城市废水（共4篇）
城市废水 篇1
随着我国经济的不断发展和现代工业与农业生产的不断进步, 我国湖泊等地表水的污染日趋突出, 导致污染程度十分严重, 不仅影响城市生态环境, 灌溉后也影响农田生态和作物生产。有关废水的治理工作日益严峻, 影响危害及其控制的方法也越来越成为人们关注的焦点。
我们生活中水遭受到污染主要来源于雨水、城市污水及工业废水的排放等, 如交通工具汽车所排放尾气和工业排放的废气对环境的破坏日益突出, 这些都与雨水中污染物的形成有着密不可分的关系。生活用水和工业用水汇集到一起的时候其中所含有的不同的化学成分还会相互起作用在适宜的环境下, 富集在水资源中的氮和磷会促使藻类疯狂生长繁殖, 水体呈蓝色、棕色、深绿色, 水体透明度和溶解氧下降, 使水体生态系统和水功能受到阻碍与破坏, 加剧水资源的污染程度[1]。1984年以后, 我国废水年排放总量维持在350亿m3/a~400亿m3/a, 1995年全国有77%以上的城市生活污水与城市工业废水未经处理直接排放, 导致水资源遭受到不同程度的污染。虽然许多城市用不同方式对城市废水排放采取了相应措施, 从而达到控制污染物的排放, 但是治理污染的程度不容乐观。根据第一次全国污染源普查结果显示, 2007年主要污染物排放总量:废水中化学需氧量为3 000万t以上, 氨氮为170万t以上, 重金属0.09万t, 总磷为42万t以上, 总氮为470万t以上。目前水资源的污染已经带来了许多问题, 例如水中大量藻类与微生物的繁殖、水源底部沉积物的不断增加, 这些因素都促使水中微生物如苔藓虫、线虫、有毒藻类等在水中不断繁殖与增殖分泌毒素, 导致饮用水被污染, 农业灌溉受影响等。
研究学者针对不同城市污水现状进行分析与研究, 针对不同城市污水污染特征进行治理。陈明等[2]分析研究北京地区重点污染源排水中主要环境激素的残留状况, 结果表明, 北京地区工业废水和城市污水中广泛存在着环境激素污染, 但其质量浓度并未超过现行排放标准。但是学者对城市的工业废水与生活用水排放主要是宏观分析和简单的统计总量, 所以缺少针对不同行业和不同时间城市工业废水与城市生活污水中污染物的综合研究。
近几年我国各大城市石油化工、电工电器、服装加工等主导产业发展较快, 废水排放量也有所增加, 导致城市污水污染程度严重。
1 城市废水中污染物分析
2009年3月至2010年3月选择唐山市7个行业 (医疗单位、餐饮娱乐业、矿产行业、化学工业、建筑工业、电子电气业、机械制造业) 选择具有代表性的企业或单位采集排污口废水样本200个进行分析。
1.1 城市废水污染物中NH4+-N、TP含量变化
通过对唐山市7个行业200个废水样本进行汇总, 针对NH4+-N、TP含量的检测结果表明, 城市污水中氨氮和总磷含量非常高, 年平均值为:NH4+-N大于15mg/L、TP大于3mg/L, 明显高于污水综合排放标准 (GB8978-96) 中规定的NH4+-N小于1.0mg/L, TP小于0.5mg/L的指标。分析氨氮与总磷的变化趋势表明两者含量变化不完全一致。氨氮有一定规律的变化, 月份不同之间差异显著, 随着气温上升氨氮含量也显著上升, 夏季为26.33mg/L, 春秋季为15.36mg/L, 冬季为5.32mg/L。总磷含量与气温高低无相关性, 3月份含量偏高主要是由于企业废水排放总磷含量达85mg/L以上所致。可以看出, 城市废水中氨氮及总磷排放量受生产企业生产量的影响较大, 由于企业生产量增加, 排污量明显增加导致的。
1.2 城市废水污染物中NH4+-N、TP含量的行业差异
200个水样废水污染物统计H4+-N、TP结果表明, 废水中NH4+-N、TP等污染物质年平均浓度值随行业的不同有显著差异, 但是已经超出污水综合排放标准 (见图1) 。
唐山是比较典型的城市, 随着社会的发展唐山实现了从重工业城市到中国优秀旅游城市的跨越, 因此选择化学工业和餐饮娱乐业进行分析废水污染物NH4+-N、TP等浓度变化情况。化学工行业NH4+-N、TP含量月份间差异显著月变化趋势不规则, 这可能跟企业月生产力和生产物质类型密切相关, 3月排污口废水中TP含量增高, 4月~9月排污口废水中NH4+-N含量增高、TP含量不高, 这可能与生产产品类型相关。餐饮娱乐业NH4+-N、TP含量月份间差异有显著变化, 与唐山市旅游行业季节性特点及温度密切相关, 5月和10月是唐山的旅游季节, 因而废水中NH4+-N比较高, TP含量与其它月份相比偏低;7月和8月份废水中NH4+-N、TP等污染物浓度偏高, 可能与温度有关。
