五毒”。
1.2重金属的危害重金属的危害主要表现为:(1)抑制动植物生长。
动植物饮用或浇灌受污染的水,轻者影响生长,重者动植物生病死亡,庄稼棵粒不收。
(2)通过饮水或食物危害人体健康。
重金属可以经过生物链的生物放大作用,在较高级生物体内成千万倍富集起来,然后通过食物进入人体,在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒,危害人体健康。
如日本著名公害事件“骨痛病”就是因为消费者长期食用了被矿山与冶炼厂镉污染了的稻米和大豆所引起的;还有国内每年以几何倍数增长的“血铅病”等都是重金属污染造成的。
最近2011年10月14日经济参考报报道:《土壤重金属污染集中多发,多地出现‘癌症村’》,记者走访了多个癌症及怪病多发村,都是重金属污染造成的。
癌症村最小死亡者仅9岁,有的村大人吃当地水,给孩子买矿泉水。
很多原来被老白姓传得神乎其神的怪病村现在多数被证实是重金属污染造成的。
(3)重金属长期在土壤存留,造成土壤板结,地力下降。
1.3污泥中重金属的来源污泥中重金属来源主要有工业排放、输水管道的腐蚀和城市地表径流三个方面。
其中工业排放或矿山开采是形成癌症村的主要危险源。
城市污水通过污水处理后,70%-90%的重金属元素会通过吸附或沉淀转移到污泥中,有人采集了全国30个大中城市污水处理厂的污泥样品,化验分析了其金属含量,其中锌和铜(管道腐蚀)在污泥中含量最高,是污泥中最主要的金属污染物,其次是铬、锰、铁。
2、重金属污染的控制及处理方法比较2.1源头控件重金属的溶解度小,性质稳定,难以去除。
降低重金属污染首先应从源头做起:即加强对各工业企业污水排放监控,将有害工业废水单独处理,实现安全排放,从源头防止有害工业废水进入城市排水网,降低重金属的污染。
2.2污泥中重金属处理方法比较一旦造成重金属污染,应积极采取措施对污泥中重金属进行预处理,国内外在这方面做了大量工作,提出了很多方式方法。
现介绍几种去除率高、与环保疏浚关联性强的方法,并比较如下:(1)化学法:常用去除污泥中重金属的化学方法主要有利用酸化法提取重金属和加入改良剂使重金属稳定化两种。
酸化法去除重金属是通过向污泥中投加硫酸、盐酸、硝酸等酸性化学物质,降低污泥的PH值,使污泥中大部分重金属转化为离子形态溶出;或者用EDTA、柠檬酸等络合剂通过氯化作用、离子交换作用、酸化作用、螯合剂和表面活性剂的络合作用,将其中的重金属分离出来,达到减少污泥重金属总量的目的。
有试验表明:按照1:1的HCL/H2SO4对污泥进行处理,重金属的去除率均在60%以上,多数达到100%。
这种方法去除效果很好,而且所需时间较短,但处理中需消耗大量的酸,处理后需要大量的水和石灰来冲洗或中和污泥,同时仪器易被强酸腐蚀,使该工艺花费较大,而且操运烦琐,使得化学法不能大规模应用于实际之中。
(2)电化学法:在污泥中插入电极对,在电极对上施加微弱直流电形成直流电场,污泥内部的矿物质颗粒、重金属离子及其化合物、有机物等物质在直流电场的作用下,发生一系列复杂的电化学反应,通过电激发、电化学溶解、电迁移、自由扩散等方式发生迁移,并富集到电极两端,使重金属以沉淀或金属形式析出,加以回收。
此方法首先将不同形态的金属污染物转变成可溶态进入液相系统,然后在电场作用下通过离子迁移和电渗定向迁移出土壤。
该方法对可交换态或溶解态的重金属去除效果较好,但是对于不溶态的重金属首先需改变其存在状态使其溶解再将其去除。
因此重金属的存在状态对效果影响较大。
该方法对金属的去除效果较好,所需的耗能也较低,去除过程中不需要添加任何对环境不利的物质,但此方法也有很大的局限性,对于渗透性高传导性差的污泥不太适用。
该技术还处于起步阶段,还需进行大量的研究试验。
(3)重金属固定技术:就是通过加入药剂将重金属加以固定,降低其生物有效性或活性,以使污泥土地使用后重金属难以被植物吸收利用且不宜迁移转化,从而减少对人类健康和环境的危害。
固定作用的工艺主要有堆肥、减性稳定和热处理等。
2010年我们环保事业部承担的中新天津生态城污水库治理项目,就使用了重金属固化中的减性稳定技术。
重金属的固定作用在一定程度和一定时期内能减轻重金属的危害,但不能从根本上降低重金属的含量,对人类健康和环境仍存在着潜在的威胁。
(4)生物淋滤法生物淋滤法是指利用自然界的微生物的直接作用或其代谢产物的间接作用,产生氧化、还原、络合、吸附或溶解作用,将固相中某些不溶成分(重金属、硫及其它金属)分离浸提出来的一种技术,最初用于难浸提矿石或贫矿中金属的溶出或回收。
