【畢業(yè)學(xué)位論文】污泥熱解過程中重金屬元素轉(zhuǎn)化行為研究-熱能工程

分類號(hào) 密級(jí) 編號(hào) 中國科學(xué)院研究生院 碩士學(xué)位論文 污泥熱解過程中重金屬元素轉(zhuǎn)化行為研究 張 鋪 指導(dǎo)教師 李海濱 研究員 中國科學(xué)院廣州能源研究所 申請(qǐng)學(xué)位類別 碩 士 學(xué)科專業(yè)名稱 熱能工程 論文提交日期 論文答辯日期 培養(yǎng)單位 中國科學(xué)院廣州能源研究所 學(xué)位授予單位 中國科學(xué)院研究生院 答辯委員會(huì)主席 馬曉茜 教授 on of of s u 006 摘 要 污泥熱解過程中重金屬元素轉(zhuǎn)化行為研究 摘要 隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市化的快速發(fā)展，城市污水排放量不斷增長，污水處理率也在不斷提高，城市污水污泥產(chǎn)量也隨之增加。目前，我國城市污水處理廠每年排放干污泥大約 180 萬噸，而且仍以每年約 10%的速度增長。污泥中含有大量重金屬和其它有毒有害物質(zhì)，污泥處理問題已經(jīng)成為各國主要的環(huán)境問題之一。污泥中重金屬對(duì)環(huán)境引起的二次污染不僅與污泥中重金屬的含量有關(guān)，還與重金屬存在的化學(xué)形態(tài)有關(guān)。因此在污泥最終處置前必須進(jìn)行無害化處理。因無害化和減量化效果顯著，污泥熱解在污泥處理技術(shù)中的地位不斷增強(qiáng)。 本論文對(duì)污泥及其在不同溫度和熱解氣氛下熱解的殘?jiān)兄亟饘?a 、 素的濃度、形態(tài)分布和浸出特性進(jìn)行了分析。 首先用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 (析了 u、 污泥及熱解殘?jiān)械臐舛?，考察了在氮?dú)鈿夥障?，溫度?duì)熱解過程中重金屬在殘?jiān)懈患匦缘挠绊懸?guī)律；在 900下，考察了熱解氣氛對(duì)重金屬在殘?jiān)懈患匦缘挠绊懸?guī)律。 其后用逐級(jí)化學(xué)提取方法將污泥及熱解殘?jiān)懈髦亟饘僭貏澐譃殡x子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)等五種形態(tài)?？疾炝宋勰嗉皻?jiān)懈髦亟饘俚幕瘜W(xué)形態(tài)分布；考察了在氮?dú)鈿夥障拢煌瑴囟认聼峤膺^程中重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律；考察了在 900條件下，熱解過程中，熱解氣氛對(duì)重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響。 最后用水平振蕩法對(duì)污泥及熱解殘?jiān)诓煌?浸取液中的浸出特性進(jìn)行分析，考察了在不同溫度和氣氛條件下熱解對(duì)重金屬浸出特性的影響。 關(guān)鍵詞：污泥，熱解，重金屬，逐級(jí)化學(xué)提取，浸出特性 I on of of u (of is of is of 06of is by In is up 0 in so of s of in by s, Cd so is to in is of of to so be of on of in At by by of in of on of in by I to of in In of on of in 00 of on of in by of of in 00. is by of on 錄 目 錄 摘要.一章 文獻(xiàn)綜述及課題提出 .市污泥的現(xiàn)狀 . 城市污泥的產(chǎn)生過程 . 污泥中主要成分 .泥對(duì)環(huán)境的污染 . 污泥中鹽分對(duì)環(huán)境的污染 . 污泥中的病原微生物污染 . 污泥中 N、P 的污染 . 污泥中重金屬對(duì)環(huán)境的污染 .泥的處理處置 . 污泥的衛(wèi)生填埋 . 污泥的水體消納 . 11 泥的土地利用 . 11 泥熱化學(xué)處理 .泥中重金屬元素的分析方法 .泥熱化學(xué)處理及重金屬轉(zhuǎn)化的研究現(xiàn)狀 .題提出 .二章 實(shí)驗(yàn)及分析測試方法 .泥的選取、樣品制備及污泥樣品特性 .