汞在污水处理厂的赋存特征与迁移转化

【摘要】：汞化合物极强的生物毒性和生物富集效应对环境安全和人体健康构成了严重威胁,其污染问题日益受到世界的高度重视。作为一类重要的汞排放源,污水处理厂的污水和污泥中汞的赋存特征和迁移转化尚未受到应有的重视。本文以焦作市污水处理一厂各工艺单元的污水和污泥为研究对象,测定了汞的含量、形态、日变化和年变化,计算了污水处理厂汞的去除率和质量平衡,分析了压滤污泥中汞的形态分布并评价了其中汞的潜在生态风险。本研究得出的主要结论如下:1、四次采样生活污水(沉砂池进水)中均检测到了总汞(THg)和甲基汞(MeHg)的存在。THg表现为4月(1212±598 ng·L-1)和12月(803.5±100.6 ng·L-1)6月(95.27±7.12 ng·L-1)和9月(187.0±43.8 ng·L-1),MeHg表现为4月(21.34±13.88ng·L-1)高于其他三次采样(2.62±0.93—3.62±0.18 ng·L-1)。生活污水中汞主要以无机汞形式存在,MeHg/THg小于3﹪,6月MeHg/THg最高。四次采样生活污水中溶解态总汞(F-THg)含量在5.89±2.24—26.58±12.48 ng·L-1之间,F-THg/THg小于8﹪,汞主要以颗粒态为主。溶解态甲基汞(F-MeHg)含量在0.41±0.02—2.55±2.36 ng·L-1之间,F-MeHg/MeHg小于40﹪,MeHg同样主要以颗粒态为主。生活污水中THg和MeHg含量不稳定,THg和MeHg的日变异系数分别为49.31﹪和65.06﹪(4月),23.44﹪和35.58﹪(9月)。2、四次采样污水处理厂出水(二沉池出水)中THg和MeHg含量较进水明显降低。THg含量在6.89±0.71—56.39±2.35 ng·L-1之间,MeHg含量在0.33±0.09—0.80±0.25 ng·L-1之间。出水中汞仍以无机态为主要形态,MeHg/THg均小于6﹪。THg和MeHg含量均能够满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)的相关标准。F-THg含量在1.70±0.27—5.74±2.22 ng·L-1之间,F-THg/THg较当天进水均有所上升。F-Me Hg在0.18±0.04—0.38±0.14 ng·L-1之间,最终出水中F-Me Hg/MeHg明显高于进水,均在40﹪以上。THg和MeHg的日变异系数分别为29.61﹪和31.63﹪(4月),42.56﹪和26.49﹪(9月)。3、该污水处理厂现有工艺对THg和MeHg有很好的去除效果,四次采样污水处理厂对进水中THg的去除率均达到88﹪以上,MeHg处理效率表现为4月(96.25﹪)12月(88.67﹪)、9月(87.40﹪)和6月(85.34﹪),一级处理(曝气沉砂池)对THg和MeHg的去除没有明显的贡献,THg和MeHg的去除主要发生在二级处理(氧化沟+二沉池)单元。除9月外,该污水处理厂在4月、6月、12月同样表现出了对F-THg良好的去除效果,去除率均达到70﹪以上。四次采样结果均表明,该污水处理厂对F-Me Hg有较好的去除效果,去除率均达到56﹪以上。4、四次采样沉砂池污泥中THg和MeHg的含量分别在0.97±0.52—1.91±0.10mg·kg-1和3.14±0.27—7.65±4.35 ng·g-1之间。压滤污泥中THg和MeHg的含量在2.82±0.43—4.95±0.10 mg·kg-1和7.21±1.30—9.30±0.91 ng·g-1之间,MeHg/THg均小于3﹪,压滤污泥中汞主要以无机态汞存在,THg含量低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918-2002)中规定的污泥农用(碱性和中性土壤)时总汞最高限值(15 mg·kg-1)。4月和9月沉砂池污泥中THg日变异系数为87.80﹪和53.61﹪,活性污泥(二沉池、浓缩池和压滤机房污泥)THg日变异系数均在20﹪以下。4月各单元污泥中MeHg含量不稳定,日变异系数均达到了45﹪以上;9月除沉砂池污泥(48.23﹪)外,活性污泥中MeHg含量均比较稳定,日变异系数均在25﹪以下。