專利名稱：：一種降低活性污泥中重金屬生物有效性的方法
技術領域：
：本發明涉及一種活性污泥中重金屬的處理工藝，具體涉及一種降低城市污水廠的活性污泥中所含鋅、銅、鎳和鉛等重金屬污染物生物有效性的處理工藝。
背景技術：
：據有關部門統計，目前我國城鎮污水處理廠每年排放的污泥量(干重)約為130萬噸，年增長率大于10%。如果城鎮污水全部得到處理，則將產生污泥量(干重)為840萬噸。由于污水處理廠排放的活性污泥中含有大量的有機質和營養物質，可被土地利用，用以改善土壤結構，提高土壤肥力。但活性污泥中往往含有大量的重金屬污染物，在土地利用過程中會通過動植物和地下水進入食物鏈，進而進入人體，危害人體健康。因此，重金屬是限制污泥大規模土地利用的最重要因素。降低污泥中重金屬的危害是污泥土地利用必須解決的問題。深入研究表明，污泥中童金屬對環境影響的大小不僅取決于重金屬的總量，還取決于其在污泥中的形態分布。重金屬污染物在污泥中不同的存在形態其生物有效性也有較大差異。一般來說，污泥中重金屬的存在形態可分為(1)可交換態；(2)碳酸鹽結合態；(3)鐵錳氧化物結合態；(4)硫化物及有機質結合態；(5)殘渣態等。可交換態重金屬是最易被生物吸收利用的。碳酸鹽結合態重金屬也容易被重新釋放進入水相，被生物吸收。硫化物及有機質結合態重金屬相對較穩定，不易被生物所吸收。殘渣態重金屬是最穩定的且對生物無效的。因此提高重金屬硫化物及有機質結合態和重金屬殘渣態在污泥中的比例就可降低污泥中重金屬的生物有效性，降低污泥中的重金屬危害。現有的降低污泥中重金屬生物有效性的方法主要是通過添加固化劑于污泥中，使其變為不可流動性或者形成固體的過程。傳統的固定技術是使用大量水泥固化。在固化效果不理想時，還會加入有機聚合物、粉煤灰、石灰、粘土、脲甲醛、瀝青及硅酸鈉等其他物質。該方法的缺點在于經固化處理后的污泥不能作為土壤并且不能被土地利用。因為采用這種固化的方法破壞了用于土壤的污泥的結構、透水、透氣等基本特性。而且，當在酸雨比較嚴重的地區，會失去固化作用造成二次污染。
發明內容本發明的目的是推出一種將污泥土地利用時，可以使污泥中重金屬污染物生物有效性降低或消除的方法。經處理后，可減少污泥中重金屬污染物的潛在威脅，提高污泥土地利用的安全性，而且處理方法簡單。為了達到上述目的，本發明針對用于土地利用的城市污水廠污泥中的重金屬污染物，采用腐殖土作為一種高效的調節劑，改變活性污泥中重金屬污染物的存在形態，降低污泥中重金屬的生物有效性，達到減少或消除污泥中重金屬污染物的潛在威脅的目的。經過反復研究發現通過提高重金屬硫化物及有機質結合態和重金屬殘渣態在污泥中的比例，降低污泥中重金屬的生物有效性，即調節工藝可以滿足要求。在粉末腐殖土調節劑的作用下，污泥中重金屬發生化學反應，改變重金屬在污泥中的存在形態，使它們轉變為穩定的低毒性低遷移物質。并且，還可以通過調節投加量，獲得良好的效果。本發明采用粉末腐殖土作為調節劑，改變活性污泥中重金屬的存在形態，進行穩定化處理，具體的方法步驟如下第一步，活性污泥中重金屬種類和含量的測定對活性污泥進行采掉分析，了解活性污泥中所含重金屬的種類和含量；第二步，粉末腐殖土的配制將日本W.T.M公司提供的腐殖土柱研磨，過60目篩得到粉末腐殖土，待用。上述的腐殖土柱為的性質及主要成分是顏色為灰褐色，濕度《10%，密度2.47g/cm3，pH=4.0-5.5，有機質=30%左右，有機質主要是高分子有機酸，且含有羥基，羧基等活性基團，無機物為60%左右，主要是Si0^48免，Fe203《3%，Al203《4.5%，Ca0《0.35%，Mg0《0.35%。第三步，活性污泥中重金屬生物有效性的降低按活性污泥重量的7%-70%重量百分比，往活性污泥中添加第二步配制的粉末腐殖土調節劑，室溫下均勻攪拌20-30天，最后改變重金屬在污泥中的存在形態，經檢測污泥中Zn、Cu、Ni、Pb四種重金屬可交換態和碳酸鹽結合態的比例降低1.4-7倍，污泥中Zn、Cu、M、Pb四種重金屬硫化物及有機質結合態和殘渣態的比例得到提高，保證了活性污泥中重金屬的生物有效性的降低，減少其潛在威脅，滿足了污泥土地利用安全性要求。本發明的優點如下-1.