解實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)條件.s、 r 、 . 重金屬元素總量測定化學(xué)分析法 . 重金屬元素形態(tài)分析逐級(jí)化學(xué)提取法 .金屬的浸出特性分析水平振蕩法 .它儀器及使用條件 .學(xué)試劑 .三章 重金屬在熱解殘?jiān)械母患匦?.解溫度對(duì)重金屬在殘?jiān)懈患匦缘挠绊?.解氣氛對(duì)重金屬在殘?jiān)懈患匦缘挠绊?.結(jié) .四章 污泥熱解過程中重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化 .解溫度對(duì)污泥中重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響 .解氣氛對(duì)污泥中重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響 .結(jié) .i 目 錄 第五章 熱解對(duì)污泥中重金屬浸出特性的影響 .泥中重金屬的浸出特性.泥中重金屬的浸出毒性分析 . 重金屬在不同浸取液中的浸出特性 .解溫度對(duì)重金屬浸出特性的影響 .解氣氛對(duì)重金屬浸出特性的影響 .結(jié) .六章 總結(jié)與展望 .論 .論文的創(chuàng)新點(diǎn) .一步工作設(shè)想與建議 .考文獻(xiàn) .人簡歷及論文發(fā)表情況 . 謝 .一章 文獻(xiàn)綜述及課題提出 第一章 文獻(xiàn)綜述及課題提出 市污泥的現(xiàn)狀 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市污水的產(chǎn)生量不斷增長。隨著污水處理率的不斷提高，污水處理所產(chǎn)生的污泥量也不斷增長。根據(jù)國務(wù)院 2000 年 11 月發(fā)布的文件， “十五” 期間，所有設(shè)市城市都必須建設(shè)污水處理設(shè)施。到 2005 年， 50 萬以上人口的城市，污水處理率應(yīng)達(dá)到 60%以上；到 2010年，所有設(shè)市城市的污水處理率應(yīng)不低于 60%，直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市以及重點(diǎn)風(fēng)景旅游城市的污水處理率不低于 70%1。目前，全國已建成并運(yùn)轉(zhuǎn)的城市污水處理廠有 427 座，年處理能力約 114108據(jù)有關(guān)預(yù)測，我國城市污水量在未來 20 年會(huì)有較大的增長，2010 年污水排放量將達(dá)到 440108m3/d；2020 年污水排放量將達(dá)到 536108m3/d。污水及污泥的處理量都隨之加大。 污泥是污水處理過程的產(chǎn)物，污泥量通常占污水處理量的 體積)或約為污水處理量的 1%2% （質(zhì)量）；如果進(jìn)行深度處理，污泥量還會(huì)增加 倍。隨著污水處理效率的提高和污水處理率的提高，污泥產(chǎn)生量必然不斷的增加。我國目前的污水處理量和處理率雖然不高（ ，然而城市污水處理廠每年排放污泥大約 06t（干重） ，而且仍還以每年大約 10%的速度增長2。 污泥成分復(fù)雜，既含有大量的有機(jī)質(zhì)，又含有大量有毒有害的重金屬、病原微生物、寄生蟲（卵）等，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，才能避免二次污染。污泥處理處置費(fèi)用昂貴，約占污水處理廠全部基建費(fèi)用的 20%50% ，有的甚至高達(dá) 70%，在我國目前的城市污水處理廠中，傳統(tǒng)污泥處理工藝的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大，分別約占全廠費(fèi)用的 30%40% 和 20%50% 。因此，尋求經(jīng)濟(jì)有效的減容減量化、無害化、資源化的污泥處理技術(shù)具有重要的意義2,3。 市污泥的產(chǎn)生過程 城市污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，指由污水處理過程所產(chǎn)生的固體沉淀物質(zhì)，廢水的處理是由一系列物理化學(xué)和生物處理過程組成的： 沉淀( 使用或不使用化學(xué)絮凝劑) 、過濾、濾清； 通過微生物進(jìn)行好氧和厭氧處理，產(chǎn)生有機(jī)復(fù)合物； 生化脫氮和除磷； 1 污泥熱解過程中重金屬元素轉(zhuǎn)化行為研究 消化處理并產(chǎn)生沼氣； 在廢水凈化過程中，廢水中的污染物經(jīng)生化降解集中去除。