目前全世界正将此技术扩展应用到环境污染治理领域,并做了大量的研究、试验工作。
污泥生物淋滤技术是通过向污泥中添加一定的底物使污泥中存在的特异化能自养型的嗜酸性硫杆菌获得能量,加强催化、氧化作用,降低污泥体系的PH值,使难溶态的重金属从固相溶出进入液相,再通过污泥脱水而达到去除污泥中重金属的目的。
此方法操作简单,去除效率较高,一般重金属去除率达90%以上,成本费用也较低。
其主要优点如下:①生物淋滤不需要加酸对污泥进行预酸化,与化学沥滤比可节省80%的耗酸量。
②启动迅速,沥滤效益高、时间短,适用于处理任何污泥。
③操作简单,运行过程无需特殊控制,在10-37度范围内均能沥滤重金属(最佳温度是25-30度),冬季也无需加热,所用基质S和FeSO4.7H2O容易保存和运输。
④污泥经生物淋滤后,脱水性能大幅度提高,脱水时不需要添加絮凝剂,有效节省污泥脱水成本。
生物淋滤污泥脱水性比厌氧消化污泥提高38倍。
⑤污泥中病原微生物易造成疾病传播,生物淋滤既能去除重金属又能杀灭病原菌,并使VSS下降。
通过比较上述几种重金属的去除方法,生物淋滤法去除重金属较经济、有效、可行,它提高了污泥农用的安全性,能使污泥变废为宝,真正实现污泥的减量化、无害化和资源化。
3.生物淋滤法去除污泥中重金属机理生物淋滤法的主要机理是通过向污泥中添加能量物质,增加污泥中现有硫杆菌的氧化活性,降低污泥体系的PH值,使难溶态的重金属从固相溶出进入液相,再通过污泥脱水而达到去除污泥中重金属的目的。
3.1生物淋滤法采用的菌种及其特性:利用微生物法去除污泥中重金属,使用最为广泛的微生物是氧化亚铁硫杆菌(T.f)和氧化硫硫杆菌(T.t)和铁氧化钓端螺旋菌(L.f)。
它们都是严格好氧的化能自养菌,通过氧化还原态的硫化物获得能量,能耐受高浓度重金属的毒性,这些硫杆菌根据其酸化能力可分为弱嗜酸硫杆菌和嗜酸硫杆菌。
嗜酸硫杆菌是生物淋滤过程中起主要作用的微生物。
这种菌通常在酸性环境下生长,PH值2-5时生长良好,这主要与硫或硫化物的存在和氧化有关。
运用微生物方法去除污泥中重金属,只有个别元素(Cr、Pb)的去除率稍低外,其它大部分重金属的去除率均在70-90%。
生物淋滤技术运行成本低,实用性强,是一种经济有效极具潜力的重金属去除方法。
3.2生物淋滤法去除重金属的机理厌氧消化污泥是国内外污泥消化的主要形式,污泥中的重金属70%以难溶性的硫化物形式存在。
在氧化亚铁硫杆菌等细菌的作用下,金属硫化物变成可溶性的硫酸盐,污泥中的重金属由原来的有机质结合态变为游离态,通过固相分离达到去除污泥中重金属的目的。
根据硫杆菌氧化硫化合物的方式不同,氧化硫杆菌溶出污泥中重金属有两种作用机理,即直接机理和间接机理。
(1)直接机理氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的直接作用机理是一样的。
细菌通过其分泌的胞外多聚物直接吸附在污泥中金属硫化物的表面,通过细胞内特有的氧化酶直接氧化金属硫化物,生成可溶性的硫酸盐。
T.fMS+2O2MSO4 M2++SO42-T.t(2)氧化亚铁硫杆菌的间接机理①Fe2+被氧化亚铁硫杆菌氧化成Fe3+②Fe3+进一步将重金属硫化物氧化为重金属硫酸盐而沥出并产生硫酸③硫酸进一步与重金属硫化物反应生成重金属硫化物和单质硫④单质硫被氧化亚铁硫杆菌氧化成硫酸,这样就构成了一个氧化还原的循环系统。
只要对脱出的污水进行适当处理,即可达到去除重金属的目的。
微生物淋滤后的污泥其PH值低于2.0,更加促进了重金属的沥出。
T.f2FeSO4+0.5O2Fe2(So4)3+H2O4Fe2(SO4)3+2MS+4H2O+2O28FeSO4+4H2SO4+2MSO4MS+0.5O2+H2SO4MSO4+H2O+SS+1.5O2+H2O T.f H2SO4(3)氧化硫硫杆菌的间接淋滤机理:在有氧的条件下,氧化硫硫杆菌将单质硫氧化成硫酸,然后在硫酸的作用下把重金属生成可溶性硫酸盐,使重金属从污泥中淋滤出。
S + H2O + 1.5O2T.t H2SO4H2SO4+Sludge-M Sludge-2H + M SO44.生物淋滤法的工艺流程和技术特点生物淋滤法除具备上述优点外,同时还具有工艺简单、技术要求不强,便于操作等特点。
4.1生物淋滤法工艺简单:生物淋滤法去除污泥中重金工艺流程如下;利用生污泥中的有益菌进行富集培养获取接种液—向生污泥中添加能量物(硫酸亚铁添加量是5g/L,单质硫是4g/L)--向生污泥中添加接种液—充分混合、间歇搅拌,在好气条件下培养到PH下降到2.5以下—脱毒污泥压滤脱水--脱水污泥经石灰中和后施入土壤。