5、压滤污泥中汞的形态主要以腐殖酸结合态和残渣态为主,腐殖酸结合态所占比率在13.05﹪—47.80﹪之间,残渣态所占比率在52.05﹪—85.87﹪之间,生物可直接利用的可交换态汞所占比例在0.05﹪—0.10﹪之间,说明压滤污泥中汞的生物有效性低。汞的单因子潜在风险评价结果表明,4月和12月压滤污泥不建议直接用于农业生产,6月和9月压滤污泥可适当用于旱作农田和果树种植。6、质量平衡计算发现,THg的损失和补充均发生在二级处理工艺,4月和12月表现为损失现象(损失量占进入污水处理厂汞的比例为别为48.40﹪和19.68﹪),6月和9月表现为得到补充(补充量是进入污水处理厂汞的3.58和0.82倍)。四次样品分析结果均表明MeHg在二级处理工艺发生损失的现象(损失量占进水MeHg的比例为别为92.21﹪、48.35﹪、48.44﹪和62.26﹪),污水中甲基汞的去除只有部分转移到污泥中,大部分在二级处理单元得到了降解。 【关键词】：城市污水 总汞 甲基汞 迁移转化 质量平衡 生态风险
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 引言13-25
• 1.1 课题来源13
• 1.2 课题研究背景及意义13-15
• 1.3 我国城市污水处理概况15-16
• 1.4 我国城市污泥的处理处置现状16-17
• 1.5 污水处理厂污水和污泥中汞的研究进展17-19
• 1.5.1 汞的理化性质17
• 1.5.2 污水处理厂污水中汞的来源17
• 1.5.3 污水处理厂污水和污泥中总汞的研究进展17-19
• 1.5.4 污水处理厂污水和污泥中甲基汞的研究进展19
• 1.6 汞的甲基化和去甲基化研究19-21
• 1.7 研究内容及技术路线21-25
• 1.7.1 研究内容21-22
• 1.7.2 技术路线22-25
• 2 实验部分25-29
• 2.1 实验试剂与仪器25
• 2.1.1 主要试剂25
• 2.1.2 实验仪器25
• 2.2 样品的采集及预处理25-26
• 2.2.1 污水处理厂的基本简介25
• 2.2.2 采样点的布置及样品的采集25-26
• 2.2.3 样品的预处理26
• 2.3 实验方法26-27
• 2.3.1 污水和污泥中总汞的测定方法26-27
• 2.3.2 污水和污泥中甲基汞的测定方法27
• 2.3.3 污泥中汞的形态分析测定方法27
• 2.4 实验质量控制27-28
• 2.5 采样期间的相关情况28-29
• 3.污水中汞的赋存特征及现有工艺对汞的去除效果29-43
• 3.1 污水中汞的日变化特征29-34
• 3.1.1 总汞29-31
• 3.1.2 甲基汞31-34
• 3.2 四次采样污水中汞的变化特征34-38
• 3.2.1 总汞34-36
• 3.2.2 甲基汞36-38
• 3.3 污水处理厂各处理单元对于污水中汞的去除效果38-43
• 3.3.1 总汞38-40
• 3.3.2 甲基汞40-43
• 4.污泥中汞的赋存特征和生态风险评价43-51
• 4.1 污泥中汞的日变化特征43-45
• 4.1.1 总汞43-44
• 4.1.2 甲基汞44-45
• 4.2 四次采样污泥中汞的季节变化特征45-46
• 4.3 压滤污泥中汞的形态分析和风险评价46-51
• 4.3.1 压滤污泥中汞的形态分析46-48
• 4.3.2 压滤污泥中汞的生态风险评价48-51
• 5 汞在污水处理厂的质量平衡51-59
• 5.1 质量平衡的计算方法51-52
• 5.2 4月1-2日汞的质量平衡52-53
• 5.3 6月9日汞的质量平衡53-54
• 5.4 9月15-16日汞的质量平衡54-55
• 5.5 12月23日汞的质量平衡55-56
• 5.6 四次采样汞的质量平衡对比56-59
• 6 结论59-63
• 参考文献63-71
• 作者简介71-73
• 学位论文数据集73

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