生物處理可將大部分有機(jī)污染物降解為水和氣體（好氧處理產(chǎn)生 氧處理產(chǎn)生，金屬污染物（包括重金屬）則通過吸附或沉淀而集中到污泥中。污泥是經(jīng)各級(jí)污水處理后產(chǎn)生的固形物，是污水處理廠不可避免的副產(chǎn)品。 泥中主要成分 污泥中包含了大量的有機(jī)質(zhì)、N 、 P、K 、 原菌、寄生蟲（卵） ，銅、鋅、鉻、鎘、鉛、鎳、汞等重金屬，鹽類及苯、氯酚、 、美發(fā)達(dá)國家城市污泥中有機(jī)物含量約為 70%80%，由于我國經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后，污泥中有機(jī)物含量也相對(duì)較低，約為 55%60%2。 泥中的水分 污水處理廠污泥脫水車間出來的污泥具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，這是因?yàn)槠浜屎芨?，機(jī)械脫水后含水率一般在 75%85%4,5。根據(jù)分析，污泥與水分子的結(jié)合非常緊密，且污泥中的水具有不同的相態(tài)（見圖 1）： 間隙水 大小污泥顆粒包圍著的游離水，它并不與固體直接結(jié)合，因而容易分離。間隙水一般占污泥總含水量的 65%85%，是污泥濃縮的主要對(duì)象。 表面吸附水 表面吸附水是由于表面張力作用所吸附的水分。表面吸附水用普通的濃縮脫水方法去除比較困難，只能用混凝電解質(zhì)使膠體顆粒的電荷中和，顆粒凝聚，比表面減小，表面張力降低，表面吸附水隨之從顆粒上脫離。 毛細(xì)結(jié)合水 兩固體顆粒接觸表面之間、固體顆粒自身裂隙中存在著各種毛細(xì)結(jié)合水，其占污泥總含水量的 15%25%。重力濃縮不能將毛細(xì)結(jié)合水分離，而須借助機(jī)械脫水才行。 內(nèi)部結(jié)合水 內(nèi)部結(jié)合水指包含在污泥中微生物細(xì)胞體內(nèi)的水分，由于微生物的數(shù)量不同，初沉淀池污泥的內(nèi)部結(jié)合水少于二次沉淀污泥。要去除這部分水分，必須破壞細(xì)胞膜，機(jī)械法去除困難，須采用生物分解、高溫加熱或冷凍法脫水。這部分2 第一章 文獻(xiàn)綜述及課題提出 水約占污泥總含水量的 10%。 圖 1泥中水分的存在形式 in 泥中的無機(jī)物 在污水處理過程中，生物處理中的細(xì)菌種類并不影響污水和污泥中礦物質(zhì)成分。污泥中無機(jī)物主要有礦物鹽（ 如銨鹽、硝酸鹽、鹵化物等） 、石灰、砂、灰分等組成。 污泥中的礦物元素可以明顯改善土壤理化性質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，降低土壤容重，增加土壤空隙、透氣性及保肥能力。污泥中還含有多種植物生長所必需的礦物元素。 其中常量元素有：氮、磷、鉀、鈣、鎂 微量元素有：鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬 在污泥中添加石灰可以提高污泥的穩(wěn)定性（增大 ，降低微生物的活性），還可以改善污泥的機(jī)械性能（使污泥中膠體物 質(zhì)凝聚成大顆粒，容易過濾和脫水），以提高脫水污泥干物質(zhì)的含量，達(dá)到一定的減容化。 污泥中高濃度氯會(huì)加重污泥處理設(shè)備的腐蝕，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命。氯元素引起的腐蝕也影響了污泥作為燃料在水泥工業(yè)和燃煤電廠中的應(yīng)用。由于高的氯含量，污泥在水泥窯或鍋爐里燃燒時(shí)，容易引起結(jié)渣和鍋爐受熱面的腐蝕，而且在用作水泥生產(chǎn)原料時(shí)也對(duì)所產(chǎn)水泥性質(zhì)有很大的影響。 污水處理過程中， 70%90% 的重金屬元素通過沉淀進(jìn)入到了污泥中，因此，污泥中含有大量的重金屬。一些重金屬元素主要來源于工業(yè)排放的廢水，如鉻、隔等；一些重金屬元素主要來源家庭生活的污水管道系統(tǒng)，如銅、鋅等。統(tǒng)計(jì)表明，我國城市污泥中重金屬以鋅、銅為主，其他重金屬含量相對(duì)較低。