城市污水处理过程中重金属分布特性及形态研究

【摘要】： 随着城市污水量的不断增加,污水处理过程中产生的污泥量也在不断增加。污泥中不仅含有丰富的营养元素,也含有难降解的金属有毒物质,如果处理不当则会造成更严重的二次污染,同时有毒重金属也是限制污泥农用或污泥制砖等综合利用的主要障碍,因此对城市污水处理过程中产生的污泥进行研究,掌握重金属元素在污水处理过程中的迁入途径及迁移转化规律对污泥的处置及综合利用具有重要的意义。 本文以微波消解技术及电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)为基础,以济南市水质净化一厂进水泵房、初沉池、曝气池、二沉池、脱水机房等各处理单元水样及污泥为研究对象,采用BCR连续提取法进行金属形态(酸溶态、可还原态、可氧化态)的提取,以ICP-AES法测定了样品中的Cd、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Zn等8种重金属元素的含量,研究了重金属元素在污水处理过程中各个单元水相及污泥中的分布规律及形态分布,并采用相应的数学方法进行数据处理,找出重金属在污水处理过程中形态分布特性,以此为城市污水处理厂污水处理过程中所产污泥中重金属污染的防治和污泥的合理化处置及资源化利用提供基础数据。 研究表明:(1)济南市水质净化一厂处理后的污水中重金属元素Cd、Cr、Cu、Pb、Mo、Zn、Ni、Mn含量符合污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002中的要求,同时重金属元素Cd、Cr、Cu、Zn含量符合农用灌溉水质标准GB5084-92的要求。(2)在污水处理过程中,污水中的重金属元素Cd、Cu、Mn、Mo、Pb大部分在初沉池可得到沉淀,部分在活性污泥处理阶段被活性污泥所吸附。重金属元素Cd、Cr、Cu、Zn在初沉池污泥中的含量高于剩余污泥中的重金属含量,而金属元素Cr、Ni、Zn则相反,在剩余污泥中的含量高于初沉污泥中的含量。(3)污水处理过程中重金属元素在污泥中的沉积没有显著的差异,同一金属元素在不同泥样中的形态优势均有所不同,可采用对污水处理过程作适当的改进或控制酸度,在不同处理阶段将不同重金属除去。(4)采用BCR连续提取法研究重金属形态分布规律为:元素Cd、Zn、Pb形态主要为可还原态,元素Mn主要为酸溶态,其可氧化态所占百分比较低(9.3—11.8%);元素Cr、Cu、Mo主要存在形态为可氧化态,其酸溶态所占百分比相对较低(＜1.2%);元素Ni在酸溶态、可还原态、可氧化态三态中所占比例差别不大。 【关键词】：重金属 微波消解 城市污泥 污水处理 形态分析 电感耦合等离子体(ICP)
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 前言10-16
• 1.课题建立的背景和意义10-14
• 1.1 城市污泥中金属的来源及危害10-11
• 1.2 金属含量及其存在形态对污泥处置的影响11-12
• 1.3 济南水质净化一厂基本情况12-14
• 2.研究内容和技术路线14-16
• 第一部分 文献综述16-23
• 1.1 污泥消解技术16-17
• 1.2 样品检测技术17-18
• 1.2.1 电化学方法17
• 1.2.2 原子吸收光谱法17
• 1.2.3 原子发射光谱法17-18
• 1.2.4 电感耦合等离子体—质谱仪法18
• 1.3 活性污泥对金属的吸附机理18-19
• 1.4 城市污水中重金属的生物去除、迁移转化机理19-20
• 1.5 金属形态及金属形态分析20-23
• 1.5.1 连续萃取法21
• 1.5.2 单一萃取法21-23
• 第二部分 实验部分23-29
• 2.1 仪器与试剂23
• 2.1.1 实验所用主要仪器23
• 2.1.2 试剂及材料23
• 2.2 样品采集及处理23-26
• 2.2.1 济南市水质净化一厂工艺流程介绍23-24
• 2.2.2 样品采集24-25
• 2.2.3 样品制备25-26
• 2.3.金属总量分析方法26-27
• 2.3.1 水样中金属总量的分析方法26
• 2.3.2 污泥样品中重金属的分析方法26-27
• 2.3.3 全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪工作参数27
• 2.4 金属形态分析27
• 2.5 数据处理27-29
• 第三部分 结果与讨论29-59
• 3.1 微波消解条件的优化29-35
• 3.1.1 微波消解目标温度及消解时间的确定29-34
• 3.1.2 消解体系的选择34-35
• 3.2 电感耦合等离子体分析条件优化35-37
• 3.2.1 分析线的选择与检出下限35
• 3.2.2 蠕动泵夹优化35-36
• 3.2.3 雾化器压力优化36
• 3.2.4 RF功率36
• 3.2.5 加标回收试验36-37
• 3.3 污泥粒径分析37-42
• 3.4 污泥形貌分析42-43
• 3.5 不同处理阶段水中金属总量分析43-44
• 3.6 不同处理阶段污泥中金属总量分析44-46
• 3.7 污泥形态分析46-57
• 3.7.1 不同污泥中各元素的形态分布研究48-52
• 3.7.2 相同金属形态在不同污泥中提取率的比较52-55
• 3.7.3 BCR三态连续提取法所得合量与测定总量比较55-57
• 3.8 对污泥处置及资源化的建议与展望57-59
• 第四部分 结论59-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-69
• 攻读硕士期间所取得的成果69-70
• 学位论文评阅及答辩情况表70

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