污泥为有用资源亦或有害物质:污泥稳定化和管控方法的探索

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cpingpeng
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有明显的去除效果,对含氯化合物具有选择性去除效果。另外,结果显示在厌氧消解过程中添加纳米铁颗粒可以通过固定重金属使剩余污泥更为稳定。实际上,正如Aikpokpodion等人报道的结果一样,在污泥消解过程中加入纳米铁颗粒会产生更多的甲烷,并会使其中的金属元素成分以不同的比例发生剧烈的改变。比如,金属主要与有机质和硫化物结合在一起(F5)(25%≤F5≤52%),一部分是与碳酸盐结合在一起(F3)(10%≤F3≤49%),还有少量或中量部分与铁-锰氧化物结合在一起(F4)(6%≤F4≤16%),余下部分(F6)(6%≤F6≤25%)。添加Fe0和Fe3O4(添加比例为0.5%)进行的厌氧消解(37±1℃)显示出更好的金属固定效果。经处理后,金属集中在与铁-锰氧化物结合部分(29%≤F4≤70%)和残渣中。在厌氧消解过程中,纳米颗粒通过还原作用、吸附作用减少了金属在液相中的释放、活化,使其固定在固相中。因此,在原始剩余污泥中,可移动的金属(MF)[F1(水溶性部分)+F2(可交换部分)+F3,%]含量占总金属含量的比例超过20%,经厌氧消解后,下降到5~15%。此外,以往研究报道有机结合磷会随着有机质的降解而释放,与之相反,本研究发现纳米铁颗粒可以通过将溶解性的磷如正磷酸盐与亚铁离子形成沉淀(nZVI Fe0+2H+→Fe2++H2)促进蓝铁盐的生成([Fe3(PO4)2·8H2O])或通过Fe3O4的吸附作用固定磷。最后,EDX分析结果显示,使用纳米铁颗粒不会对污泥形态产生破坏,其稳定的原始结构可被保留到消解完成,大部分的纳米颗粒被吸附在了污泥表面。  为了找到可能的污水污泥增值新方法,我们进一步深入研究了取自重庆、厦门的11个污水处理厂剩余污泥中的金属和其它元素(包括磷在内的52种元素)。超过50种元素包括贵金属元素、稀土元素、工业元素在剩余污泥中被检出,浓度范围为16.2μ g kg-1DS(Pt)~55.0 g kg-1(Al)。这些元素在污泥中高度富集,并显示出入为来源。贵重金属、稀土元素和工业元素的富集指数(EFs)分别为56.3~200000、1.86~79.7和1.1~2040。其富集指数展示了回收这些元素的潜力。经估算,每年重庆和厦门剩余污泥中检测到的元素的潜在经济价值分别可达77,700,000美元和21,800,000美元,相当于为每吨干重污泥的价值为626.6美元和882.9美元。由此可见,剩余污泥蕴含的大量财富势必吸引人们对元素回收的兴趣。在未来日渐严格的环境法规制约下,剩余污泥中金属元素的有效回收及循环利用将会对污泥处置的高额费用提供一个潜在的经济弥补途径。这也将成为一种变废为宝的新型剩余污泥稳定化技术。
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