大量使用鍍鋅管道是城市污泥中鋅含量較高原因之一，一些城市生活污水與工業(yè)污水混合3 污泥熱解過程中重金屬元素轉(zhuǎn)化行為研究 處理，也導(dǎo)致一些重金屬含量較高，如皮革業(yè)污水) 、 煉污水）、 鍍污水）、塑料工業(yè)污水）。（表 1是對(duì)我國 44 個(gè)城市污水處理廠污泥中重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果；表 1國內(nèi)部分城市污水處理廠污泥重金屬含量） 表 1國 44 城市污水處理廠污泥中重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果(mg/of in 4 mg/項(xiàng)目 u n i s 平均值 39 大值 068 2400 4205 6 560 最小值 值 79 44 101. H 250 300 500 600 100 5 75 1) 0 500 1000 1000 1000 200 15 75 1) 1984 年 5 月 18 日中華人民共和國城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部發(fā)布，1985 年月 1 日實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)為貫徹中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法（試行），防止農(nóng)用污泥對(duì)土壤、農(nóng)作物、地面水、地下水的污染，特制定本標(biāo)準(zhǔn)。（來源：中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn) 表 1分城市污水處理廠的污泥重金屬含量(mg/污泥 ) of in mg/kg 項(xiàng)目 u n i s 太原陽礁堡 74 31 145 津紀(jì)莊子 5 486 669 1355 565 200 津開發(fā)區(qū) 763 260 州大坦沙 200 245 1790 1550 462 - 上海曲陽廠 82 110 H 250 300 500 600 100 5 75 H0 500 1000 1000 1000 200 15 75 泥中的有機(jī)養(yǎng)分 污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)，N 、 1列出了我國 21 個(gè)污水處理廠污泥中營養(yǎng)成分調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果）。污水處理廠出來的初次沉淀池和二次沉淀池（生物活性污泥或生物濾池污泥）的混合污泥通常含有 60%80%（干基）的有機(jī)物，如碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)，還有大量的多種微生物群體。污泥經(jīng)厭氧消化處理降低污泥中的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等高能物質(zhì)的含量，使之轉(zhuǎn)變?yōu)?低分子氧化物，有機(jī)物降解率約為40%50%。有機(jī)酸構(gòu)成污泥中有機(jī)物有效成分。因此，污泥是有用的生物資源，4 第一章 文獻(xiàn)綜述及課題提出 是很好的土壤改良劑。污泥中含有大量的重金屬、病原體、難降解的有機(jī)物，以及N 、P 的流失對(duì)地表水和地下水的污染等影響和限制了污泥的土地利用。 表 1國 21 個(gè)污水處理廠污泥中營養(yǎng)成分調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果(%) in 1 %) 項(xiàng) 目 有機(jī)質(zhì) P 均值 大值 62 小值 值 ：總氮，總磷 總鉀 在污水處理過程中，細(xì)菌及大部分寄生蟲在初級(jí)和二級(jí)沉淀池沉積下來，病毒則吸附在污水中的顆粒物上，隨顆粒的沉淀沉積在污泥中。其中大腸菌、糞鏈球菌由哺乳動(dòng)物的新陳代謝正常排出，它們在污水和污泥的數(shù)量保持相對(duì)穩(wěn)定。