【干货】如何去除污泥中的重金属-第3页-北极星水处理网

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由图 2可知，电化学处理污泥的初始阶段阳极和阴极的pH都呈下降趋势，而阳极pH值下降的幅度大于阴极.当通电1 h时，阴极板附近的pH达到最低，此时pH=5.60.造成这种现象的原因可能是在阳极板发生的反应为：H2O→1/2O2+2H++2e-，而阴极板发生的反应为：M2++2e-→M，在外加电场的作用下，H+从阳极向阴极运动，从而导致阴极的pH降低.随着处理时间的延长，阳极附近的pH逐渐降低，而阴极附近的pH逐渐升高，最终阳极和阴极的pH值都逐渐趋向稳定状态.当通电时间在6 h后，随着通电时间的延长，距离阳极板3.3 cm和6.6 cm附近的pH值都呈小幅上升的趋势，同时靠近阴极区附近有凝结成块状的现象，这种趋势对重金属离子的去除是非常不利的.造成这种现象的原因可能是在阳极区发生的反应为：M(OH)2+2H+→M2++2H2O，而阴极区发生的反应为：2H++2e-→H2↑，导致OH-含量升高，使阴极区pH值上升;同时，在外加电场的作用下，阳极区的H+向阴极迁移，而阴极区的OH-也向阳极区运动，从而造成了这种趋势.经过10 h后，阳极区污泥的pH为2.80，而阴极区的污泥pH为11.45.此时，污泥中重金属元素的去除效果基本忽略不计.

2.4 电化学处理后污泥中重金属形态

实验研究了通过电化学处理10 h后，在阳极区的污泥重金属各形态的含量，结果见表 3.由表 3和表 1可以看出，处理后，污泥中重金属的各形态含量均明显下降，只有Cu和Pb的可交换态含量略微升高.这可能是由于在电化学处理污泥的过程中由其他形态转化而来，污泥中的重金属都主要以残渣态的形式存在且比例很高.而残渣态非常稳定，很难释放出重金属元素，基本上不存在生态有效性，是生物难于利用的部分.通常，T1与T2之和用于污泥中重金属迁移性评估，T1、T2、T3之和用于污泥中重金属生态有效性评估.由表 3可知，Pb、Cd、Cu和Ni前3种形态所占比例分别为33.57%、32.32%、25.06%和31.65%.此时，重金属的迁移性和有效性已经相对较低，潜在威胁的风险也比较低.

2.5 电化学处理对污泥中重金属含量的影响

在电解槽内，不同区域的污泥中重金属离子含量随通电时间的变化情况如图 3所示.由图 3可以看出，在电解前1 h内，电解槽内基本都呈酸性，这有利于污泥中重金属化合物的溶解，产生的金属离子在外加电场的作用下向阴极区迁移，并在阴极区富集，导致阳极区和中间区的重金属离子含量下降，而阴极区附近部分重金属离子含量上升.在通电2 h后，大部分重金属离子含量都有所下降，这可能是由于一些重金属离子在阴极板得到电子还原成单质而在阴极板析出造成的.这一结论可以从阴极板上附有大量金属光泽得以证实.通电4 h后，随着通电时间的延长，阳极板附近污泥中重金属的含量都呈下降趋势，这主要是由于阳极电解水产生了大量的H+和一些具有氧化性的离子，导致部分化学稳定性较差的金属化合物发生溶解，释放出大量的重金属离子，这些离子在外加电场的作用下定向向阴极移动.在通电2~3 h之间，阳极区有些重金属的含量有一定程度的升高，这种现象与阳极区重金属含量应该减少的理论不符，可能原因是污泥中存在一些带负电的络合离子及一些因吸附负电荷而表现出电负性的微生物或颗粒物，这些粒子在外加电场的作用下也会向阳极发生迁移.通电5 h后，随着通电时间的延长，阴极区各重金属元素的含量都呈增加的趋势，这一现象与阴极区pH值的变化有关.此时，阴极板附近的pH值已经超过了10.0.在外加电场的作用下，迁移过来的重金属元素(金属化合物溶解所产生的和污泥本身固有的)在阴极板附近形成氢氧化物沉淀，从而导致阴极区污泥中重金属含量的升高.而此时在阴极区获得电子而被还原的游离态金属离子较少，使得重金属元素析出变慢.若用微孔滤膜把不同区域隔开，把污泥放在阳极区用电化学处理，可以有效地解决污泥中重金属元素在迁移过程中在阴极区附近又重新沉积到污泥中的问题，对重金属的去除效果可能会有更好的效果.由图还可知，最适通电时间为6 h时，通过电化学处理，此时在阳极区污泥中的重金属含量已大大改善，达到国家农用标准，此时Cu、Pb、Cd、Ni的去除率分别为57.35%、48.42%、68.63%、49.85%.

而此时整个电化学装置中Cu、Pb、Cd、Ni的去除率分别为29.42%、28.74%、31.78%、31.39%.

目前，运用电化学技术来处理污泥中重金属的研究不是很多，对于电化学技术去除污泥中重金属的理论研究还需要进一步深入.本次实验按电压为35 V，电流为80 mA，通电时间为6 h计算，则每处理1 m3的污泥所需费用为5.6元.实际上只有阳极区处理效果较好，而阳极区所占的比例为38.9%，因此，每处理阳极区中1 m3的污泥所需的费用会更高.

3 、结论

1)乌鲁木齐市河东污水处理厂中的Cd和Ni含量较高，已超过国家农用标准，同时，其可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态之和也较高，具有很高的潜在移动性和生态可利用性，威胁着土壤环境的生态安全.因此，该污泥不能直接进行农用.

2)在电化学反应器的不同区域内污泥重金属的去除效果不同，在阳极区对重金属的去除效果比在其他区域内的去除效果要好很多.

3)采用电化学方法处理污泥，能够有效低降低污泥中重金属含量.试验研究了不同电压对污泥的处理效果，得出电解污泥最适电压为35 V，电流为80 mA，反应时间为6 h，可使阳极区中Cu、Pb、Cd、Ni的去除率分别达到57.35%、48.42%、68.63%、49.85%.

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原标题：如何去除污泥中的重金属

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