污泥焚燒中二氧化硫檢測(cè)新方法及污泥處理探討

趙陽(yáng)，焦健，李樂(lè)

(新鄉(xiāng)市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，河南新鄉(xiāng)453002)

污泥焚燒中二氧化硫檢測(cè)新方法及污泥處理探討

趙陽(yáng)，焦健，李樂(lè)

(新鄉(xiāng)市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，河南新鄉(xiāng)453002)

對(duì)新鄉(xiāng)市9個(gè)污水處理場(chǎng)污泥預(yù)處理后，用測(cè)硫儀分析污泥含硫量，并用經(jīng)驗(yàn)公式根據(jù)年污水處理量，估算焚燒污泥方法年二氧化硫排放總量。結(jié)果顯示:用測(cè)硫儀測(cè)定污泥含硫量，核算二氧化硫排放量，與現(xiàn)有方法相比，操作簡(jiǎn)便易行，結(jié)果不受采樣條件、時(shí)間、環(huán)境、布點(diǎn)等因素影響，重現(xiàn)性好、完整、精密。同時(shí)發(fā)現(xiàn)部分污泥含硫量超過(guò)規(guī)定用煤中含硫量，建議用焚燒方法處置污泥，凈化尾氣。

污泥焚燒;二氧化硫;檢測(cè);方法

二氧化硫氣體可嚴(yán)重?fù)p傷人類(lèi)呼吸系統(tǒng)，引發(fā)疾病;溶水后形成酸雨腐蝕植被，對(duì)人類(lèi)和環(huán)境造成極大損害。其主要來(lái)源于煤和石油的燃燒。人類(lèi)在生產(chǎn)、生活活動(dòng)中產(chǎn)生的污水，經(jīng)城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)處理，形成污水污泥，其中含有大量寄生蟲(chóng)卵、病原菌、毒性重金屬等污染物，并散發(fā)惡臭影響環(huán)境空氣質(zhì)量。污泥處理的方法主要有:填埋、土地堆肥利用、焚燒和綜合利用等［1］，但均會(huì)對(duì)環(huán)境造成不同程度的二次污染［2］。目前，已有對(duì)污泥重金屬［3］及飛灰重金屬含量［4］的研究。污泥焚燒也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫，《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18484－2001)對(duì)焚燒固廢產(chǎn)生的二氧化硫的濃度、檢測(cè)有了規(guī)定，但所測(cè)濃度有階段性。我們根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行處理并用儀器焚燒，準(zhǔn)確分析了污泥中硫分含量，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算外排總量，操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、并能提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

5E－8S/AⅡ全自動(dòng)測(cè)硫儀(長(zhǎng)沙開(kāi)元儀器有限公司)，超純水儀classic UF(英國(guó)ELGA公司)，電子天平CP114先行者(奧豪斯儀器(上海)有限公司)。

煤物理化學(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 11108h(國(guó)家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、山東省冶金科學(xué)研究院)，GBW 11101p(煤科總院煤炭分析實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心);溴化鉀(分析純;天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司);碘化鉀(分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠(chǎng));冰乙酸(分析純，開(kāi)封化學(xué)試劑總廠(chǎng));三氧化鎢(分析純，天津市化學(xué)試劑四廠(chǎng));硅膠(上海精龍化工有限公司);實(shí)驗(yàn)用水為經(jīng)超純水儀處理后的超純水。

1.2 樣品和方法

污泥樣品前處理:將采集到的污泥在105℃烘至恒重，粉碎、研磨過(guò)100目篩，收集待分析。污泥中硫分分析過(guò)程參考《煤中全硫的測(cè)定方法》(GB/T 214－2007)。

1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及方法對(duì)比分析

《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)沒(méi)有關(guān)于污泥硫化物排放總量及檢測(cè)的方法標(biāo)準(zhǔn)，《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18484－2001)對(duì)焚燒固廢二氧化硫的外排濃度和分析方法有了規(guī)定，但操作性、準(zhǔn)確性稍差，其檢測(cè)方法采用《甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法》(《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法》中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社)，此方法是在一定的時(shí)間段采集排放的二氧化硫，但焚燒時(shí)段不同二氧化硫的濃度也就不同。我們利用測(cè)硫儀對(duì)污泥樣品進(jìn)行測(cè)量，保證了二氧化硫采集的完整性，且儀器分析減少了多步手工分析的誤差。表1為對(duì)9個(gè)污水處理廠(chǎng)的污泥進(jìn)行處理并分析的結(jié)果。

表1 9個(gè)污水處理廠(chǎng)污泥含硫量

從表1中數(shù)據(jù)可以看出:國(guó)標(biāo)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度良好，為樣品準(zhǔn)確分析提供了保證;利用儀器測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好，精密度較高，相對(duì)偏差控制在4%以?xún)?nèi)。