相應(yīng)的，各種病原菌，如沙門氏菌、痢疾菌，腸道病毒（如脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩奇病毒、肝炎病毒）和寄生蟲（如蛔蟲、內(nèi)阿米巴蟲）在污水/ 污泥中的數(shù)量則同當(dāng)?shù)貍魅静〉牧餍杏嘘P(guān)。 污泥中還含有苯、氯酚、s 等有機(jī)高聚合物，雖然目前國內(nèi)外對(duì)城市污泥中有機(jī)污染物的研究不多，但在一些國家對(duì)農(nóng)用污泥有機(jī)污染物的特征及其在農(nóng)業(yè)環(huán)境中的行為、生態(tài)效應(yīng)和調(diào) 控措施方面進(jìn)行了一些研究并對(duì)s 的最大安全限量提出了一些建議。 泥對(duì)環(huán)境的污染 雖然污泥中含有大量養(yǎng)分，但也含有大量的寄生蟲、病原菌、重金屬，鹽類及多氯聯(lián)苯、二惡英、放射性核素等有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)有可能對(duì)環(huán)境及人類和動(dòng)物健康造成較大的危害。 泥中鹽分對(duì)環(huán)境的污染 污泥含鹽量較高，會(huì)明顯提高土壤的電導(dǎo)率、破壞植物養(yǎng)分平衡、抑制植物對(duì)養(yǎng)分的吸收，甚至對(duì)植物根系造成直接損害，同時(shí)鹽分增加離子間的拮抗作用會(huì)加速有效養(yǎng)分的淋失。 5 污泥熱解過程中重金屬元素轉(zhuǎn)化行為研究 泥中的病原微生物污染 污水處理過程中，大部分污水中的病原體進(jìn)入污泥中沉淀下來。在新鮮污泥中可以檢測到多達(dá)上千種的病原體，其中寄生蟲具有較大的危害性。污泥農(nóng)用過程中可能引起潛在的疾病流行，被認(rèn)為主要與沙門氏菌和絳蟲卵有關(guān)。污泥中病原體對(duì)人或動(dòng)物的污染途徑主要有以下 4 種2： 直接與污泥接觸 通過食物鏈與污泥直接接觸而污染 水源被病原體污染 病原體首先污染了土壤，然后污染水體 泥中 N、P 的污染 在降雨量較大地區(qū)且土質(zhì)疏松的土地上施用富含 N、 P 的污泥后，有機(jī)物的分解速度大于植物對(duì) N、 P 的吸收速度時(shí)， N、 P 等養(yǎng)分可能隨著水土流失進(jìn)入地表水體而引起水體富營養(yǎng)化，進(jìn)入地下引起地下水污染。 泥中重金屬對(duì)環(huán)境的污染 污泥中含有大量的重金屬，在施用于土壤后，將累積于地表層土壤或進(jìn)入水體或生物鏈造成二次污染，這嚴(yán)格限制了污泥在土地方面的應(yīng)用。而且，重金屬一般溶解度很小，性質(zhì)比較穩(wěn)定，所以其潛在毒性易于在植物和動(dòng)物以及人體中積累，造成皮膚病和腎、肝損傷等病癥6。如日本的水俁病，就是因?yàn)闊龎A制造工業(yè)排放的廢水中含有汞，經(jīng)生物作用變成有機(jī)汞后造成的。據(jù) “聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織” 項(xiàng)目組的報(bào)告7，陜西省長安縣岳村農(nóng)田于 1977 年至 1996 間由使用的是未經(jīng)處理的高含鉻污泥（2030g/后，由于鉻在土壤中的累積，施泥樣田從一級(jí)降為二級(jí), 而且從這些土壤中長出的小麥含鉻量超標(biāo)。 同一種金屬，因其化學(xué)形態(tài)和化合價(jià)不同，其在環(huán)境中的毒性也不相同，難容化合物，如氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽因溶解度低其毒性也低于易溶解的化合物的毒性；六價(jià)鉻、二價(jià)錳及亞硝酸鹽等的毒性分別要高出三價(jià)鉻、四價(jià)錳、硝酸鹽的毒性數(shù)倍到幾十倍。因此，重金屬的生物活性、遷移性及對(duì)環(huán)境可能造成的危害很大程度取決于其在環(huán)境中的存在形態(tài)2,6,7,8。 鎘 不僅會(huì)影響植物的產(chǎn)量，而且也會(huì)因食用被鎘污染的植物而對(duì)人體和動(dòng)物6 第一章 文獻(xiàn)綜述及課題提出 的健康造成危害。特別在酸性土壤中，植物對(duì)鎘的吸收特別強(qiáng)。據(jù)不同的土壤性質(zhì)，當(dāng)土壤中的鎘含量在 0mg/物減產(chǎn) 25%以上。鎘對(duì)稻谷的影響最為明顯，當(dāng)土壤中鎘含量略有增加，稻谷中的鎘含量會(huì)迅速增加。