水处理实验设计

厌氧消化中硫酸盐对重金属化学形态转化作用徐为中试验背景目前,在我国城市污水处理厂污泥的综合利用中,最为经济、实惠,也最为人们所关注的是污泥在农业方面的利用,在其利用中最大的障碍就是其中含有的重金属工业废水中所含的重金属在水处理过程中,以不同形式由液相向固相转移,最后浓缩到污泥中。能否将污泥中的重金属进行固化处理,降低城市污水处理厂污泥中有效态重金属的浓度,是城市污泥安全地综合利用的关键。实验目的研究厌氧消化中硫酸盐的投入对重金属化学形态的影响为城市污泥中重金属的稳定研究提供参考依据污泥中重金属的稳定化，为污泥的综合利用提供技术支持通过实验数据的分析，提高数据分析及科技作图的能力实验原理重金属化学形态的分类：

污泥厌氧消化过程中,存在大量的硫酸盐还原菌、酸化细菌等,能促使污泥中硫酸盐的还原和含硫有机质的分解,生成S2-离子

4H2+SO4

2-----S2-

+4H2OCH3COOH+SO4

2------S2-+2CO2+2H2O硫离子能够与污泥中的重金属反应生成稳定的金属硫化物形态可交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态硫化物及和有机质结合态残渣态不稳定态稳定态试验器材与装置实验器材：厌氧消化装置(由五个小型消化罐组成）、恒温水浴槽（实验时控制在35℃）、离心机、电热板实验材料：消化污泥（25L左右），HNO3、HAc,H2O2等实验药品实验简易装置：取样点搅拌器消化气量筒5L消化污泥，放置恒温水溶中实验方法具体步骤：1.系统的启动：每个消化罐中各加入7L消化污泥，水温调节到35℃±1℃，每天搅拌两次,每次20min,待系统运行稳定。2.投加硫酸盐：人为投加含硫化合物(硫酸盐),试验中SO42-以无水硫酸钠形式加入，每天搅拌两次,每次20min3.系统的取样:取样测定时间定为每5天一次,每次取50ml,每次取样前先搅拌20min,以保证样品的代表性，运行20d,共测定5次试验设计方案污泥+so420mg/L+so42100mg/L+so42200mg/L+so42300mg/L+so42400mg/L1号消化罐2号消化罐3号消化罐4号消化罐5号消化罐样品制备与测定数据分析重金属形态分析、测定重金属形态分析采用分步提取方法，将待分析泥样在105℃下烘干至恒重,进行分步提取

(1)不稳定态:准确称取干泥0.5g,置于20ml离心管中,加入8ml0.04mol盐酸羟氨5ml25%HAc,96℃水浴6h,振荡数次,离心20min,收集上清液分析

(2)硫化物及和有机质结合态:上步残留泥样水洗后8ml的0.02molHNO3和5ml的30%H2O2,85℃水浴,振荡4h,加入4ml3.2molNH4Ac,振荡30min,离心收集上清液,电热板加热至近干

(3)残渣态:将残留泥样洗入烧杯中,加入10ml浓HNO3,电热板加热至近干,共进行4次。用HNO3温热溶解,过滤,对滤液进行分析铜、锌采用国标中的GB7475-87原子吸收分光光度法.硫酸盐的测定方法:按GB11899-89重量法预期试验结果与讨论因数据较多,仅对含硫量最少的1号罐和加硫量最多的5号罐进行图示比较图1,图2为重金属铜的各化学形态所占百分率随时间变化曲线图1硫酸盐对铜的化学形态影响(1号罐）图2硫酸盐对铜的化学形态影响(5号罐）图3,图4为重金属锌的各化学形态所占百分率随时间变化曲线图4硫酸盐对锌的化学形态影响(5号罐）图3硫酸盐对锌的化学形态影响(1号罐）结果分析从图1、图3可以看出,虽然1号罐中未投加硫酸盐,但其中重金属硫化物含量依然随污泥消化时间延长而升高,这很可能与污泥本身含有硫酸盐和含硫蛋白质有关比较1号和5号消化罐的重金属形态含量的变化曲线可以看出,消化反应后期,硫酸盐投加量最高的5号消化罐中重金属硫化物及有机质结合态含量的百分率明显高于1号消化罐,不稳定态含量的百分率相应减小,而残渣态含量的百分率基本不变化根本原因:硫酸盐的投加提高了污泥中硫酸盐的浓度,在厌氧条件下,硫酸盐还原菌将硫酸盐还原成硫离子,硫离子含量的升高促进了不稳定态重金属向稳定的金属硫化物形式转化,引起重金属不稳定态含量的下降和稳定的硫化物及有机质结合态含量的上升消化罐中硫酸盐含量变化不同的消化罐由于硫酸盐的投加量不同,消化液中硫酸盐的含量也不相同项目运行时间0d5d10d15d20d1号消化罐90877560572号消化罐1941851701381353号消化罐2912802601851794号消化罐3903753601901965号消化罐495480465230220表一