筑
龙
网
W
W W
.Z
H U
L O
N G
.C
O M
硫酸盐对重金属化学形态的转化作用
张延青t o 谢经良t o 彭 忠u o 王福浩u o 沈晓南u
kt q
青岛建筑工程学院环境工程系o 山东青岛uyysvv ~u q 青岛海泊河污水处理厂o 山东青岛uyysutl
摘 要} 研究了污泥厌氧消化过程中硫酸盐对铜 锌 镍三种重金属化学形态变化所起的作用∀结果表明o 硫酸盐的存在能够促进重金属向稳定的硫化物形态转变∀
关键词} 污泥~ 厌氧消化~ 重金属~ 硫酸盐~ 化学形态
中图分类号} zsv q t 文献标识码} 文章编号}tsss p wysukussvlsu p ssyu p sv
基本原理
目前o 关于污泥中重金属化学形态的划分o 被人们广泛接受的是 ¨¶¶¬¨µ于t|z|年提出的分类理论 t o 他将重金属形态分为可交换态 和碳酸盐结合
态 和铁锰氧化物结合态 硫化物及和有机质结合态 残渣态∀其中前三种形态为不稳定态o 后两种则为稳定态∀若能实现重金属形态由不稳定态向稳定态的转变o 则可提高城市污泥综合利用的安全性∀在污泥的厌氧消化过程中o 大量存在的硫酸盐还原菌 酸化细菌等能促使污泥中硫酸盐的还原和含硫有机质的分解而生成 u p 离子o 所生成的硫离子能够与污泥中的重金属反应生成稳定的硫化物∀因
此o
在污泥的厌氧消化过程中o 可通过投加含硫化合物来增加污泥中硫离子的含量o 以达到稳定 固着重金属的目的∀
试验装置及方法
试验装置
自制的污泥中温厌氧消化装置见图t
∀
图 试验装置
消化罐k 共x 个l 为有机玻璃管制成o 直径为uss
°°o
高为uws °°o 共同放置于一个恒温水浴槽k 电热 自动控温o
长为t uss °° 宽为yss °° 高为xss °°l 中o
水温控制在kvx tl ε∀水封罐中装有氢氧化钠溶液o 其作用为}吸收沼气中的硫化氢和稳定消化系统的工作压力∀
试验方法
向五个消化罐中分别加入含硫化合物k 无水硫
酸钠ls tss uss vss wss °ªr k 以 u p
w
计l o 通过测试分析污泥中重金属形态及硫酸盐浓度的变化来研究厌氧条件下硫酸盐对重金属的稳定作用∀试验所用污泥取自青岛海泊河污水厂的预浓缩池和消化
池∀
系统的启动∀首先对取自消化池中的消化污泥进行过筛kus 目l o
以去除大颗粒杂质∀然后向每个消化罐中各加入z 消化污泥o
将水槽内水温调节到kvx tl εo 并进行搅拌ku 次r§o us °¬±r 次l ∀系统的运行状况可通过³ 值和压力进行判断}
系统运行不佳时o 会出现³ 值的下降和压力值的降低∀待系统³ 值为z q u 左右且压力稳定后k 压力为u q |w ® ¤l 即可进行试验∀
系统的进泥和取样∀进泥方式采用一次性加入
k 预浓缩池的生污泥与消化罐中污泥量的比例为
t Βv l o 同时加入硫酸盐k ¤u w 用水溶解后加入生污泥中o 并搅拌均匀l o 搅拌us °¬±以使生污泥和罐内
污泥充分混合∀工艺运行按启动的方法进行o 取样测定时间定为x §一次kxs ° r 次l o
每次取样前先 中国给水排水
ussw ²¯q us i ²q u
筑
龙
网
W W W
.Z
H U
L O
N G
.C
O M
搅拌us °¬±以保证样品的代表性∀
监测方法
重金属形态的分析
测定为了测定的方便o 将重金属形态分为三种}不稳定态 硫化物及和有机质结合态 残渣态∀重金属形态分析采用分步提取法o 将待分析泥样在tsx ε下