有研究表明，鎘在植物體內(nèi)積累與土壤中鋅和鎘的比值有關(guān)。鎘對(duì)人體的各個(gè)系統(tǒng)都有毒害作用，如鎘中毒可在腎臟、肝臟、胃腸系統(tǒng)、心臟、胰臟、骨骼和血管中觀察出病變。慢性鎘中毒的臨床表現(xiàn)為肺氣腫、骨質(zhì)改變與貧血9 銅 是植物生長的必要元素。但濃度過高時(shí)，特別是在酸性及有機(jī)質(zhì)含量較低的土壤就會(huì)產(chǎn)生毒害作用。植物吸收后，銅主要集中在植物的次根部，當(dāng)含量超過 20200mg/就會(huì)導(dǎo)致植物絕產(chǎn)。銅在土壤中的過量存在還會(huì)影響微生物的活動(dòng)，也能夠使二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，使植物因不能吸收足夠的水溶性二價(jià)鐵而造成植物性缺鐵。還有，含銅量較高的植物用作飼料時(shí)，對(duì)反芻動(dòng)物尤為有害。 鉛 主要影響植物的光合作用。由于土壤對(duì)鉛有良好的吸附性，所以植物對(duì)鉛的吸收較少，但當(dāng)土壤中鉛的含量較高時(shí)，植物根部的鉛含量隨之增加。鉛對(duì)動(dòng)物的危害主要是累積中毒。鉛被人體吸收后，可大部分蓄積于人的骨骼中，損害骨骼造血系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，表現(xiàn)為貧血、末梢神經(jīng)炎，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和感覺異常。美國研究認(rèn)為，人體血鉛濃度增加，對(duì)健康的損害也相應(yīng)增加。世界衛(wèi)生組織規(guī)定鉛的每人每日攝取最高限量為 d2,8。 鋅 壤中鋅含量較高時(shí)對(duì)植物是有害的，濃度超過 200mg/會(huì)造成植物減產(chǎn)，導(dǎo)致植物中鋅含量過高。鋅對(duì)植物的毒性作用與其在土壤中存在的化合物形式有關(guān)。 鉻 量鉻對(duì)植物生長，特別是對(duì)植物的光合作用和葉綠素的形成有刺激作用。大約 95%的植物吸收的鉻留在根部，低濃度的以提高植物體內(nèi)酶活性與葡萄糖含量，高濃 度時(shí)則阻礙水分和營養(yǎng)向上部傳輸，并破壞代謝作用。微量的三價(jià)鉻對(duì)豆科植物的根塊也是有益的。目前，尚不清楚三價(jià)鉻對(duì)植物的毒害作用。然而，六價(jià)鉻的毒性是非常高的，還是致癌物質(zhì)。當(dāng)土壤中缺少鐵和鉛，同時(shí)鉻含量又比較高（酸性土壤中超過 500mg/型7 污泥熱解過程中重金屬元素轉(zhuǎn)化行為研究 土壤中超過 1000mg/，就會(huì)明顯發(fā)生植物毒性作用。人體中含鉻過低會(huì)食欲減退，含量高時(shí)會(huì)發(fā)生口角腐爛、腹瀉和消化紊亂等癥狀。鉻酸鹽粉塵及鉻酸霧可引起鼻中隔穿孔，部分長期接觸者有頭痛、消瘦、胃腸道潰瘍、輕度腎損傷的現(xiàn)象。 鎳 大部分植物而言，在酸性土壤中鎳都是有毒性的。植物中的鎳含量超過50mg/，會(huì)造成減產(chǎn)。 土壤的 與氧化還原狀態(tài)對(duì)重金屬毒性作用的發(fā)揮影響很大，如鎘、銅、鉛、鋅、鉻、鎳等重金屬陽離子的溶解度在酸性土壤中最高，在堿性土壤中最小。 泥的處理處置 固體廢棄物處理是指對(duì)當(dāng)前技術(shù)條件下無法繼續(xù)利用的固體污染物的終端處理。城市污泥屬于固體廢棄物。污泥處理是為了防止其對(duì)環(huán)境造成污染確?，F(xiàn)在和將來都不會(huì)對(duì)環(huán)境和人類造成危害或不良影響。污泥中含有大量的 N、 P 等農(nóng)作物生長所必需的肥料成分，其有機(jī)腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑，將之農(nóng)用具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益；污泥中的大量的有機(jī)物也帶有大量的熱量，可以進(jìn)行熱能利用。但是，污泥中含有病原體、重金屬很多有害物質(zhì)，這些物質(zhì)一旦進(jìn)入食物鏈將會(huì)引起嚴(yán)重的健康問題，因此，世界各國都十分關(guān)注污泥問題并積極尋求安全、經(jīng)濟(jì)、合理的處置和利用城市污泥的辦法。