2 城市废水中污染物的治理措施
城市废水的污染程度与源、季节、温度等条件密切相关, 氨氮含量变化和季节与温度变化有关并且有一定的规律、总磷含量变化与气温无关。不同行业废水中NH4+-N、TP等污染物含量有较大差异, 在调查的7个行业中, 矿产行业排污口废水中NH4+-N平均浓度最大, 其他6个行业废水中NH4+-N含量相对较低;化学工业废水中TP的浓度最大, 其他6个行业废水中TP含量较低。检验结果的变化趋势与其他研究者的检验结果不是完全一致, 是因为与不同地区污染源不同有关。
根据上述实验表明, 为有效解决目前城市废水排放化学成分超标问题我们从几个角度进行治理:1) 政府角度。根据《环境保护法》第24、28、29条遵循谁污染谁治理的原则, 加大废水处理设施建设, 利用法律手段制约违规的企业和个人对污染源进行治理, 加大监管与处罚力度, 充分发挥政府职能;2) 推行污染治理设施社会化运营管理, 制定完善的城市废水治理规划, 采取城市和工业废水分散治理和集中治理相结合的方式, 使城市废水达标排放, 逐步改善水环境;3) 通过教育、行政等手段加强企业与个人的环保意识, 制定合理有针对性的排污措施, 从源头上杜绝污染物超标排放, 使综合治理效率大大提高。
参考文献
[1]谷峰, 林秋.城市景观湖泊水体富营养化的防治初探[J].吉林水利, 2006, 5 (287) :50-53.
[2]陈明, 任仁, 王子健, 等.北京工业废水和城市污水环境激素污染状况调查[J].环境科学研究, 2007, 20 (6) :1-7.
城市废水 篇2
近年来，随着我国经济的快速发展，化工厂废水的排放对环境带来的污染日益严重，化工厂在产品加工过程中会排放出大量的有毒有害、结构复杂和生物难以降解的有机物污染物质，处理过程中，存在极大的困难，并且会耗费大量的成本。因此高效、低成本处理化工废水的新工艺、新技术成为目前研究的重点之一。
1.化工废水相关概述
1.1化工废水的水质特点
化工厂废水排放对环境造成的污染危害，以及所采取的处理措施，和化工废水的特性密切相关，这些特性包括污染物的种类、浓度和件质。化工废水的水质并不是一成不变的，它不仅和废水种类有关，而且会随时间而发生改变。化工废水的特点主要表现为：组成比较复杂、排放量较大、污染也较为严重。各种不同的化工废水之间，其水质差异很大。
1.2化工废水处理的特点
处理化工废水时针对性相对较强，技术也复杂多变。主要的处理技术有气浮、隔油、沉淀、混凝、膜过滤和重力过滤、活性炭吸附、离子交换、臭氧氧化、电解、反渗透、电渗析等专用技术来分离减少化工废水中的重金属、油等有毒有害物质，在化工废水处理中也往往会用到接触氧化、水解酸化、纯氧曝气、表面曝气、厌氧和好氧活性污泥法等生化技术。现今，习惯上按作用原理，把这些技术分为物理法、化学法、物理化学法和生物法四大类。因为化工废水中的污染物质是各种各样，不能只靠一种处理方法，想把所有污染物质全部去除。一种废水往往结合多种方法来合成一个新的处理工艺系统，才能达到预期要求的处理效果。
2.废水处理技术
2.1物理處理
所谓的物理处理法就是通过物理作用，把废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质进行回收、分离的处理法。而由于不同的物理作用，又可分为离心分离法、重力分离法以及筛滤截流法等。
2.2化学处理法
化学处理法就是通过特定的化学反应除去那些溶解在废水中的呈胶体状态的污染物质，或者把那些有毒有害的物质转化为无毒无害的物质的废水处理法。比如说，通过添加化学药剂使之产生化学反应的处理技术（如中和、混凝、氧化还原等）。在利用化学处理法处理化学废水的过程中，所用的设备有相应的池、灌、塔以及一些附属装置。
2.3物理化学法
