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我国多数城市污水厂的剩余污泥中的Cu、Zn等重金属元素含量普遍超过《农用污泥中污染物控制标准》GB4284-84的相关标准,因此,采取有效的措施对城市污泥中高浓度重金属的生物毒性和含量加以控制显得十分迫切和必要。针对这一课题,不少学者提出一些新颖的城市污泥中重金属剔除技术和方法,其中生物沥滤技术被众多学者誉为城市污泥的绿色洁净化技术。本文以桂林市城市污水污泥为研究对象,采用SBR反应器作为生物沥滤运行装置,从生物沥滤运行参数优选、生物沥滤过程中污泥中重金属迁移及各化学形态释放特征和沥滤后污泥潜在生态危害评价等几个方面对工程中应用生物沥滤技术这一课题进行了系统的研究。
1)本文对桂林城市污水污泥成分进行详细分析,得出桂林城市污泥有机质和总养分分别为426g/kg和99.1g/kg,具有较高的农用价值。污泥中Cu、Zn、Cd含量超过我国污泥农用的相关标准,是研究生物沥滤去除的主要对象。研究采用Tessier连续提取法对污泥中重金属化学形态进行了分析,污泥中Cu、Pb、Ni、Cr主要以稳定性较好的硫化物及有机结合态(Organ)和残渣态(Resd)形式存在,Zn和Cd以不稳定态形式存在为主,污泥中各重金属的潜在生物有效性强弱为:Cd>Zn>Ni>Pb>Cu>Cr。
2)文中采用氧化亚铁硫杆菌为主要沥滤微生物,以二沉池出泥(剩余污泥)作为沥滤对象进行生物沥滤的各影响因素研究,确定了最佳运行条件为:底物投加量10g/L、温度25℃、曝气强度0.4L/(min·L)、接种量为30%。并对氧化亚铁硫杆菌沥滤体系的适宜运行周期和多批次运行的稳定性进行了分析,表明氧化亚铁硫杆菌沥滤体系的最佳运行周期为2天,经多批次运行检验,污泥的酸化和重金属去除效果较好且运行稳定。
3)文中对沥滤过程中污泥中重金属的含量和化学形态进行了分析,结果表明经过生物沥滤处理后,污泥中主要高浓度重金属Cu、Zn和Cd的残余浓度均符合《农用污泥污中染物控制标准》GB4284-84的相关标准,沥滤后污泥中Cu Zn和Cd均能以化学性质较稳定的Organ态和Resd态形式存在,并对Cu、Zn、Cd的各化学形态在沥滤体系中的释放能力进行分析研究。
4)文中采用了当前较为先进的Hakanson指数法对沥滤前后污泥中重金属的潜在生物毒性进行了定性和定量的评价,结果表明氧化亚铁硫杆菌对Cu、Cd、Ni具有较强的脱毒作用。沥滤前污泥中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ni的潜在生态危害性强弱为:Cd>Cu>Zn>Ni> Pb>Cr,沥滤后污泥中各重金属的潜在生物危害性强弱为:Cd>Cu> Zn>Pb>Ni>Cr。沥滤后污泥中重金属的综合潜在生态危害指数为84.75,属轻微生态危害水平。