城市污泥中的重金屬去除措施探討

摘 要：城市污泥中的重金屬是影響城市環(huán)境的主要因素，如何有效去除城市污泥中的重金屬、優(yōu)化城市環(huán)境是當(dāng)前市政工程和環(huán)境工程研究的熱點(diǎn)。本文首先分析城市污泥中重金屬的來源及重金屬污染特點(diǎn)，然后探討城市污泥中重金屬去除措施。

關(guān)鍵詞：城市污泥；重金屬；污染

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）10-0159-02

Discussion on the Measures of Removing Heavy Metals from Urban Sludge

GONG Min

（Environmental Monitoring Station of Chongming District，Shanghai 202150）

Abstract： Heavy metals in urban sludge are the main factors affecting the urban environment. How to effectively remove heavy metals in municipal sludge and optimize the urban environment is a hot spot in the research of municipal engineering and environmental engineering. This paper first analyzed the sources of heavy metals and the characteristics of heavy metal pollution in municipal sludge， and then discussed the removal of heavy metals in municipal sludge.

Keywords： urban sludge；heavy metals；pollute

相關(guān)人員在去除重金屬時(shí)，必須要了解這些重金屬的來源和特點(diǎn)，以便選擇合適有效的去除措施。相關(guān)去除措施較多，但每種方法的去除效果不一樣。本文主要針對(duì)城市污泥中的重金屬去除措施進(jìn)行探討。

1 城市污泥中重金屬來源及污染特點(diǎn)

1.1 重金屬污染概述及來源

重金屬之所以會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，是因?yàn)槎鄶?shù)重金屬都有毒，且毒性不一樣。即使水中的重金屬濃度較低，也會(huì)有一定的毒性，將其排放到河里或農(nóng)田里，就會(huì)對(duì)相關(guān)環(huán)境造成損害。毒性很強(qiáng)的重金屬有汞、鉛、鉻和砷等，毒性較小的重金屬有鋅、銅、錫和鎳等。在排放的廢水中，重金屬都是混合存在的，會(huì)存在多種毒性不同的金屬[1]。重金屬不僅來自工業(yè)廢水，還有城市地表徑流。此外，排水管道多是金屬材質(zhì)，這些材質(zhì)在腐蝕時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量金屬隨水體排出去。這種污染統(tǒng)稱為重金屬污染。

1.2 重金屬污染特點(diǎn)

重金屬污染的特點(diǎn)主要有三方面。

其一，重金屬的毒性并不是固定不變的，在微生物或其他外物的作用下，毒性有可能會(huì)加強(qiáng)或減弱，所以必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將污泥中的重金屬去除干凈。

其二，重金屬隨污泥和污水被排放到農(nóng)田或河水中，會(huì)被水中的生物或土壤上生長(zhǎng)的植物吸收，最終作為食物鏈頂端的人類會(huì)進(jìn)食這種已經(jīng)富集了很多重金屬的生物，導(dǎo)致重金屬中毒。

其三，重金屬出現(xiàn)在水體中時(shí)，即使?jié)舛群艿?，也具有較大毒性，且不同毒性的重金屬，其產(chǎn)生毒性的范圍也不同。毒性較大的重金屬作用范圍更大，造成的危害也就越大，相關(guān)人員尤其要注意。

2 城市污泥中重金屬去除措施

城市污泥中有很多重金屬，在將其排除出去時(shí)，要進(jìn)行含量監(jiān)測(cè)。排出去的廢水即使經(jīng)過凈化，其重金屬含量也不可能為零，所以要找到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或指標(biāo)來判定污泥的重金屬含量是否超標(biāo)。城市污泥一般都排放在農(nóng)田中，所以通常將農(nóng)用污泥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為去除合格程度的參考標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 生物淋濾法

有些微生物代謝產(chǎn)物會(huì)吸收污泥中的重金屬，或與重金屬反應(yīng)，使其毒性變強(qiáng)或變?nèi)?，有的自然微生物還會(huì)將一些難以溶解的重金屬與污泥分離開，如果污泥處理人員能利用這些對(duì)重金屬去除有效的微生物來減輕重金屬含量，污泥的污染系數(shù)將有效降低[2]。而生物淋濾就是指利用特定微生物或其代謝產(chǎn)物的氧化、還原、絡(luò)合、吸附或溶解作用，將固相中某些不溶性成分（如重金屬、硫及其它金屬）分離浸提的一種技術(shù)。目前，這種技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到城市污泥重金屬處理中。城市污泥中的污水大多來自工業(yè)廢水，所以工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的鈦、鋁和硫等會(huì)成為微生物技術(shù)重點(diǎn)處理的重金屬。生物淋濾對(duì)設(shè)備和操作技術(shù)要求不高，所以很多企業(yè)都可以嘗試應(yīng)用這種技術(shù)。