当通过传质作用处理废水时，不仅具有化学作用而且又有与之相关的物理作用，因此，称之为物理化学法。它是通过把物理和化学作用结合起来处理污水，从而净化污水处理的方法。属于这种方法的有萃取、吹脱、汽提、吸附、电渗析、离子交换以及反渗透等。在利用这种方法之前，废水要先经过一定的预处理，先把废水中的油渍、悬浮物、以及有害气体等除去，必要的时候还要调节PH。
2.4生物处理法
所谓的生物处理法就是利用微生物的代谢作用，除去废水中那些呈微小悬浮物、胶体、溶液状态的有机污染物质，或者将其转化为无毒无害的物质的处理技术。
3.废水三级处理流程
3.1一级处理
一级处理的主要目的是将废水中的呈悬浮状态的污染物质除去，并且调节废水的酸碱度等处理工艺负荷的处理方法。使用的方法主要有自然沉淀、栅网过滤、上浮、隔油等。经过一级处理之后的污水，通常情况下还不能够达到排放标准。所以一般还要进行后续的二级处理和三级处理。
3.1.1筛滤法
筛滤法是去除废水中悬浮污染物的方法。使用此方法时经常会用到格栅和筛网等设备。格栅的作用是截留污水中大于栅条间隙的漂浮物，一般情况下会将其放置在污水处理场处，目的是避免管道和一些设备的堵塞。在使用格栅清渣的过程中既可以使用机械方法也可以使用人工方法，必要的时候还会将残渣磨碎，再将其投入到格栅下游。
3.1.2沉淀法
沉淀法的核心机理是重力沉降，利用重力沉降可以分离废水中呈悬浮状态污染物质。沉淀法所用的主要设备有沉砂池和沉淀池，它们的作用是去除污水中大部分可沉降的悬浮固体以提高后续的处理效果。
3.1.3上浮法
上浮法的主要作用是除去污水中相对密度较小的污染物，在一级处理过程中，主要是用于去除污水中的油类及悬浮物质。
3.1.4预曝气法
预曝气法是先将污水进行短时间曝气，然后再使之进入处理单元。它的主要作用是（1）使废水自然絮凝或通过生物絮凝的作用，把污水中难以处理的微小颗粒聚集，以便沉淀分离；（2）使废水中的还原性物质被氧化；（3）吹脱废水中溶解的挥发物；（4）增加废水中的溶解氧的浓度，有效的减轻污水的腐化程度，进而使污水的稳定度提高。
3.2二级处理
二级处理的目的是对废水进一步处理，除去存在于废水中大量的有机污染物的一种技术。废水在通过诸如沉淀、筛滤或上浮等一级处理之后，会除去大量的悬浮污染物，但是，对于那些存在于废水中的呈胶体状态或呈溶解状态的氧化物或有机污染物却不能够有效的去除。因此，废水因为未达排放标准，还是不能够直接排放。这时，二级处理就显得非常有必要。二级处理的主要方法如下。
3.2.1活性污泥法
在废水化学处理中，活性污泥处理法占有非常重要的地位。它的主要操作过程是把废水中有机污染物作为底物，在持续通养氧的条件下，把各种微生物群体进行混合连续培养，使之形成活性污泥。利用这种微生物群体形成的活性污泥具有在废水的吸附、凝聚、分解、沉淀、氧化的作用，进而来消除废水中那些有毒的有机污染物质，从而使污水得到净化。活性污泥法从开创至今已经有90年的历史，可谓相当成熟，目前活性污泥法已成为处理有机工业废水和城市污水最有效的生物处理法，应用非常普遍。
3.2.2生物膜法
生物膜法的操作流程就是让废水通过生长在固定支撑物表面上的生物膜，然后通过生物氧化作用以及各相之间的物质交换，把废水中的有机污染物进行降解的方法。使用这种方法处理废水时所用到的设备主要有生物转盘、生物滤池和生物接触氧化池以及近年来研制出的悬浮载体流化床，目前普遍使用的是生物接触氧化池。
3.2.3三级处理
污水三级处理又称污水高级处理或深度处理。二级处理之后，还会存在一些污染物质，这些污染物质主要有微生物未能降解的有机物，以及一些可溶性无机物（如磷、氮、硫等）。三级处理和深度处理在很大程度上很相似，但是也有较重要的区别。三级处理是在二级处理之后，为了进一步除去从废水中余留的某种特定的污染物质而补充增加的处理单元；而深度处理主要是是以废水回收、复用为目的，在二级处理后所增设的处理单元。需要注意的是，三级处理所需的资金较大，管理也较复杂，但能充分利用水资源。
4.结束语
化工厂污水处理已经有多年的历史，化工废水中的一些污染物，比如一些重金属离子、氮、磷等有毒元素以及一些有机物质，给人们的生活带来了许多不便之处。鉴于此，上文通过对化工厂污水中的污染物的特点进行了分析，并提出了一些处理技术，如物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法以及多级处理法等。这些废水处理技术基本上解决了化工厂废水排放所带来的污染问题，为化工厂的进一步发展奠定了基础。
