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城市污泥中含有大量的重金属污染物,是污泥资源化利用的主要限制因素。利用合适的方法对污泥进行稳定化处理,降低污泥中重金属的有效性,对污泥的资源化利用非常重要。本论文旨在研究亚铁盐及辅助添加剂对污泥中重金属的稳定化处理效果,主要研究内容包括:(1)城市污泥的基本性质;(2)利用反复冻融的方法对污泥进行破碎处理,考察了细胞破碎对污泥中重金属浸出毒性的影响,并通过扫描电镜和红外光谱观察分析污泥细胞形貌和有机基团的变化;(3)利用TCLP浸提实验方法,研究了不同药剂投加条件下,亚铁盐对污泥中重金属的稳定化处理效果;(4)通过重金属的形态分析及污泥的XRD分析,初步探讨稳定化机制。主要研究结果如下:
实验污泥中锌和镍的浸出浓度较高,最大分别为28.9 mg·L-1和46.7 mg·L-1。污泥在经过细胞破碎处理后,锌和镍的浸出浓度分别增大了9.7%和5.1%,不稳定态分别增加6.9%和5.2%,各重金属的有机态均减少,浸出浓度增大;污泥中的细胞发生了形貌上的变化,EPS以及污泥中有机基团含量减少。
亚铁盐单独使用时对污泥中重金属稳定效果差,同时使用氢氧化钙和亚铁盐则对重金属具有良好稳定化处理效果。使用氢氧化钙辅助亚铁盐协同稳定污泥,能使污泥pH值维持在7~9偏碱性的范围;使用最佳配比15%FeS04·7H20+7.5%Ca(OH)2时,实验污泥中锌和镍的浸出系数分别为11.5%和24.1%;污泥经破碎处理后,锌的稳定化处理效果比原始污泥提高8.2%;氢氧化钙和亚铁盐对污泥的协同稳定处理效果随时间增加而提高;污泥处理后重金属的形态变得稳定,锌的晶型氧化铁结合态和残渣态分别增加了3.6%和35.6%,而镍的晶型氧化铁结合态和残渣态分别增加了19.3%和11.8%;稳定化污泥中形成针铁矿和无定型铁氢氧化物,两种物质对污泥中重金属的吸附和共沉淀可能是亚铁盐稳定污泥的主要机理。