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随着我国经济的发展和人口的激增,城市废水的产生量越来越大,在污水处理过程中产生了大量的污泥,这些污泥的处理也成为世界环境领域所关注的重点。污泥中营养成分丰富,不仅含有氮、磷、钾和有机物,还有少量动植物生长所需的微量元素,这为污泥资源化提供了依据。但是污泥中含有少量的重金属,可能在利用过程中随着食物链迁移,对人和其它生物造成危害,如何去除或降低污泥中重金属含量已是限制污泥资源化利用的重要因素。
污泥中重金属的去除方法较多,主要有物理法、化学法、生物法、电化学法等。不同处理方法对重金属的去除效果不同,但都有一定的局限性,且污泥本身性质复杂,在进行处理时影响因素较多,占地面积大,选择合理的去除方法成为我们本课题的重点。本课题主要是采取化学法-电化学法联用技术去除污泥中的重金属,主要目的是拓展污泥中重金属处理的新途径,首先,利用柠檬酸浸出污泥中的重金属,将污水分离后收集浸出液,然后利用电沉积装置对浸出液中重金属进行迁移回收,最后分析柠檬酸回用的可行性。和直接处理污泥相比,此方法影响因素少、处理时间短、电流利用率高、处理难度低,极具研究价值。
本课题主要分析了浸出液浓度、电流密度、去除时间、初始pH值、隔板间距对重金属迁移效果的影响,综合考虑去除率和电流效率,在反应条件为:锌69.85mg/L、铜4.76mg/L、铅7.23mg/L、镉0.89mg/L、铬5.01mg/L,电流密度3.68mA/cm2,去除时间60min,初始pH值为4,隔板间距10mm时,重金属去除效果较好,电流利用率较高,此时重金属浓度变化为:锌8.17mg/L、铜0.74mg/L、铅0.95mg/L、镉0.22mg/L、铬0.39mg/L,电流效率为51.22%。
由于浸出液中柠檬酸含量大于重金属含量,为了节约柠檬酸的使用量,同时减少废水的排放量,本课题进行了柠檬酸回用实验研究。根据研究发现,对反应后柠檬酸直接回用时,污泥中重金属的浸出效果较差,和纯柠檬酸的浸出效果相比,1000g污泥的差值为:锌86.24mg、铜6.41mg、铅8.09mg、镉0.87mg、铬6.77mg。而对柠檬酸的pH值条件进行调节后回用,重金属的去除效果较好,比纯柠檬酸的浸出效果稍差,1000g污泥的差值为:锌18.82mg、铜1.98mg、铅4.00mg、镉0.34mg、铬1.74mg。
结论:①在确定的最佳条件下浸出液中重金属浓度大大降低,在反应结束时重金属的去除率效果很好,分别为锌为88.30%、铜84.45%、铅86.86%、镉74.91%、铬92.22%,电流效率也很好,为51.22%,因此,我们得出结论,本课题提出的化学法-电化学法联用技术可有效降低污泥浸出液中重金属含量,在实际应用中有较大的技术优势和发展前景,是一种经济有效的重金属去除技术。②根据对柠檬酸的回用实验发现,柠檬酸回用是可行的,但是在回用时需要对柠檬酸的pH值进行合理的调节。这主要是因为在迁移反应后柠檬酸溶液的pH值变大,直接对污泥中重金属进行浸出时,不利于重金属的浸出,因而,重金属的浸出效果差。而利用硝酸调节其pH为3后,重金属浸山率显著上升,浸出效果变好。
目前,我国污泥的产量日益增多,但在污泥的处理方面仍有缺陷,此方法集中了化学法和电化学法的优点,去除效果不错,通过对此方法的研究拓展了重金属处理的途径,有效降低了污泥资源化利用时重金属的危害,在污泥处理方面有重要的意义。