謝永智 馬驍

摘 要：凈水廠污泥作為吸附劑吸附水中重金屬，由于其價(jià)格低廉，吸附容量大，材料來源廣泛，吸附速率快，處理效果好，易操作且易再生等優(yōu)點(diǎn)，在處理含重金屬廢水方面具有非常廣闊的潛力。本文總結(jié)了凈水廠污泥去除水中重金屬離子的研究現(xiàn)狀、污泥的處理與處置現(xiàn)狀、污泥去除重金屬離子的機(jī)理及影響因素、剩余污泥的改性方法，闡述了利用凈水廠污泥制備吸附水中重金屬的意義及可行性。

關(guān)鍵詞：凈水廠污泥；重金屬離子；吸附；改性

隨著我國工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，重金屬污染問題日益嚴(yán)重。各種類型的電鍍廢水、采礦廢水、冶金和金屬處理廢水的肆意排放，正導(dǎo)致重金屬污染事件層出不窮。我國的江河湖庫的底質(zhì)中，重金屬污染率已經(jīng)達(dá)到80%以上。重金屬污染具有持久性強(qiáng)、對(duì)生物有富集作用以及能產(chǎn)生放大效應(yīng)等特點(diǎn)，通過生物圈循環(huán)在人體內(nèi)富集，從而危及人體健康。而凈水廠污泥作為城市污水處理的產(chǎn)物對(duì)重金屬離子具有良好的吸附特性。

1 研究背景、目的、意義

目前我國污泥處理的方法主要有：土地填埋、自然水體排放、污水處理廠利用等。這些處理方法不僅耗費(fèi)大量的人力物力，增加了水廠的運(yùn)行成本，而且如果處理不當(dāng)，極易造成“二次污染” [1]。研究表明凈水廠污泥對(duì)水中金屬離子具有很好的吸附效果，也被廣泛的應(yīng)用在污水處理的混凝劑、吸附劑中。結(jié)合污泥良好的吸附性能，將其改性制備成活性炭，不僅可以減輕水廠污泥處理壓力，降低運(yùn)行成本，而且具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。因此，將水廠污泥科學(xué)化處理，回用于處理含重金屬的污水，已成為污泥資源化利用的趨勢(shì)。

2 凈水廠污泥的處理與處置

凈水廠污泥主要來源是原水中的懸浮顆粒和混凝劑等水處理藥劑。其中懸浮顆粒類似于礦物粘土，混凝劑以鋁鹽和鐵鹽為主[3]。針對(duì)凈水廠污泥的處理方法，目前主要集中在三種。第一種是直接排放，往往會(huì)對(duì)水生生物的生存造成威脅。第二種是通過城市污水廠進(jìn)行處理，在利用排污管道輸送時(shí)，存在管道堵塞的問題。第三種方法是污泥的單獨(dú)處理，主要還是通過污泥處理，實(shí)現(xiàn)污泥的資源化利用。常用的處理方法有污泥制作吸附劑，這種廢物利用的處理辦法也是污泥資源化處理的發(fā)展趨勢(shì)[4]。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

利用凈水廠污泥良好的吸附特性，國內(nèi)外學(xué)者做了很多研究，并且都取得了很好的研究成果。Rozada研究了以氯化鋅為活化劑制備的活性炭對(duì)汞離子、銅離子的吸附能力，發(fā)現(xiàn)比一般的熱解炭化法得到的效果要好得多。劉春華等研究了硫酸和氯化鋅對(duì)于污泥改性制備活性炭的效果，發(fā)現(xiàn)污泥改性以后制備的活性炭吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于干污泥，特別是利用氯化鋅作為活化劑制備的活性炭對(duì)于汞離子的吸附效果顯著。藺麗麗[5]等使用磷酸作為活化劑，用微波熱解代替高溫活化，研究制備的活性炭的吸附性能。

4 吸附的機(jī)理及影響因素

凈水廠的活性污泥主要是由細(xì)菌、有機(jī)聚合物、微生物以及無機(jī)化合物等物質(zhì)組成的不規(guī)則絮體顆粒，粒徑的分布范圍很廣，比表面積大，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有機(jī)物組分豐富，多孔易碎，這些特點(diǎn)決定了凈水廠制備出的污泥活性炭會(huì)具有良好的吸附性。研究表明，污泥吸附重金屬的主要機(jī)理是離子交換，重金屬與氫離子發(fā)生的置換反應(yīng)。污泥活性炭的吸附作用受多種因素影響：pH值、初始金屬離子的濃度、污泥投加量、競(jìng)爭(zhēng)吸附、溫度、時(shí)間等。其中pH值是污泥吸附重金屬最重要影響因素之一，對(duì)污泥表面特性有非常大的影響[6]。

5 結(jié)論及問題

對(duì)凈水廠污泥進(jìn)行改性制備出吸附性好的污泥基活性炭來對(duì)廢水中的重金屬進(jìn)行吸附，既能對(duì)凈水廠污泥進(jìn)行回收利用，又能解決廢水中的重金屬對(duì)環(huán)境的污染問題，對(duì)保護(hù)人類健康，保障水生態(tài)安全有重要意義。

通過對(duì)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的研究，關(guān)于凈水廠污泥作吸附劑主要還存在以下問題：

①凈水廠污泥基活性炭的生產(chǎn)工藝多是用物理法或者化學(xué)法，過程中需要通入昂貴的氣體或化學(xué)藥劑，既增加了成本，又易造成二次污染。

②利用污泥基活性炭多是吸附低濃度的重金屬廢水，用來吸附較高濃度的重金屬離子研究較少。

③去除重金屬的機(jī)理及各種機(jī)理的相互關(guān)系研究還有待于進(jìn)一步探討。

④再生問題還有待帶解決，目前再生方法單一且沒有一種簡(jiǎn)便合適的方法，針對(duì)這一問題需要進(jìn)一步的研究。

⑤對(duì)于凈水廠污泥基活性炭吸附單一的重金屬研究較多，但在實(shí)際廢水中多是多種重金屬共同存在，所以對(duì)同時(shí)吸附兩種或多種重金屬離子有待進(jìn)一步研究。

凈水廠污泥基活性炭對(duì)去除廢水中重金屬離子具有巨大的潛力和實(shí)用價(jià)值，以上問題需要在以后的研究中進(jìn)一步深入探討。

參考文獻(xiàn)：

[1] Agyin B， OConnor S， Jacobs L W.Longterm phosphorus immobilization by a drinking water treatment residual[J]. Journal of Environmental Quality， 2007， 36（1）：316323.

[2] SoteroSantos R B， Rocha O， Povinelli J. Toxicity of ferric chloride sludge to aquatic organisms[J]. Chemosphere， 2007，68（4）：628636 .

[3]田美玲.凈水污泥脫水效能及資源化利用研究[D].2011，蘇州科技學(xué)院.

[4]劉輝，許建華.自來水廠排泥水處理的國內(nèi)外發(fā)展概況[J].中國給水排水，2001，17（8）：2628.

[5]藺麗麗，蔣文舉，金燕，等.微波法制備污泥活性炭研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2007，1（4）：199202.

[6] 孫文田，謝忠雷等.剩余污泥的吸附特性及其在污水處理中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù)，2008，16：7173.