城市废水环境监测处理措施及对策 篇3
随着污染减排、污染源普查、土壤调查、环境宏观战略研究、水专项等重点环保工作的深入开展, 环境监测的技术支持和技术监督作用日益显现。当前我国很多工业城市的废水排放量较大, 已造成城市地表水的严重污染。解决城市污水问题目前主要采取建污水处理厂集中处理的办法, 污水处理量和由此产生的污泥量非常大。因此, 有必要提高全员质量意识, 从建立健全质量管理体系、实施全过程的质量保证、加大质控工作力度等方面加强环境监测的质量管理, 从而提升环境监测机构整体质量管理水平。
2 加强环境监测的重要性分析
20世纪70年代末到80年代初, 在中国开展环境监测工作的初期, 质量管理的方式仅限于对样品的最终分析数据进行统计分析以及对实验室内分析过程采取一定的质量控制手段, 但对现场采样工作的质量和其它环节却无法进行有效控制。20世纪80年代中期到90年代, 环境监测系统先后开展了创优质实验室和计量认证工作, 从组织机构、仪器设备、检测工作、人员、环境制度等多个方面对环境监测的工作质量进行考核, 突破以往质量管理模式的局限性, 对环境监测行业的自身建设起到了强有力的推动作用, 使监测能力在较短的时间内发生了深刻而显著的变化。20世纪90年代末期, 随着《校准和检验实验室能力的通用要求》颁布, 其中l3款56项要素几乎覆盖了对实验室机构内部工作的所有质量要求, 开始将全面质量管理的科学概念引入到环境监测领域。2007年9月1日国家环保总局颁布实施了《环境监测管理办法》, 首次正式提出环境监测全过程质量管理的理念, 重申了环境监测站要按建设标准规定达到相应的监测能力, 对环境监测人员培训、考核、上岗做出规定, 要求建立环境监测数据质量管理的相关制度保证样品采集保存运输前处理、实验室分析以及数据汇总、综合分析等全过程。目前, 环境监测质管工作中“重结果、轻过程”的问题仍然普遍存在, 即片面重视实验室样品分析和数据的填报汇总, 但在样品采集、保存运输、样品前处理、信息传输等过程中缺乏统一规范和有效的手段, 直接影响了环境监测数据的可靠性。加强环境监测的全过程质量管理, 有效提高环境监测质量, 既是实现“十一五”污染减排目标的必然要求, 又是提升环境管理能力的迫切需要[1]。
3 城市废水环境监测的处理措施
3.1 污泥处理
3.1.1 污泥重金属检测技术
在污泥的再生处理和利用中, 污泥及其再生利用产物所含的重金属可能对人体产生难以恢复的危害, 检测污泥中的重金属种类和含量对于避免危害是必不可少的。德国Metorex公司研究和生产重金属检测设备40多年, 新产品X-MET 2000 MetelMaster是目前最先进的检测仪器, 用于检测固体物质中的重金属。
3.1.2 污泥非加热脱水干燥技术
污泥含水约48%, 如果加热烘烤脱水, 则消耗大量热能, 成本过高, 同时产生二恶英和臭气污染环境。采用机械方法脱水, 成本低, 不产生二恶英和臭气, 是较好的选择。美国SWECO公司生产振动分离和脱水设备已有50多年, 其最新的ISP成套机械脱水设备, 效率比一般机械脱水设备高4～10倍, 引进该项设备, 对污泥的处理和利用具有重大意义[2]。
3.2 环境监测
3.2.1 树立全员参与理念
环境监测的全过程涉及到监测机构的每个工作岗位, 从采购到管理, 从合同评审到现场采样, 从实验室分析到数据综合评价。由于以往质量管理的局限性, 往往只有实验室人员和质管人员的质量意识较强, 其他岗位人员的意识则相对淡薄, 这种局面如不改变, 很难实现环境监测的全过程质量管理。要想做到“全员参与”, 除了利用各种宣传手段强化职工的质量意识以外, 关键是制定具体的岗位工作职责、工作运行程序, 使每位员工清楚所在岗位的工作质量要求。
3.2.2 建立健全质量管理体系