烘干至恒重后进行分步提取}
不稳定态}
准确称取干泥s q x ª并置于us ° 离心管中o
加入{° s q sw °²¯盐酸羟氨和x ° ux h ¦o |y ε下水浴保持y «o
振荡数次 离心us °¬±后收集上清液进行分析∀
硫化物及和有机质结合态}
将上步残留泥样用水洗后加入{° s q su °²¯ v 和x ° vs h
u u k³ u q
sl o {x ε水浴 间歇振荡w «后再加入w ° v q u °²¯ w ¦o 振荡vs °¬±并经离心后收集上
清液o 再用电热板加热至近干∀
残渣态}
将残留泥样洗入烧杯中o 加入ts ° 浓
v o 电热板加热至近干o 共进行w 次∀用t Βt v 温热溶解并过滤o 对滤液进行分析∀铜 锌采用原子吸收分光光度法测定o 镍采用火
焰原子吸收分光光度法测定∀
消化液中硫酸盐的测定
硫酸盐的测定采用重量法o 其样品制备程序见
图u ∀
图 样品制备程序
结果与讨论
因数据较多o 故仅对含硫酸盐量最少的t f 罐和加硫酸盐量最多的x f
罐进行比较∀
铜的化学形态变化
图v 为铜的各化学形态所占百分率随时间的变化曲线k 锌 镍的变化曲线与铜的相似l ∀
从图v 可以看出o 虽然t f 罐未投加硫酸盐o 但铜的形态依然随时间发生变化o 这很可能与生污泥本身含有硫酸盐和硫蛋白质有关∀
试验结果表明o 随着硫酸盐投量的增加则重金属硫化物及和有机质结合态所占的百分率呈上升趋势o
而不稳定态所占的百分率相应减小o 残渣态的则基本不变化∀上述结果说明o
投加硫酸盐能促进重金属由不稳定态向硫化物及和有机质结合态转变
∀
图 铜的各化学形态所占比例随时间的变化
试验还发现o 在消化罐运行至第ts 天左右时重金属硫化物及和有机质结合态的含量开始显著提高o 到第tx 天时趋于平稳o 这说明若想利用消化系统来稳定重金属o 则必须保证有足够的消化反应时
间∀ 硫酸盐的测定结果
消化罐中的硫酸盐含量随时间的变化如表t 所
示∀
表 不同消化罐中的硫酸盐含量 °ªr
运行时间k§l
s x ts tx us t f |s {z zx ys xz u f t|w t{x tzs tv{tvx v f u|t u{s uys t{x tz|w f v|s vzx vys t|s t|y x
f
w|x
w{s
wyx
uvs
uus
由表t 可以看出o
未投加硫酸盐的t f 消化罐中也存在硫酸盐o 说明污泥本身含有硫酸盐o 这与该罐重金属硫化物形态含量的提高现象相吻合∀
不同的消化罐由于硫酸盐的投量不同o 消化液
中的硫酸盐含量也不同o
硫酸盐投量越多则消化液中的硫酸盐含量越高∀在试验结束后o 消化液中的
硫酸盐含量都不同程度地下降o
这说明一部分硫酸盐在厌氧条件下被还原o
且存在重金属化学形态转
化的可能性∀消化液中的硫酸盐含量在第ts天左右开始显著降低o这与重金属化学形态的变化趋势相符∀
结论
在污泥厌氧消化系统中o重金属硫化物结合态含量提高的主要原因是硫酸盐还原菌将硫酸盐还原为 u p o u p浓度的增加促进了重金属向硫化物形态的转变∀
城市污水处理厂的污泥中含有一定量的硫酸盐及含硫有机质o在不投加硫酸盐的情况下o经厌氧消化处理后污泥中的重金属也能一定程度地向硫化物形态转化∀
随着污泥中硫酸盐浓度的增加则消化污泥中重金属硫化物结合态的含量亦相应升高∀因此o 已具备消化系统的污水厂可通过提高消化池进泥中硫酸盐的含量来促进重金属向硫化物结合态转变o 以提高重金属的稳定率∀。