生物淋濾法的原理是：通過細(xì)菌對(duì)污泥中鐵和硫的氧化作用，使污泥的氧化還原電位升高，pH值降低，從而使重金屬溶解，再將溶解的重金屬淋濾出來，從而達(dá)到降低污泥中重金屬含量的目的。生物淋濾法對(duì)不同重金屬的去除效率不一樣，且在正式應(yīng)用時(shí)，還要考慮微生物性能的穩(wěn)定性。因此，這種技術(shù)雖然有廣闊的發(fā)展前景，但并未得到廣范圍應(yīng)用。若想提高重金屬的去除效率，還需要對(duì)去除過程中的多種因素進(jìn)行研究，如污泥濃度、溫度、酸堿程度及還原電位高低等。

2.2 化學(xué)方法

化學(xué)方法是以化學(xué)溶液與重金屬反應(yīng)的方式來去除污泥中的重金屬，其去除效率高被廣泛應(yīng)用在污泥處理中?；瘜W(xué)法的基本原理是：污泥中的重金屬本來不可以溶解，在加入化學(xué)溶液后，溶液和重金屬會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將重金屬還原出去，在還原過程中，污泥的還原電位會(huì)升高，酸堿程度會(huì)降低，重金屬也會(huì)變成可溶解狀態(tài)，最終固液分離，重金屬被去除[3]。氧化還原反應(yīng)只是化學(xué)法中的一種，除此之外，離子交換作用、酸化作用等也可以將重金屬去除，且最終以金屬離子或金屬絡(luò)合物的形式出現(xiàn)。

在化學(xué)法中，重金屬的去除效率與溶液的成分及濃度有關(guān)，這些溶液可選擇反應(yīng)較強(qiáng)的強(qiáng)酸或有機(jī)酸，有機(jī)酸可以利用螯合作用來去除重金屬。此外，表面活性劑、檸檬酸及螯合劑等都可以成為重金屬發(fā)生還原反應(yīng)的作用溶液。運(yùn)用化學(xué)試劑去除污泥中重金屬的操作流程也會(huì)對(duì)重金屬的去除效率產(chǎn)生影響，如強(qiáng)酸稀釋及加入污泥的順序會(huì)對(duì)污泥產(chǎn)生不同的效果，主要有兩種不同的順序：一種是先稀釋強(qiáng)酸，然后加入污泥；另一種是將強(qiáng)酸加入污泥，再進(jìn)行整體稀釋。前者雖然也會(huì)使污泥的pH變小，還原電位升高，但效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如后者。

2.3 植物修復(fù)法

植物修復(fù)法是利用綠色植物來轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物使其對(duì)環(huán)境無害[4]。通過植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用，可以凈化土壤或水體中的污染物，達(dá)到凈化環(huán)境的目的，因而植物修復(fù)是一種很有潛力、正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技術(shù)。

植物雖然可以吸收大量的重金屬，但重金屬含量過多，會(huì)影響植物生長(zhǎng)速度。因此，研究人員在研究這種技術(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)這種技術(shù)所涉及的要素進(jìn)行分析，以便使相關(guān)植物得到大規(guī)模種植，起到良好的重金屬去除效果。

2.4 固化-穩(wěn)定化法

固化-穩(wěn)定化法是指利用物理化學(xué)方法將污泥和穩(wěn)定化惰性材料摻合在一起，依靠惰性材料的吸附、固化等作用，束縛住重金屬而不被浸出，以此達(dá)到消除污染的目的。可以選擇的固化惰性材料有水泥、石灰或有機(jī)聚合物，利用的化學(xué)試劑和技術(shù)一定要對(duì)污泥的酸堿程度起到控制作用，能提升還原電位，使重金屬被沉淀和吸附。

這種方法去除重金屬的效率雖然較高，但在實(shí)際操作中，需要占用大量空間和土地資源，這與土地資源緊張的城市是不適應(yīng)的。

2.5 電動(dòng)力修復(fù)法

電動(dòng)力修復(fù)法出現(xiàn)的時(shí)間不長(zhǎng)，但作用效果顯著。作用原理：利用電動(dòng)力效應(yīng)，使重金屬都被集中起來，之后進(jìn)行集中處理[5]。所謂電動(dòng)力效應(yīng)，是需要準(zhǔn)備一個(gè)固液兩相系統(tǒng)，加入電極進(jìn)行通電，使兩相系統(tǒng)成為一個(gè)電場(chǎng)，電場(chǎng)的陰極區(qū)域是電動(dòng)力效應(yīng)作用下集中起來的重金屬，相關(guān)人員可將其去除。

3 結(jié)語

在凈化處理城市污泥的過程中，要選擇重金屬去除效率較好的技術(shù)措施。因此，研究人員要大力研究重金屬去除技術(shù)，或使多種技術(shù)聯(lián)合使用，以提高重金屬去除效率。

參考文獻(xiàn)：

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[3]黃明.城市污水污泥中重金屬的生物瀝濾技術(shù)試驗(yàn)研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2016.

[4]黃玉娥.污水污泥中重金屬去除方法研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2017.

[5]王敦球.城市污水污泥重金屬去除與污泥農(nóng)用資源化試驗(yàn)研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2016.