监测质量的保证, 需要一个科学完整的管理体系, 以技术文件的形式, 对各个监测环节、各个工作部门, 对实验的环境和条件, 对每个工作岗位和监测管理者的职责和行为进行规范。监测质量的管理, 说到底就是监测质量体系的建立、持续改进和严格施行。因此, 环境监测机构要依据《实验室资质认定评审准则》建立符合本单位要求的质量管理体系, 在包括监测方案制定、样品采集、原始记录、分析测试、数据处理、报告编写等各个环节都要按技术文件规定要求开展工作, 并实施管理体系的内部审核和管理评审, 结合工作实际和质量体系运行中存在的问题, 对质量体系文件及时进行修订, 健全一系列规章制度, 以保证质量管理体系的持续改进。
3.2.3 实施全过程质量保证
环境监测质量保证是指对环境监测全过程进行全面质量管理, 包括对监测计划、布点方案、采样方法、样品处理和保存、分析测定方法的选择、仪器的校准、试剂和标准物质的使用、数据记录和数据处理等每一步骤和每一环节进行质量管理。
(1) 优化布点质量保证。监测点位的设置应根据监测对象、污染物性质和具体条件, 按国家标准、行业标准及国家有关部门颁布的相关技术规范和规定进行, 保证监测信息的代表性和完整性。
(2) 采样过程质量保证。采样频次、时间和方法应根据监测对象和分析方法的要求, 按国家标准、行业标准及国家有关部门颁布的相关技术规范和规定执行, 保证监测信息能准确反映监测对象的实际状况、波动范围及变化规律。
(3) 分析测试质量保证。现场测试和样品的分析测试, 应优先采用国家标准和行业标准方法;需要采用国际标准或其他国家的标准时, 应进行等效性或适用性检验。实验室内部质量控制采用密码样明码样、空白样、加标回收、平行样和人员方法比对等方式。
(4) 数据处理质量保证。监测数据的计算、检验、异常值剔除等应按国家标准、《环境监测技术规范》和监测分析质量保证手册中规定的方法进行[3]。
3.2.4 加大质控工作力度
制定质控实施计划, 采取平行样、空白样、质控样、加标回收等质控措施, 对监测工作实施质量控制。同时通过组织参加能力验证、协作定值等外部质控活动, 主动发现、解决监测分析中存在或潜在的问题, 促进监测人员能力和技术水平的提高。对所有环境监测标准、技术规范和规定要建立动态跟踪机制以确保现行有效。定期进行仪器的检定校准和期间核查、现场质量监督、新方法的开发、服务供应商的资质评定等质量管理工作, 加强对原始记录、监测报告记录内容完整性、数据有效性的检查, 强化日常质量监督管理。
4 结语
环境监测质量管理是一项任重道远的工作, 我们必须不断探索加强全过程质量管理的有效途径和方法, 才能确保质量管理体系的有效运行和持续改进, 为实现环境资源的可持续利用提供强有力的技术支撑。
参考文献
[1]胡星明.环境监测研究[J].安徽教育学院学报, 2007 (6) :57~58.
[2]夏新, 刘伟.中国环境监测质量管理体系之我见[J].中国环境监测, 2007 (1) :71~72.
城市废水 篇4
电镀废水和冶炼废水中因含重金属,废水不经处理直接外排将会对环境造成严重危害。吸附法被认为是一种更加有效的方法,具有可回收有价金属、选择性好、污泥量少等特点而倍受亲睐[1,2,3]。
城市污水厂剩余活性污泥是污水处理系统产生的副产物,其含水率高、易腐败、不稳定、有恶臭,如不加以安全处理,将造成严重的二次污染问题,但同时污泥中又含有大量的有机物、腐植质等可利用资源[4,5,6,7,8]。目前,污泥焚烧可以最大限度地使其减量化和无害化,随着污泥热值的逐渐增加,焚烧处理得以推广,但产生的污泥焚烧灰(以下简称污泥灰)仍需要处理。研究发现,城市污泥灰除了富含硅铝物质外,还具有一定的比表面积和离子交换能力,可作为一种新型吸附剂。为此,对利用城市污泥灰吸附重金属铜(Ⅱ)、锌(Ⅱ)离子进行了研究,探讨了吸附条件和处理电镀废水的可行性。
1 试 验
1.1 材料及其组成
试验用城市污泥取自于长沙市金霞污水处理厂产生的剩余污泥。取得的污泥样品首先在105 ℃下烘干,然后在焚烧器中用850 ℃的温度焚烧3 h,将剩余的污泥灰用球磨机研磨并过200 目标准筛,对过筛的污泥灰进行试验。试验所用污泥灰主要化学组成见表1。
1.2 试剂及仪器
Cu(NO3)2·3H2O,AR级;ZnCl2,AR级;0.1 mol/L HNO3;0.1 mol/L NaOH;其他试剂为CP级以上。