污泥處理處置的目的主要有以下四點(diǎn)： 穩(wěn)定化 污泥的穩(wěn)定化處理指通過處理使污泥停止降解，使污泥穩(wěn)定化，從而避免二次污染。從污水處理廠出來的混合污泥中含有碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，而且還含有大量的微生物，堆放時(shí)會(huì)自發(fā)的發(fā)生厭氧生物反應(yīng)，極易腐敗并產(chǎn)生惡臭異味并導(dǎo)致污泥脫水性質(zhì)惡化。污泥穩(wěn)定化處理的目的就是：通過處理避免發(fā)生不希望發(fā)生的生物反應(yīng)或者使生物反應(yīng)朝著希望的方向進(jìn)行；改善污泥的脫水性質(zhì)、減少污泥量。污泥穩(wěn)定主要有生物穩(wěn)定法和化學(xué)穩(wěn)定法。生物穩(wěn)定法是采用生物好氧或厭氧消化工藝，使污泥中 的有機(jī)組分轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的最終產(chǎn)物；化學(xué)穩(wěn)定法是添加化學(xué)藥劑，終止污泥中微生物的活性來穩(wěn)定污泥，如投加石灰，提高 在 即可實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的抑制，使污泥穩(wěn)定。同時(shí)8 第一章 文獻(xiàn)綜述及課題提出 還能殺滅污泥中病原體微生物。但化學(xué)穩(wěn)定法不能使污泥長期穩(wěn)定，因?yàn)槿魧⑻幚磉^的污泥長期存放，污泥的 會(huì)逐漸下降，為生物逐漸恢復(fù)活性，使污泥失去穩(wěn)定性。 無害化 污泥中，尤其是初沉淀池污泥中，含有大量病原菌，寄生蟲卵及病毒，易造成傳染病大面積傳播。腸道病原菌可隨糞便排出體外，并進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，感染個(gè)體排泄出的糞便中病毒多達(dá) 106個(gè)/g 。實(shí)驗(yàn)室研究表明，加到污泥懸浮液中病毒能與活性污泥絮體結(jié)合，因而在水相中殘留的相當(dāng)少。病毒與活性污泥絮體的結(jié)合符合附等溫式，表明污泥絮體去除病毒是一種吸附現(xiàn)象。病毒與污泥絮體的吸附出現(xiàn)很快，用氚標(biāo)記的脊 髓灰質(zhì)炎病毒與污泥絮體混合10%即與污泥絮體結(jié)合，混合 10水相中殘留 5%。對(duì)日本 17個(gè)污水處理廠所取得污泥樣品分析，糞便大腸桿菌的平均個(gè)數(shù)為 105個(gè)/g （。污泥中還含有多種重金屬離子和有毒有害的有機(jī)物，這些物質(zhì)可從污泥中滲濾出來或揮發(fā)，污染水體和空氣，造成二次污染。因此污泥無害化的目的就是要去除、分解或者“ 固定” 污泥中的有毒有害物質(zhì)（重金屬、有機(jī)有害物質(zhì)）及消毒滅菌，使處理后的污泥在污泥最終處置中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。 減量化 污泥的含水量高，一般含水率 95%左右，體積很大，不利于貯存、運(yùn)輸和消納，減量化十分重要。圖 1示了生活污水污泥其體積隨含水率降低而減少的變化關(guān)系9。由圖可知含水率降低到 85%，體積只有原來的 1/3（333L ）；降低到65%，體積只有原來的 1/7（143L ）；進(jìn)一步降低到 20%，體積只剩下原來的 1/16（?？梢杂帽幂斔偷奈勰?，一般含水率均在 85%以上。含水率為 70%75%的污泥呈離散狀態(tài)，10%15% 含水率下的污泥則成粉末狀態(tài)。污泥減量（包括體積的減量和質(zhì)量的減量）目的是減少污泥最終處置的量，降低污泥處理及最終處置費(fèi)用；體積減量主要通過濃縮、脫水、干化過程使污泥含水率降低，質(zhì)量減量主要通過焚燒和熱解等熱化學(xué)過程實(shí)現(xiàn)。 資源化和最終處置 資源化處置就是要達(dá)到處理污泥的同時(shí)實(shí)現(xiàn)變廢為寶、化害為利、循環(huán)利用、保護(hù)環(huán)境的目的。 為實(shí)現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無害化處理，目前世界各國污泥處理采用比較多的處理