本方法實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，只有烘干、粉碎及電解液配置等基本操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程為最基本的操作技能，所用試劑毒性小。相比國(guó)標(biāo)GB18484－2001，需先采集二氧化硫氣體，要購(gòu)置采集裝置，配制吸收液，吸收液在配制時(shí)要用到劇毒的甲醛，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員身體產(chǎn)生危害;吸收的使用液也有保質(zhì)期，過(guò)期不能使用，且得經(jīng)過(guò)處理才能排放，否則污染環(huán)境;分析前要配置碘酸鉀、碘、亞硫酸鈉等多種試劑及顯色劑，要反復(fù)標(biāo)定才能最后確定二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)使用液濃度;分析時(shí)要配置標(biāo)線(xiàn)，控制顯色溫度及時(shí)間等，最后進(jìn)行比色并計(jì)算。操作繁瑣，過(guò)程復(fù)雜，需購(gòu)買(mǎi)多種試劑，耗費(fèi)財(cái)力。最重要的是檢測(cè)的結(jié)果只代表焚燒過(guò)程某一階段的二氧化硫的平均濃度，我們?cè)谟脙x器分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，儀器焚燒污泥時(shí)，二氧化硫在不同的時(shí)段內(nèi)，產(chǎn)生的量不一樣，9個(gè)污泥焚燒得到的絕大部分二氧化硫在初期的20～50s內(nèi)500℃已產(chǎn)生完畢，在接下來(lái)的200～300s 1150℃產(chǎn)生量少，但延續(xù)時(shí)間長(zhǎng);不像煤在焚燒整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生二氧化硫過(guò)程中量值較為均衡?？赡苁俏勰嘀辛蚧锒嘁砸讚]發(fā)的有機(jī)物或易分解硫化物形式存在，導(dǎo)致樣品在初始階段受熱便大量逸出并燃燒。所以，采集氣體樣品的代表性及完整性較差，也影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性。而我們的方法能保證樣品的相對(duì)完整準(zhǔn)確。

2 討論

表1的分析結(jié)果顯示，焚燒的污泥中硫含量分布在0.34%～1.06%，一些環(huán)保意識(shí)強(qiáng)的城市為了防止二氧化硫污染，推薦使用的低硫煤硫含量已經(jīng)降到0.6%，并禁止燃用含硫量＞0.8%的煤炭。本方法發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)行方法不能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，即焚燒的部分污泥硫含量已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，對(duì)其焚燒等同于焚燒同等量的高硫煤，對(duì)環(huán)境造成污染，建議采取焚燒方法時(shí)，尾氣凈化后方可排放。表2中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算得到了理論上焚燒9個(gè)污水處理場(chǎng)污泥的二氧化硫排放量。從這個(gè)數(shù)據(jù)可以看出，理論上焚燒污泥的二氧化硫年排放量約300t，這勢(shì)必要求我們對(duì)污泥的處理方法謹(jǐn)慎甄選。

表2 焚燒9個(gè)污水處理廠(chǎng)污泥的二氧化硫理論排放量

目前幾種常用的方法，填埋簡(jiǎn)單易行，施于農(nóng)田可變廢為肥，但須消耗珍貴的土地資源，污泥所含各種病原菌、重金屬及難降解劇毒有機(jī)物，若處理不徹底會(huì)更大程度地污染土壤危害人類(lèi)。焚燒和綜合利用都要高溫加熱，產(chǎn)生二氧化硫直接排放將污染環(huán)境，但可采用亞硫酸鈉法、氧化鋅法等對(duì)燃燒廢氣吸收處理，廢物回收利用。同時(shí)，建議在污水處理工程中盡量不使用或少使用含硫試劑降低污泥含硫量減小污泥處理壓力。

3 結(jié)論

用測(cè)硫儀測(cè)定污泥含硫量，核算二氧化硫排放量，與現(xiàn)有方法相比，操作簡(jiǎn)便易行，結(jié)果不受采樣條件、時(shí)間、環(huán)境、布點(diǎn)等因素影響，重現(xiàn)性好、完整、精密。本方法發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)行方法不能發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，即焚燒的部分污泥硫含量已經(jīng)嚴(yán)重超出規(guī)定可燃煤中含硫量，對(duì)其焚燒等同于焚燒同等量的高硫煤，直接排放焚燒氣體會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。建議采取焚燒方法時(shí)，尾氣凈化后方可排放。

［1］余杰，田寧寧，王凱軍，等.中國(guó)城市污水處理廠(chǎng)污泥處理、處置問(wèn)題探討分析［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2007，1(1).

［2］劉海麗，杜元新.水處理污泥處理處置研究進(jìn)展［J］.環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010，2(6).

［3］董仁杰.火焰原子吸收光譜法測(cè)定污泥中銅鋅鉛鎘鎳［J］.理化檢驗(yàn)－化學(xué)分冊(cè)，2002，38(10).

［4］劉敬勇，孫水裕.火焰原子吸收光譜法在分析污泥焚燒飛灰中重金屬化學(xué)形態(tài)上的應(yīng)用［J］.冶金分析，2011，31(3).

A Discussion on A New Method of Detecting Sulfur Dioxide from Burning Sludge and Sludge Treatment

ZHAO Yang，JIAO Jian，LI Le
(Xinxiang Municipal Environmental Monitoring Center，Xinxiang Henan 453002 China)

The pre－treated sludge from the nine wastewater treatment plants in Xinxiang Municipality is detected to measure their sulfur content by using the sulfur measuring instrument.The annual discharge of sulfur dioxide is calculated for burning the sludge by using the experience formula based on the annual sewage treatment capacity.The result shows that the new method is simpler than the current available method，and its result is free of sampling conditions，time，environment and distribution，with good reproducibility，integrity and accuracy.We find that the sulfur content in some sludge is above the allowed amount in coal，therefore it is suggested to purify the exhaust gas when burning the sludge.

burning sludge;sulfur dioxide;detecting;method

X83

A

1673－9655(2012)03－0091－03

2011－12－01

趙陽(yáng)(1981－)，男，工程師，理學(xué)碩士學(xué)位，研究方向:環(huán)境監(jiān)測(cè)。