【摘 要】
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随着社会经济的迅猛发展和环保意识的提高,污水处理的程度与要求不断提高。污水处理中产生大量的剩余污泥,这些污泥的有效处置是目前污水处理领域关注的重点和难点问题。剩余污泥富含有机质和氮磷等营养物质,能显著提高土壤肥力、改良土壤,因此合理的土地利用是目前剩余污泥处置中最经济有效的方法。但污泥中通常富集了污水中的大部分重金属,对其土地利用造成严重限制。因此,如何有效提取污泥中的重金属、降低土地利用风险,对
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随着社会经济的迅猛发展和环保意识的提高,污水处理的程度与要求不断提高。污水处理中产生大量的剩余污泥,这些污泥的有效处置是目前污水处理领域关注的重点和难点问题。剩余污泥富含有机质和氮磷等营养物质,能显著提高土壤肥力、改良土壤,因此合理的土地利用是目前剩余污泥处置中最经济有效的方法。但污泥中通常富集了污水中的大部分重金属,对其土地利用造成严重限制。因此,如何有效提取污泥中的重金属、降低土地利用风险,对污泥土地利用的发展具有积极的促进作用。本文主要结合污泥中重金属的存在状况,以Cu、Pb、Cd为例,采用化学浸提技术对污泥中的重金属进行处理,研究不同化学浸提剂的影响及联合效应,探究有效的污泥重金属浸提技术。主要研究内容如下:(1)研究不同性质的单一浸提剂对污泥中重金属的去除效应。结合污泥中重金属的存在状况,研究柠檬酸、螯合剂EDTA、绿色氧化剂双氧水、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和生物表面活性剂槐糖脂等几种单一浸提剂对污泥中重金属的提取效应。通过浸提剂浓度、反应时间和液固比(浸提剂溶液体积与污泥质量比)等条件的影响分析,优化浸提作用条件。研究表明:不同的浸提剂对污泥中重金属的去除效果不同,在研究优化的浸提剂浓度和液固比条件下,几种化学浸提剂对污泥中重金属提取效应的大小顺序为:EDTA>柠檬酸>槐糖脂>双氧水>十二烷基苯磺酸钠,其中效果最好的EDTA对Cu、Pb、Cd的去除率分别可达73.55%、66.67%和62.24%。(2)依据浸提剂的作用性质,进一步研究螯合剂EDTA和表面活性剂槐糖脂及与十二烷基苯磺酸钠联用对污泥中重金属的去除效应。EDTA通过配位螯合作用与表面活性剂的胶束增溶作用协同,二者联用提高了对重金属的浸提能力。与单一浸提剂的效果相比,EDTA与表面活性剂联用对重金属的去除效果明显提高。EDTA-槐糖脂的效果优于EDTA-十二烷基苯磺酸钠,其中EDTA-槐糖脂联用对Cu、Pb、Cd的去除率分别可达83.88%、76.28%和73.52%,比单独EDTA的作用提高了约10.00%以上。(3)采用抛物线方程、双常数方程和elovich方程对化学浸提剂提取重金属的反应进行动力学模拟分析,结果表明化学浸提剂对污泥中重金属的提取反应符合elovich动力学模型,化学提取过程属于非均相扩散控制过程;浸提剂的性质不同,其对重金属的提取作用速率不同,其中EDTA的浸提作用速率最大、十二烷基苯磺酸钠的速率最小;EDTA与槐糖脂和十二烷基苯磺酸钠联用后浸提反应速率明显变快,其中EDTA-槐糖脂的作用速率高于EDTA-十二烷基苯磺酸钠的速率。(4)采用分步顺序提取法对污泥中重金属的存在形态进行分析,结果表明化学浸提作用影响污泥中重金属的存在形态,其中双氧水的作用可有效释放可氧化态重金属,使不稳定态含量占比上升、稳定态含量占比下降,稳定性降低;其余几种浸提剂均可在不同程度上使重金属的不稳定态含量占比下降、稳定态含量占比上升,稳定性提高,其中EDTA的影响程度最大、十二烷基苯磺酸钠的最小,EDTA与槐糖脂和十二烷基苯磺酸钠二者联用的影响程度高于单一浸提剂EDTA的影响程度。
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