如何去除污泥中的重金屬

 隨著世界經濟的迅速發(fā)展和人口的快速增長，城市中生活污水和工業(yè)廢水對環(huán)境的污染問題日趨嚴重.污水和污泥是污水處理廠對污水處理過程中的必然產物，其有效處理已成為城市污水處理廠正常運行的保證.由于污泥中含有豐富的、具有可利用價值的有機質、氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質，因此，污泥農用成為污泥資源化利用的zui有效途徑之一.然而，農用污泥中也含有大量的重金屬，而這些重金屬元素是一類難于控制的污染物，具有毒性大、潛伏期長和能沿食物鏈富集等特點，因此，污泥農用存在很大的風險.去除污泥中重金屬的方法很多，目前廣泛使用的是微生物方法和植物修復方法.其中，微生物方法和植物修復方法都存在一定的問題，如處理效果不太穩(wěn)定、生物淋濾周期較長等.因此，研發(fā)、環(huán)保、運行成本低的新型污泥處理技術迫在眉睫.

  電化學處理是利用電化學的方法將難降解有機物或生物毒性污染物降解，已被廣泛用于廢水處理中，而且在降解污泥中的有機物和重金屬元素方面也得到了廣泛的關注.電化學技術是指在外加電場的作用下，在特定的反應器內，通過一定的化學反應、物理過程或電化學過程，產生大量的自由基，利用自由基的強氧化性對污染物進行降解的一種技術.與其他方法相比，電化學方法具有無污染或少污染、易于控制、高度靈活性和經濟性等特點.因此，本文以PbO2/Ti電極板為陽極、銅板為陰極，研究不同電壓、電解時間與污泥中重金屬的去除效果之間的關系，以期為城市污泥農用、污泥無害化和資源化利用提供科學依據.

1、材料與方法

1.1 樣品的采集與處理

污泥樣品為取自烏魯木齊河東污水處理廠5月份的污泥，污泥濃度約為15 g ˙ L-1.樣品經過風干后，用研缽研磨，過 100 目尼龍篩，裝于塑料瓶中，置于4 ℃冰箱中保存，備用.

1.2 實驗裝置

電化學處理裝置是由有機玻璃制作的一種反應器.極板之間的距離為10 cm，極板的面積為100 cm2，陽極區(qū)和陰極區(qū)底面積均為105 cm2，高為15 cm，中間區(qū)寬為6 cm，具有穩(wěn)定的直流電源，PbO2/Ti電極板為陽極，銅板為陰極，攪拌設備為JB-3A型定時恒溫攪拌器，配大容量離心機(LWJ-2B型).具體實驗裝置。
1.3 實驗方法

用王水+HClO4在電熱板上對污泥進行消解，然后用0.1 mol ˙ L-1的鹽酸洗滌、過濾、定容，并用原子吸收分光光度計測定重金屬的含量，用Tessier連續(xù)提取方法分析重金屬的化學形態(tài).zui后將電極板表面經過適當處理后放入電化學實驗裝置內，加入濃度為15 g ˙ L-1的污泥，接通電源，調節(jié)電壓等，定期在實驗裝置內取樣進行分析.

1.4 分析方法

分析用DHG-9070型萬分之一電子天平，pH值采用pHs-3C型pH計測定，污泥中重金屬含量用TAS-990型火焰式原子吸收光譜儀測定.

2、結果與討論

2.1 污泥中重金屬含量分析

污泥中重金屬的5種形態(tài)及對應的組分含量如表 1所示.污泥中重金屬的5種形態(tài)通常包括可交換態(tài)(T1)、碳酸鹽結合態(tài)(T2)、鐵錳氧化態(tài)(T3)、有機結合態(tài)(T4)和殘渣態(tài)(T5)，且這5種形態(tài)在環(huán)境中的遷移性和生物有效性呈遞減趨勢(T1>T2>T3>T4>T5)，其中，T1與T2之和用于污泥中重金屬遷移性評估，而T1、T2、T3之和用于污泥中重金屬生態(tài)有效性評估.若污泥進入到土壤環(huán)境中，污泥中有機物也會隨著環(huán)境條件的變化而轉化，同時，有機物結合的部分重金屬元素也會被釋放出來.因此，對污泥中的重金屬在環(huán)境中的生態(tài)風險進行評估時還需要考慮T4的含量.T5一般只有在的環(huán)境下才會被釋放出來，在自然環(huán)境條件下，T5對環(huán)境沒有污染風險.