微波化学协同水解酸化脱除污泥重金属

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土地利用一直是污泥资源化的一个重要方向,然而污泥中的重金属却严重限制着其土地利用,利用生物方法可以在低成本下有效浸提污泥重金属,但其相对化学试剂法浸提时间较长,本实验以课题组前期研究成果为基础,以污泥水解酸化为主导浸提方法,结合微波化学的辅助作用以期提高水解酸化浸提重金属效率,主要研究结果如下:1.通过驯化接种污泥得到p H值稳定在3.5左右的接种污泥,驯化成功的接种污泥沉降性能改善、p H值稳定、颜色变为黄褐色,污泥变为颗粒状。培养温度为37℃恒温,营养物质投加比例为C:N:P=200:5:1,产甲烷抑制剂2-溴乙烷磺酸钠(BES)投加量为106mg/L。2.通过不同接种率、温度、污泥含水率、反应时间,回流比确定了污泥水解酸化最佳工艺条件,最佳接种率确定为20%,温度的选择中当以降低p H值为目的,选择35℃较为经济,若同时考虑得到较低p H,以及较好污泥脱水性能则选择温度45℃为宜,污泥含水率确定为97%,回流比为200%,反应时间在36h为宜。最佳工艺条件下继续研究水解酸化重金属去除率,发现超过一定时间后重金属去除效率变化并不大,在反应15h后污泥中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的去除效率分别为78.46%、48.92%、56.22%、50.93%、70.33%、70.37%、67.49%。3.通过在水解酸化反应中投加谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)、用柠檬酸(CA)将污泥p H调至3、震荡辅助、以及微波预处理污泥,明显提高了反应速率,最终确定反应条件为:微波功率P1,升温至60℃,9m L 0.1mol/L的GLDA,0.69m L 2mol/L的CA溶液,震荡反应。污泥重金属平均去除率达到82.93%。4.通过对浓缩污泥、水解酸化污泥以及微波化学协同水解酸化污泥的重金属形态进行分析,结果表明可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态在经过水解酸化后都出现了不同程度的变化,每种重金属的各种形态含量大不相同,各种形态下的重金属稳定性不一样,反应后终泥的各种形态含量也各不相同。5.通过对比浓缩污泥、水解酸化污泥以及微波化学协同水解酸化污泥三种污泥性质,结果表明p H由7.01水解降至3.65,直至终泥降至3.0,SV30由96%降至83%,直至终泥降至81.5%,污泥含水率由97.1%降至94%,直至终泥降至93.2%,污泥中有机质由319升高至346g/kg,直至终泥升至350g/kg,污泥性质的改变有助于污泥进行土地利用。本文中图28幅,表18个,参考文献106篇。
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