到77.17%,表明两类污泥均含有一定的水份,且制药污泥含水率高于城市污泥,污泥的挥发性固体含量能够近似的表示污泥中有机物的含量,城市污泥的挥发性达到51.17%,制药污泥挥发性达到48.17%,表明两类污泥均含有大量有机物,且含量相近。灰份则表示无机的含量,城市污泥灰份达到47.83%,制药污泥灰份达到52.33%,表明两类污泥均含有一定的类似于粘土的成分,且含量相近,由此可见,两类污泥均具备制备烧制污泥活性炭或陶粒的潜力。 2.2污泥制备活性炭前后重金属含量的变化规律 (1)污泥中重金属的含量测定 两类污泥经消解处理后,采用火焰原子吸收法测定消解液中的重金属含量,测定结果见表2 表2 污泥 消解后重金属含量的测定结果(mg/kg)
污泥类别 重金属 城市污泥 制约污泥 桥西 东开发区 中润制药厂 维生药业 Cu 283.5 210.1 169.6 235.0 Zn 2771.5 2859.4 2483.2 2389.3 Pb 122.3 101.5 107.5 100.4 Cd 15.2 12.6 10.3 7.5 Cr 131.6 120.8 136.7 128.8 由表2可以看出,城市污泥中重金属元素的含量范围分别为:Zn2771.5~2859.4 mg/kg、Cu210.1~283.5 mg/kg、Pb101.5~122.3 mg/kg、Cd12.6~15.2 mg/kg、Cr120.8~131.6 mg/kg,这与所谓调研的文献报道相一致[5]。而污泥中重金属的含量范围分别为:Zn2398.3~2483.2 mg/kg、Cu169.9~235.0 mg/kg、Pb100.4~107.5 mg/kg、Cd7.5~10.3 mg/kg、Cr128.8~136.7 mg/kg,除Cr元素外均低于城市污泥,目前尚无制药污泥中重金属的含量文献报道。 城市污泥中重金属的含量 稍高于制药污泥,这可能由于污水处理厂所处理的污水不仅来自生活污水,还有工厂排放的废水;而制药污泥主要来自于药水废水,成分较单一,污泥中重金属的含量变化范围很大,极差高达几千mg/kg,其中Zn含量最高,最高值达2859.4 mg/kg,其次为Cu、Cd最少,这是因为我国城市大量使用镀锌管道,导致城市污水中Zn含量较高的缘故[5]。 国内外农用污泥中重金属的控制标准,分别见表3和表4
与我国农用污泥污染物控制标准相比,两类污泥中超标率最高的为Zn,其次为Cd,其它元素均没有超标,便若与美国环保局分布的标准相比,两类污泥中重金属的含重均不超标。 (2)污泥制备的活性炭中重金属的测定 两类污泥所制活性炭消解液中重金属含量的测定结果,如表5所示
由于目前尚无由污泥制备的活性炭中有关重金属含量的标准,因此,尚不能定量的判断由污泥制备的活性炭中的重金属是否超标。 (3)污泥制备活性炭前后重金属含量的对比分析 对比表2和表5测定结果可以看出,污泥烧制活性炭过程中重金属的含量明显减少了,要能是由于污泥制备污泥活性炭的过程中,可溶性重金属离子转化为稳定态的金属氧化物和残渣态,达到重金属稳定化目的。 2.3污泥制备活性炭前后重金属浸出量的变化规律 (1)污泥中重金属浸出量的测定 两类污泥浸出液中重金属含量的测定,见表6
序号 项目 浸出液最高允许浓度(mg/L) 测定方法及依据 1 铜及其化合物(以总铜计) 50 原子吸收分光光度法GB/T15555.2 2 锌及其化合物(以总锌计) 50 3 铅(以总铅计) 3 4 镉(以总镉计) 0.3 5 总铬 10 直接吸入火焰原子吸收光光度法GB/T15555.6
与表8中毒性物质的浸出标准值相比,实验污泥浸出液中Cu、Pb、Zn、Cr、Cd五种重金属均未超标。 (2)污泥制备的活性炭中重金属浸出量的测定 两类污泥所制活性炭提液中重金属含量的测定结果,见表9 表9 活性炭浸提液中重金属含量的测定结果(mg/L) 污泥类别 重金属 城市污泥所制活性炭 制约污泥所制活性炭 桥西 东开发区 中润制药厂 维生药业 Pb 0.0577 未检出 未检出 未检出 Cd 0.0275 未检出 未检出 未检出 Cu 未检出 未检出 未检出 未检出 Cr 未检出 未检出 未检出 未检出 Zn ―― ―― ―― ―― 注:污泥烧制活性炭过程中,用Zncl2做活化剂,检测到含有大量的Zn,已超出标准曲线范围。 由表9可以看出,除桥西污泥所制活性炭浸提液中检出少量的重金属外,其它三种污泥所制活性炭浸提液中均未检出重金属。 (3)污泥制备活性炭前后重金属浸出量的对比分析。 污泥烧制成活性炭后其浸取液中重金属含量较污泥取液中含量大大减少,这说明污泥烧制成活性炭后Cu、Cr、Pd、Cd更加稳定,究其原因可能是污泥制备活性炭过程中,可溶性重金属离子转化为难溶性金属氧化物和残渣态所致。 4结论与建议 通过本文的研究,可得到如下两方面的结论: (1) 污泥中重金属的含量变化范围很大,极差高达几千mg/kg,其中Zn含量最高,最高值过2859.4mg/kg,其次Cu、Cr、Pd、Cd最少。这是因为我国城市大量使用镀锌管道,导致城市污水中Zn含量较高的缘故。污泥中的重金属元素Zn、Cd、Cr、Pd较易浸出,其中Zn浸出量最多,这可能由于Zn在污泥中主要以不稳定态的形式存在,而Cu较难浸出,其原因可能在于Cu大部分以稳定的硫化物及有机态结合存在。 (2) 由污泥制备的活性炭中重金属含量明显减少。浸出液中除桥西污泥所制活性浸出少量的重金属外,其它三种污泥所制活性炭均未浸出重金属,显然,污泥烧制成活性炭后其浸取液中重金属含量较污泥浸取液中含量大减少,这说明污泥烧制成活性炭后Cu、Cr、Pd、Cd更加稳定,究其原因可能是污泥制备活性炭过程中,可溶性重金属离子转化为难溶性金属氧化物和残渣态所致。 由于重金属的不同形态表现出不同同的生物毒性和环境行为,因此,污泥及资源化利用中重金属对环境危害的大小,更大程度上取决于其形态分布。因此,今后的研究将侧重于污泥资源化过程中重金属元素的形态转化研究,以便更系统的找出污泥制备活性炭过程中重金属的迁移转化规律。 参考文献 1徐强主编,北京:污泥处理技术及装置,化学工业出版社,2000. 2Wu Q-T,Lin Y ,Zeng H-E-Study of adhesive for compound fertilizer developde withmunicipal sludge[J].Chima Water & Wasterwater ,1992,8(4):20-22 3Zhou L-X, Hu A- T,Ge-N-F,The composition of mumicipal sewage sludge and its effects on vegetables and soil[J].J Nanjing Agril Univ,1994,17(2):54-59 4鲁艳兵。施用污泥的土壤重金属元素有效性的影响因素[J],热带亚热带土壤科学,1998,7(1):68-71 5陈同斌,黄启飞,高定。中国城市污泥的重金属元素含量及其变化趋势。环境科学学报,2003,23(5):561-569. |