水處理實驗設計

厭氧消化中硫酸鹽對重金屬化學形態(tài)轉(zhuǎn)化作用徐為中試驗背景目前,在我國城市污水處理廠污泥的綜合利用中,最為經(jīng)濟、實惠,也最為人們所關注的是污泥在農(nóng)業(yè)方面的利用,在其利用中最大的障礙就是其中含有的重金屬工業(yè)廢水中所含的重金屬在水處理過程中,以不同形式由液相向固相轉(zhuǎn)移,最后濃縮到污泥中。能否將污泥中的重金屬進行固化處理,降低城市污水處理廠污泥中有效態(tài)重金屬的濃度,是城市污泥安全地綜合利用的關鍵。實驗目的研究厭氧消化中硫酸鹽的投入對重金屬化學形態(tài)的影響為城市污泥中重金屬的穩(wěn)定研究提供參考依據(jù)污泥中重金屬的穩(wěn)定化，為污泥的綜合利用提供技術支持通過實驗數(shù)據(jù)的分析，提高數(shù)據(jù)分析及科技作圖的能力實驗原理重金屬化學形態(tài)的分類：

污泥厭氧消化過程中,存在大量的硫酸鹽還原菌、酸化細菌等,能促使污泥中硫酸鹽的還原和含硫有機質(zhì)的分解,生成S2-離子

4H2+SO4

2-----S2-

+4H2OCH3COOH+SO4

2------S2-+2CO2+2H2O硫離子能夠與污泥中的重金屬反應生成穩(wěn)定的金屬硫化物形態(tài)可交換態(tài)碳酸鹽結(jié)合態(tài)鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)硫化物及和有機質(zhì)結(jié)合態(tài)殘渣態(tài)不穩(wěn)定態(tài)穩(wěn)定態(tài)試驗器材與裝置實驗器材：厭氧消化裝置(由五個小型消化罐組成）、恒溫水浴槽（實驗時控制在35℃）、離心機、電熱板實驗材料：消化污泥（25L左右），HNO3、HAc,H2O2等實驗藥品實驗簡易裝置：取樣點攪拌器消化氣量筒5L消化污泥，放置恒溫水溶中實驗方法具體步驟：1.系統(tǒng)的啟動：每個消化罐中各加入7L消化污泥，水溫調(diào)節(jié)到35℃±1℃，每天攪拌兩次,每次20min,待系統(tǒng)運行穩(wěn)定。2.投加硫酸鹽：人為投加含硫化合物(硫酸鹽),試驗中SO42-以無水硫酸鈉形式加入，每天攪拌兩次,每次20min3.系統(tǒng)的取樣:取樣測定時間定為每5天一次,每次取50ml,每次取樣前先攪拌20min,以保證樣品的代表性，運行20d,共測定5次試驗設計方案污泥+so420mg/L+so42100mg/L+so42200mg/L+so42300mg/L+so42400mg/L1號消化罐2號消化罐3號消化罐4號消化罐5號消化罐樣品制備與測定數(shù)據(jù)分析重金屬形態(tài)分析、測定重金屬形態(tài)分析采用分步提取方法，將待分析泥樣在105℃下烘干至恒重,進行分步提取

(1)不穩(wěn)定態(tài):準確稱取干泥0.5g,置于20ml離心管中,加入8ml0.04mol鹽酸羥氨5ml25%HAc,96℃水浴6h,振蕩數(shù)次,離心20min,收集上清液分析

(2)硫化物及和有機質(zhì)結(jié)合態(tài):上步殘留泥樣水洗后8ml的0.02molHNO3和5ml的30%H2O2,85℃水浴,振蕩4h,加入4ml3.2molNH4Ac,振蕩30min,離心收集上清液,電熱板加熱至近干

(3)殘渣態(tài):將殘留泥樣洗入燒杯中,加入10ml濃HNO3,電熱板加熱至近干,共進行4次。用HNO3溫熱溶解,過濾,對濾液進行分析銅、鋅采用國標中的GB7475-87原子吸收分光光度法.硫酸鹽的測定方法:按GB11899-89重量法預期試驗結(jié)果與討論因數(shù)據(jù)較多,僅對含硫量最少的1號罐和加硫量最多的5號罐進行圖示比較圖1,圖2為重金屬銅的各化學形態(tài)所占百分率隨時間變化曲線圖1硫酸鹽對銅的化學形態(tài)影響(1號罐）圖2硫酸鹽對銅的化學形態(tài)影響(5號罐）圖3,圖4為重金屬鋅的各化學形態(tài)所占百分率隨時間變化曲線圖4硫酸鹽對鋅的化學形態(tài)影響(5號罐）圖3硫酸鹽對鋅的化學形態(tài)影響(1號罐）結(jié)果分析從圖1、圖3可以看出,雖然1號罐中未投加硫酸鹽,但其中重金屬硫化物含量依然隨污泥消化時間延長而升高,這很可能與污泥本身含有硫酸鹽和含硫蛋白質(zhì)有關比較1號和5號消化罐的重金屬形態(tài)含量的變化曲線可以看出,消化反應后期,硫酸鹽投加量最高的5號消化罐中重金屬硫化物及有機質(zhì)結(jié)合態(tài)含量的百分率明顯高于1號消化罐,不穩(wěn)定態(tài)含量的百分率相應減小,而殘渣態(tài)含量的百分率基本不變化根本原因:硫酸鹽的投加提高了污泥中硫酸鹽的濃度,在厭氧條件下,硫酸鹽還原菌將硫酸鹽還原成硫離子,硫離子含量的升高促進了不穩(wěn)定態(tài)重金屬向穩(wěn)定的金屬硫化物形式轉(zhuǎn)化,引起重金屬不穩(wěn)定態(tài)含量的下降和穩(wěn)定的硫化物及有機質(zhì)結(jié)合態(tài)含量的上升消化罐中硫酸鹽含量變化不同的消化罐由于硫酸鹽的投加量不同,消化液中硫酸鹽的含量也不相同項目運行時間0d5d10d15d20d1號消化罐90877560572號消化罐1941851701381353號消化罐2912802601851794號消化罐3903753601901965號消化罐495480465230220表一