电动力方法联合化学络合法强化捕集去除城市污泥中重金属及回收产物的研究

摘要

我国市政污水的处理量随着经济的快速发展和城市化进程的不断推进与日俱增，同时提高了污泥的产量。城市污水处理量中工业废水的部分汇入，以及金属离子的生物化学沉淀效应，导致了较多重金属富集于污泥之中，这不仅会在污泥的处置过程中引起二次污染，更导致了金属资源的浪费。因此，将城市污泥中的重金属去除和回收城市是污泥后续处置以及废物资源化利用的重要部分。本文采用自行设计的电动处理装置，以城市污水处理厂脱水后污泥作为试验对象，利用电动修复技术协同化学络合/螯合作用来处理、回收城市污泥中的重金属，通过不同添加比的氨水与乙二胺对污泥预处理来提高重金属的去除率，并回收阴极产物进行物化表征，以期寻求高效去除并回收污泥中重金属的可行性技术途径。
　　1、电动修复试验表明，直接利用阳极产酸酸化污泥而不向污泥中添加酸性试剂来降低污泥的pH值，能够一定程度的溶出去除城市污泥中的重金属;采用阳离子交换膜分隔阳极室（污泥室）可以达到充分利用酸化效果的目的。阳极酸化对重金属Zn、Cu和Pb的去除率分别为41.63％、26.34％和35.61％。
　　2、协同氨络合/乙二胺螯合作用试验表明，适量氨水/乙二胺的添加对电动处理过程中污泥pH值的降低与电流密度的提高没有阻碍，但能够有效提高污泥中重金属的捕集去除效果。试验条件下，去除污泥中Zn和Cu的最佳操作条件为氨水添加比0.12，此时Zn和Cu的去除率分别可达达91.62％和71.49％。去除污泥中的Pb的最佳操作条件为氨水添加比0.08，Pb的捕集去除率达47.85％;当乙二胺添加比为0.06时，Zn、Cu和Pb的去除率达到最佳，分别为87.51％、67.64％和57.79％。同时，添加络合/螯合剂对污泥中重金属的形态分布和迁移性有显著影响，主要表现为稳定形态如残渣态、有机结合态的减少及可交换形态的增加。
　　3、阴极沉淀产物表征表明，氨水预处理试验组阴极产物结晶度不高，颗粒间空隙与比表面积较大，主要有方解石、灰锗矿和硫铜锗矿等成分;乙二胺预处理试验组阴极产物结晶度较高，主要有霰石、碱式氯化锌、硝酸钾和水砷铜矿等成分。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 立题依据

1．2 城市污泥的基本性质

1．3 城市污泥的处理处置方法

1．4 城市污泥中重金属的分布与危害

1．5 目前国内外的研究动态

1．5．1 微生物法

1．5．2 植物修复法

1．5．3 化学法

1．5．4 电化学法

1．6 本课题研究的主要内容、目的与意义

2 材料与方法

2．1 实验装置与材料

2．2 试验方法

3 电动力捕集去除城市污泥中重金属的方法

3．1 试验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 电动处理过程污泥pH以及电流密度的变化

3．2．2 污泥中重金属的捕集去除

3．3 小结

4 氨络合法电化学捕集去除城市污泥中重金属试验

4．1 试验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 电动处理过程污泥pH以及电流密度的变化

4．2．2 电动修复过程污泥中重金属的捕集去除率

4．2．3 电动修复过程污泥中重金属的残留情况

4．2．4 电动处理过程污泥重金属形态分布与迁移

4．3 小结

5 乙二胺螯合法电化学捕集去除城市污泥中重金属试验

5．1 试验方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 电动处理过程污泥pH以及电流密度的变化

5．2．2 电动修复过程污泥中重金属的捕集去除率

5．2．3 电动修复过程污泥中重金属的残留情况

5．2．4 电动处理过程污泥重金属形态分布与迁移

5．3 小结

6 回收产物表征

6．1 扫描电镜分析

6．2 红外光谱分析

6．3 X射线衍射(XRD)分析

6．4 小结

7 结论和展望

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 不足和展望

参考文献

作者简介

论文发表情况