SHZ-82型水浴恒温振荡器;pHS-3C型酸度计;AA-6800F型原子吸收分光光度计;铜空心阴极灯;锌空心阴极灯;铜和锌元素采用原子吸收分光光度计进行分析的工作条件除测量波长有所差异分别为324.8 nm和213.9 nm外,其余参数均相同,即电流6 mA,狭缝0.5 nm,乙炔流速2.0 L/min,空气流速8.0 L/min,燃烧器高度7 mm。
1.3 试验方法及原理
试验采用静态方法在室温下进行。准确称取0.2~2.0 g吸附剂和100 mL含重金属离子的溶液若干份,置入一系列250 mL锥形瓶中,用0.01 mol/L HNO3或NaOH调节溶液pH值,室温下在振荡器上振荡一定时间,放置0.5 h,过滤,蒸馏水洗涤,用原子吸收分光光度法测定滤液中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子浓度。按公式(1)计算污泥灰对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率(C0为起始浓度,C为吸附后的溶液浓度)。
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2 结果与讨论
2.1 吸附时间的影响
当Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的初始浓度为25 mg/L、pH值控制在5.5、吸附剂的用量为1.4 g、吸附温度为(25±1) ℃、振荡频率为200 r/min时,吸附时间对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率见图1。结果表明,吸附剂对水中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率随着吸附平衡时间的延长而增大,并且初期吸附速率很快,当吸附时间达到80 min 时,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率变化不明显,趋于平稳。试验取最佳吸附时间为80 min。
2.2 起始pH值的影响
在Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的起始浓度为25 mg/L、吸附时间达到80 min、吸附剂的用量为1.4 g、吸附温度为(25±1) ℃、振荡频率为200 r/min时,起始pH值对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率见图2。从图2可看出,在相同pH值时,污泥灰对Cu(Ⅱ)离子的吸附要优于Zn(Ⅱ)离子,并且Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率随pH值的升高都有所增加,pH值是影响吸附作用的主要因素之一。在pH值为5.5~6.0时,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子可达到较大的去除率。因此,pH值太低不适用于污泥灰吸附Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子。在酸性溶液中吸附剂吸附量小的原因可能是由于H+与金属离子存在竞争吸附,从而导致金属离子的吸附效率下降。
2.3 起始浓度对去除率的影响
污泥活性炭吸附剂的用量为14 g/L、pH值控制在5.5、吸附温度为(25±1) ℃时,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子起始浓度对去除率的影响见图3。结果表明,随着Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子起始浓度的增加,吸附效率下降明显,Cu(Ⅱ)离子比Zn(Ⅱ)离子更加显著,说明Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的起始浓度的增加对去除率有明显的影响。为了保证Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除效率不太低,应控制Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的初始质量浓度分别不超过25 mg/L和20 mg/L。