采用粉末腐殖土調節劑處理活性污泥中重金屬時，腐殖土所含高分子有機酸中大量的羧基，羥基等活性基團能與污泥中重金屬污染物發生離子交換，絡合反應和表面吸附等多重作用，降低Zn、Cu、Ni、Pb四種重金屬可交換態和碳酸鹽結合在污泥中的比例，提高Zn、Cu、Ni、Pb四種重金屬的硫化物及有機質結合態和殘渣態在污泥中的比例。從而降低了活性污泥重金屬的生物有效性，減少了對環境的危害，提高污泥土地利用的安全性。2.由于調節劑為工業原料，只要研磨成粉末狀在室溫下與活性污泥混勻即可，所以本發明的工藝簡單。3.經過本發明處理后的污泥，其PH值沒有明顯改變，沒有增加其它生物難降解的物質，而且還改善了污泥的物理性質。用于土地利用后，可增加土壤的透水，透氣性能，是一種對環境友好的生態型處理工藝。具體實施例方式實施例l第一步對上海某城市污水廠活性污泥進行采樣分析，該廠活性污泥的重金屬含量為Cu:223.02、Zm1612.66、Ni:33.03、Pb:101.7(mg/kg)。原來的活性污泥中四種重金屬的五種形態占各自總量的重量百分含量見表1。表1.原活性污泥中重金屬各形態所占百分含量ZnPbNiCu可交換態(%)150300碳酸鹽結合態(%)150127鐵/錳氧化物結合態(%)4621302有機物/硫化物結合態(%)13131670殘渣態(%)1661221第二步將日本W.T.M公司提供的腐殖土柱研磨，過60目篩得到粉末腐殖土，待用。日本W.T.M公司提供的腐殖土柱的性質及主要成分見下表2。_表2.腐殖土的一般性質及主要成分_<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>第三步按污泥重量的28%重量百分比往活性污泥中添加上述粉末腐殖土調節劑，室溫下均勻攪拌20-30天，最后取樣分析，活性污泥中四種重金屬的五種形態占各自總量的重量百分含量見表3。表3.調節后污泥中重金屬各形態所占百分含量<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>污泥中重金屬后二態百分含量變化為Zn:24%提高到43%、Pb:79%提高到98%、Ni:28%提高到36%、Cu:91%提高到99%。達到本發明要求的降低污泥中重金屬生物有效性的目的，提高污泥土地利用的安全性。權利要求1.一種降低活性污泥中重金屬生物有效性的方法，其特征在于采用粉末腐殖土作為調節劑，根據不同的城市污水處理廠的活性污泥中重金屬種類和含量，調整粉末腐殖土的加入劑量，對活性污泥中重金屬進行穩定化處理，具體的步驟如下第一步，活性污泥中重金屬種類和含量的測定將活性污泥進行采樣分析，了解活性污泥中所含重金屬的種類和含量；第二步，粉末腐殖土的配制將日本W.T.M公司提供的腐殖土柱研磨，過60目篩得到粉末腐殖土，待用；第三步，活性污泥中重金屬生物有效性的降低按活性污泥重量的7％-70％重量百分比，往活性污泥中添加第二步配制的粉末腐殖土調節劑，室溫下均勻攪拌20-30天，最后改變重金屬在活性污泥中的存在形態，經檢測污泥中Zn、Cu、Ni、Pb四種重金屬可交換態和碳酸鹽結合態的比例降低1.4-7倍，污泥中Zn、Cu、Ni、Pb四種重金屬硫化物及有機質結合態和殘渣態的比例得到提高，活性污泥中重金屬的生物有效性的降低，滿足了污泥土地利用安全性的要求。全文摘要一種降低活性污泥中重金屬生物有效性的方法，涉及一種活性污泥中重金屬的處理工藝。根據活性污泥中所含重金屬種類和含量，往活性污泥中添加其重量的7％-70％的粉末腐殖土，室溫下均勻攪拌20-30天后，活性污泥中Zn、Cu、Ni、Pb四種重金屬可交換態和碳酸鹽結合態的比例降低1.4-7倍，Zn、Cu、Ni、Pb四種重金屬硫化物及有機質結合態和殘渣態的比例得到提高，使活性污泥中重金屬的生物有效性得到降低。本發明工藝簡單，易于操作，經本發明處理的污泥，pH值不變，重金屬的存在形態的改變提高了污泥土地利用的安全性，增加了土地的透水、透氣性能。可廣泛用于不同城市的污水處理廠污泥作為土地利用時所含重金屬的處理。文檔編號C02F11/00GK101417851SQ20081020245公開日2009年4月29日申請日期2008年11月10日優先權日2008年11月10日發明者敏吳,吳一蘩,睿朱,健楊,潘孝輝,邢美燕申請人:同濟大學