去除污水污泥中重金属

去除污水污泥中重金属

摘要城市污泥中含有大量的重金属，国内外对其处理研究方法主要集中在以下几个方面：物理方法、化学方法、动电技术及生物方法。文中对以上几种技术的原理、优缺点及应用状况做一简述。得出结论，生物方法具有其他方法所不能比拟的运行成本低、重金属去除效率高，实用性强等优点，是处理污泥中重金属比较优越的方法。

1.污泥处理处置问题

由于活性污泥法废水处理工艺，产生的剩余污泥量约占处理水量的0.3%-0.5%（含水率以97%计），产生的污泥数量十分巨大[1]，且污泥中含有大量重金属，病原菌及致病菌，同时伴有恶臭，若不加处理或处理不当极易造成二次污染[2]。同时污泥中含有的大量有机物，N、P、K等有利于植物生长的营养物质，如不能得到合理利用，势必造成资源的浪费[3]。如何将产量巨大，成分复杂的污泥进行合理的处理处置日渐成为世界性的难题。

污泥的处理处置的基本目的包括4方面的内容即减量化，稳定化，无害化，资源化。减量化是指通过污泥浓缩与脱水减少污泥处置的最终体积，以降低污泥处理处置费用。稳定化是指通过处理使污泥中的有机物、有害病原体、细菌等得到去除，使污泥稳定。无害化是指杀污泥中的灭病原微生物、寄生虫卵等对人体有害物质。资源化是指污泥自身含有大量植物营养成分，在处理污泥的同时实现变害为利[4]。

剩余污泥的常规处置方法包括：卫生填埋、焚烧与热能利用、土地利用、好氧消化与厌氧消化等[5]。对于污泥的处理处置，国外起步较早，以几个典型国家为例：德国城市污水污泥的处置方法主要有填埋法、农用法、焚烧法等，总体来说主要以填埋和农用为主[6]。根据资料[7，8]，英国污水处理污泥的年产量为110.7万t干污泥目前，英国42%的厌氧消化后污泥回用于农田，填埋所占的比例较小，只占污泥处理量的8%。[9]美国的污泥处理处置在近年，污泥的有效利用部分均逐年增加，至2010年达到70%。同时，污泥用于填埋或焚烧的比例逐年下降[10]。日本在污泥的处理与利用方面，主要是以填埋及土地利用为主。

2. 污泥除重金属主流工艺简介

目前国内外城市污泥中重金属处理研究方法主要集中在以下几个方面：物理方法、化学方法、动电技术及生物方法。下面就上述几种技术的原理、优缺点及应用状况做一简述。

（一）物理方法

物理方法即通过添加一定的钝化剂或化学制剂改变城市污泥中重金属的存在形态，使其达到重金属的稳定。一般包括石灰固化法、水泥固化法、自胶结固化技术等方法[16]。这些措施能够有效的减少重金属的有效形态，即容易被植物

利用的形态。物理方法只是单纯的改变了重金属的化学形态，总量并没有降低。同时物理方法还存在资源浪费大，经济效益差等缺点。

（二）化学方法

化学方法的基本原理是对污泥添加化学品，通过提高污泥的氧化还原电位值并且降低PH值，使污泥中重金属的水溶性化合物，可溶性离子状态转换。沃兹尼亚克用1:1的盐酸与硫酸处理污泥，发现，铜，锌，镍，镉的去除率均高于60%，甚至100%。Cheang使用硫酸进行消化污泥热处理，去除率均高于50%。Abrego 采用硝酸研究污泥浸出，镍，去除率高，可达100%。

（三）动电技术

电动力学技术的基本原理是在固体液相系统中插入电极, 通过施加微弱直流电形成电场, 利用直流电场产生的各种电动力学效应, 使污染物发生迁移、并富集于阴极区, 从而将污染物去除。在电场作用下, 土壤液相将因电渗析作用向阴极迁移, 阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动, 这些过程统称为动电现象或动电过程, 在动电修复过程中, 主要的物质迁移有电渗、电迁移、自由扩散和电泳等作用。电动修复技术一般被用来处理渗透性较低的土壤，且不必向土壤中排放不利于环境保护的物质。

穆罕默德和萨利赫采用电动修复去除固体含量为百分之三十的污泥脱水中重金属，该方法适用于新鲜污泥更好；然而，久被放置的污泥，使用硝酸污泥酸化预处理后的电动修复，重金属去除率仍然很低，这进一步说明了分布中重金属污泥，电动修复影响的活动。

我们国家处于电动修复重金属污泥的初始阶段，如袁华山酸化污泥中镉，锌和铜在电动力的作用下的去除率进行了研究，发现5天后，经过硝酸酸化污泥脱水中的电场力，镉，锌和铜的去除率明显提高，分别比酸处理增加了11%，9%和6%。

（四）生物方法

生物方法是指通过植物或者微生物的络合，氧化，吸附等作用将污泥中的重金属溶滤出来。主要包括被污染土壤的植物修复法及生物淋滤法。其中植物修复法包括：植物稳定、植物挥发和植物提取三种类型。植物治污为清除环境中日益加剧的有毒元素，以及有机残留物带来的污染问题提供了一条新途径。同化学和工程治污方法相比，它的优点在于更为廉价，并能带来中长期的环境效益。因此，许多国家对利用植物治理污染的研究日趋重视。

总体而言，生物方法具有其他方法所不能比拟的运行成本低、重金属去除效率高，实用性强等优点，是处理污泥中重金属比较优越的方法。

参考文献

[1]王宝贞:水污染控制工程:北京：高等教育出版社，1994:303-305

[2]邓晓林等.上海城市污水处理厂的污泥处置途径探讨[J].中国给水排水2000,(16);19-22.

[3]王敦球城市污水污泥重金属去除与污泥农用资源化试验研究.重庆大学博士学位论文，2004,1

[4]宋正清.浅析市政污泥的处理和处置.黑龙江科技信息，2003，208-209

[5]杨波陈季华奚旦立.剩余污泥的处理与处置技术.东华大学学报，2005,（4），126-128

[6]钱颖萍，联邦德国城市污泥处置的现状与趋向，上海给水排水，1992.1

[7]赵亚乾，R.D.Davis，英国污泥处置现状及其发展概述，给水排水，1998，24（9）

[8]Davis.R.D and Hall.J.E,“production,Treatment and Disposal of Wastewater Sludge in

Europe from a UK perspective“,European W ater Pollution Control,1997,7(2)

[9]Davis,R.D.The impact of EU and UK environmental pressures on the future of sludge

treatment and disposal.Water Environ.Manage,1996,10(2):65-69

[10]何品晶，顾国维，李鹜中等编著，城市污泥处理与利用，科学出版社，2003：39-54