2.4 吸附剂用量对去除率的影响
Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的起始浓度为25 mg/L、pH值控制在5.5、吸附温度为(25±1) ℃时,吸附剂的用量对金属离子的影响见图4。从图4可见,当吸附剂的用量从2.5 g/L增加到15.0 g/L时,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率将迅速增加,再进一步增加吸附剂的用量,两离子的去除率增加不太明显。其原因是随着吸附剂用量的增加,溶液中剩余Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的浓度不断下降。
2.5 吸附温度对去除率的影响
吸附是一个热力学过程,温度对其影响不可忽略。当pH值控制在5.5、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的起始浓度为25 mg/L、吸附剂的用量为14.0 g/L时,吸附温度对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子去除率的影响见图5。从图5可见,反应温度从10 ℃升高到30 ℃时,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率增大。这是因为在水溶液中,污泥灰对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的吸附必然伴随着水分子的脱附,水分子脱附产生的熵值增加量大于Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子被吸附的熵值减少量,造成整个体系的焓变为正值;然而,当反应温度达到50 ℃时,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率又略有降低。这是因为在溶液吸附中,当反应温度持续升高时,边界层厚度减小,此时被吸附物质的逃逸趋势增大,溶剂脱附造成的熵增加小于溶质吸附造成的熵减小,此时体系的焓变为负值,因而Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的去除率减小。本试验温度控制在25~30 ℃时,能够获得较好的去除率。
2.6城市污泥灰吸附Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的机理
(1) 静电吸附 由于污泥灰还含有CaO 和其他少量碱金属氧化物及碱土金属氧化物,当污泥灰投加到溶液中时,CaO 等碱金属或碱土金属氧化物与水反应生成碱,使溶液呈弱碱性。污泥灰颗粒表面的二氧化硅在碱性条件下, 会发生化学解离而产生可变电荷,从而使颗粒表面部分带负电荷,而Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子带正电荷,因此Cu2+、Zn2+、CuOH+和 ZnOH+很容易被吸附在污泥灰颗粒表面[9]。
(2)表面配位吸附 Pan S C等报道了污泥灰颗粒表面的氧化硅、氧化铝在水溶液中能够与金属离子发生配位反应[10]。这种配位反应包括单齿配位体和二齿配位体两种形式。
(3) 阳离子交换吸附 由于污泥灰比表面积较大,且结构多孔,Si、Al、O和C原子在燃煤过程中可能已经形成一些三维孔洞结构,K+、Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子补偿过剩电荷,当这些污泥灰被投加到水溶液中时,能与水溶液中的Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子发生阳离子交换作用,这表明离子交换吸附是污泥灰吸附Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的主要方式,况且污泥灰中碳的含量越高,则比表面积越大,阳离子交换容量(CEC) 越大,去除Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的能力也越强。
