生物酸化联合类Fenton氧化去除城市污泥中重金属

论文摘要

污水处理厂产生了大量难于处理的剩余污泥,这些剩余污泥占污水处理厂总处理费用的60%。由于污泥中含有大量的养分,剩余污泥通常用于土壤肥料或作为土壤改良剂。但是污泥中含有的重金属,限制了污泥的回用。因此污泥中重金属地去除已经成为一个亟待解决的问题。本文将生物酸化与类Fenton氧化结合,用于去除污泥中的重金属。通过正交试验得出:在污泥酸化影响因素中,亚铁盐对污泥酸化速率影响最大,其次是污泥的含固率,最后为硫粉投量。污泥的最佳酸化条件为污泥含固率2%,硫粉投加量为3g/L、亚铁投量为15g/L,在此条件下,体系的pH在2.5d内由6.8下降到2.5,在此过程中寻找适合类Fenton氧化的pH。较低pH,较长氧化时间和高剂量的H2O2有利于重金属的溶出。在生物酸化与类Fenton氧化结合的条件下,研究了污泥中四种重金属Cu、Zn、Pb和Cd的存在形式以及影响去除效果的主要因素,结果表明:Zn和Cd主要是可交换态+碳酸盐态和Fe/Mn氧化态存在于污泥中,Zn和Cd去除的效果主要取决于pH的改变,Zn和Cd在生物酸化的过程中大部分已被溶出。而Cu和Pb在污泥中以稳定的硫化及有机结合态和残渣态形式存在,其去除主要是通过类Fenton氧化来实现的。经生物酸化和类Fenton氧化后,污泥中重金属Cu、Zn、Pb和Cd的含量从初始的421、1512、177、12.7 mg/kg下降到131、134、574和4.8mg/kg,已经满足了GB18918-2002城市污水处理厂剩余污泥农用的标准。为了进一步优化污泥生物酸化条件,缩短生物酸化反应周期,本文研究污泥含固率、硫粉及亚铁盐投量、污泥回流比四个因素对污泥生物酸化的影响,主要的检测指标为污泥体系的pH和ORP变化。研究结果发现,适宜的生物酸化条件为:污泥含固率为4%、硫粉和FeSO4·7H2O投量均为8g/L、污泥回流比为0.3。在优化条件下进行生物酸化试验的周期仅为1.25d,大大缩短了污泥的生物酸化周期。将处理前后污泥的悬浮固体SS、挥发性固体VSS、污泥沉降比SV相比较,发现污泥处理前后SS未发生明显变化;污泥SV由起始的70%上升到98%,污泥的自由沉降性能变差了;污泥VSS（以质量百分数表示）从起始的62.56%降低至39.34%,其去除率达37.12%,污泥的稳定性能得到大幅度的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国城市污泥处理现状
• 1.1.1 我国污泥发展现状
• 1.1.2 污泥的来源、种类及性质
• 1.1.3 城市污泥处置现状
• 1.2 污泥中重金属的去除方法
• 1.2.1 化学方法
• 1.2.2 生物方法
• 1.2.3 其他方法
• 1.3 FENTON 氧化处理剩余污泥的作用机制
• 1.3.1 Fenton 调理稳定剩余污泥的作用机制
• 1.3.2 Fenton 氧化处理剩余污泥的主要影响因素
• 1.3.3 Fenton 试剂在城市剩余污泥处理中的研究现状及工程实例
• 1.4 生物酸化的机理及影响因素
• 1.4.1 污泥生物酸化采用的菌种
• 1.4.2 污泥生物酸化的机理
• 1.4.3 影响污泥生物酸化的因素
• 1.5 课题的背景、意义及主要内容
• 1.5.1 课题的研究背景
• 1.5.2 课题的研究意义
• 1.5.3 课题的研究内容
• 第2章 类FENTON 氧化去除城市污泥重金属
• 2.1 前言
• 2.2 实验目的
• 2.3 实验仪器和试剂
• 2.3.1 主要实验仪器
• 2.3.2 主要器皿
• 2.3.3 药品及试剂
• 2.4 主要特性参数与测定方法
• 2.4.1 pH 测定
• 2.4.2 含水率与含固率的测定
• 2.4.3 污泥VSS 测定
• 2.4.4 重金属测定
• 2.5 实验污泥
• 2.5.1 污泥来源
• 2.6 实验内容
• 2.6.1 酸化细菌混合液制备
• 2.6.2 供试污泥重金属形态分析
• 2.6.3 污泥生物酸化的正交试验
• 2.6.4 污泥的类Fenton 氧化
• 2.7 结果与讨论
• 2.7.1 重金属形态分布
• 2.7.2 生物酸化正交试验
• 2.7.3 污泥类Fenton 氧化
• 2.8 小结
• 第3章 强化剩余污泥生物酸化的影响因素研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料
• 3.2.1 供试污泥
• 3.2.2 试验药品
• 3.2.3 试验仪器与设备
• 3.2.4 酸化细菌混合液制备
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 pH 和ORP 测定
• 3.3.2 污泥SV 测定
• 3.4 生物酸化
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 实验污泥原始性质
• 3.5.2 污泥含固率确定
• 3.5.3 硫粉投量确定
• 3.5.4 亚铁投量确定
• 3.5.5 污泥回流比确定
• 3.5.6 优化条件下的生物酸化
• 3.5.7 污泥生物酸化前后理化性质对比
• 3.6 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录