污泥灰中一般含有的少量Na2O和CaO,能溶于水,使溶液呈碱性,起始pH值大于6时,致使Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子形成M(OH)2沉淀最后从溶液中去除。
3 结 论
(1)城市污泥灰吸附剂对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子具有很好的吸附性能,在相同条件下,对于Cu(Ⅱ)离子的去除能力和效果优于Zn(Ⅱ)离子。
(2)城市污泥灰对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的吸附一般在80 min 即可达到吸附平衡。
(3)Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子最佳吸附去除条件为:pH值5.5~6.0,吸附剂的用量>15.0 g/L,溶液的起始浓度≤25 mg/L,而吸附温度对去除率的影响较小。
(4)城市污泥灰对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)离子的吸附是静电吸附、离子交换和表面配位吸附共同作用的结果。
摘要：通过分光光度法研究了城市污泥灰(MSSA)去除水溶液中铜(Ⅱ)、锌(Ⅱ)离子的情况,试验了MSSA对金属离子的去除效果,考察了起始pH值、吸附剂用量、金属离子浓度和吸附时间对铜(Ⅱ)、锌(Ⅱ)离子去除率的影响。结果表明,MSSA对铜(Ⅱ)、锌(Ⅱ)离子具有较强的吸附性能,吸附达到平衡时的接触时间为80min,pH值为5.5～6.0,吸附剂最佳用量为15.0g/L时,去除率在90%以上。静电吸附和离子交换是主要吸附形式。该吸附剂吸附性能优越,可有效地去除废水中相关金属离子。
关键词：污泥灰,铜(Ⅱ),锌(Ⅱ),等温吸附,机理
参考文献
[1]夏畅斌,何湘柱.磺化褐煤对重金属离子的吸附作用研究[J].材料保护,2000,33(3):19～20.
[2]夏畅斌,李浔.碳黑泥对废水中铅(Ⅱ)的吸附和回收利用[J].材料保护,2005,38(2):67～68.
[3]Bayat B.Comparative study of adsorption properties of Turk-ish fly ashes,I.The case of nickel(II),copper(II)and zinc(II)[J].Journal of Hazardous Materials,2002,B95:251～273.
[4]夏畅斌,张玲,周艺.城市污泥改性物对废水中Cr(Ⅵ)的吸附研究[J].材料保护,2006,39(7):61～63.
[5]余兰兰,钟秦,冯兰兰.剩余污泥制备活性炭吸附剂及其应用研究[J].安全与环境学报,2005,5(4):39～42.
[6]夏畅斌,张玲,周艺.污泥制备活性炭对Pb(II)和Ni(II)的吸附和回收[J].材料保护,2006,39(12):58～60.
[7]Escudey M,F rster J,Becerra J P,et al.Disposal of do-mestic sludge and sludge ash on volcanic soils[J].Journal of Hazardous Materials,2007,B139:550～555.
[8]吴海锁,张鸿,张爱茜.活性污泥对重金属离子混合物的生物吸附[J].环境化学,2002,21(6):528～532.
[9]Alinnor I J.Adsorption of heavy metal ions from aqueous so-lution by fly ash[J].Fuel,2007,86:853～857.