重金屬與PAHs在污泥酶法水解過程中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究.pdf

1、隨著污泥產(chǎn)量的增加，污泥處理處置已經(jīng)成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)，其中重金屬和有機(jī)污染物又是污泥處理處置研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。污泥酶法水解提取蛋白質(zhì)技術(shù)是一種污泥資源化技術(shù)，而重金屬和有機(jī)污染物可能對(duì)酶法水解過程有一定影響，從而影響該技術(shù)的產(chǎn)品的安全性。因此，本文研究了污泥酶法水解過程中重金屬和多環(huán)芳烴（PAHs）的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。
　　為了研究重金屬和多環(huán)芳烴在污泥酶法水解體系中的分布和轉(zhuǎn)化情況，采用了Tessier連續(xù)提取法分離污泥中各種形態(tài)

2、的重金屬，并用ICP-AES對(duì)各種形態(tài)的重金屬含量進(jìn)行測定，分析了重金屬在水解體系中的形態(tài)分布及變化特點(diǎn)；通過超聲提取、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、固相萃取和氮?dú)獯祾邼饪s等方法對(duì)水解液和水解殘?jiān)M(jìn)行樣品預(yù)處理及用GC-MS測定樣品中16種PAHs的含量，分析了PAHs在水解體系中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以期為污泥酶法水解提取蛋白質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用及重金屬和PAHs的控制提供理論基礎(chǔ)。研究結(jié)果和結(jié)論如下：
　　(1)在原始污泥中，Cu、Zn、Mn、Ni、Pb、Cr

3、和As的F1和F2態(tài)含量總和均占25％以上，Mn和Zn的F1和F2態(tài)含量和占45%以上，說明剩余污泥中的Cu、Zn、Mn、Ni、Pb、Cr和As均有潛在的遷移風(fēng)險(xiǎn)，其中Mn和Zn的遷移性最高。
　　(2)水解過程中，剩余污泥中的Zn、Mn、Ni三種重金屬形態(tài)無明顯變化，而Cr、As、Cu和Pb的F1和F2態(tài)主要轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的F4、F5態(tài)，其F4、F5態(tài)的總量在水解結(jié)束后分別為77.3%、83.3%、85.9%和89.9%。重金屬大部

4、分以F4和F5態(tài)存在于固相中。因此，污泥酶法水解提取蛋白質(zhì)技術(shù)對(duì)重金屬有一定的穩(wěn)定作用，其中以Cr、As、Cu和Pb穩(wěn)定效果最好。
　?。?）在多環(huán)芳烴的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究中，通過質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)，來控制實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)的可靠性。結(jié)果表明，樣品加標(biāo)回收率在61.70%-138.38%的范圍之內(nèi)，基本符合US EPA標(biāo)準(zhǔn)(70%-120%)的要求，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在7.60%-22.93%，達(dá)到US EPA標(biāo)準(zhǔn)(RSD<30%)的要求。儀器檢出

5、限均在0.12-2.64之間，滿足實(shí)驗(yàn)分析需求。
　?。?）隨著水解時(shí)間的增加，PAHs的轉(zhuǎn)化率逐漸增大，2h后基本保持不變，且對(duì)2-3環(huán)的PAHs的轉(zhuǎn)化效果較4-6環(huán)的PAHs轉(zhuǎn)化效果好，說明污泥酶法水解過程對(duì)PAHs有一定的轉(zhuǎn)化作用，低分子量PAHs較高分子量PAHs容易被轉(zhuǎn)化。水解過程中，PAHs從污泥中遷移到水解液中，且低分子量的PAHs的較高分子量的PAHs容易遷移。
　　（5）溫度升高，水解體系中PAHs的含量變

6、化不明顯，說明溫度變化對(duì)污泥中PAHs的轉(zhuǎn)化影響不明顯。40-55℃時(shí)，2-3環(huán)的PAHs和4-6環(huán)的PAHs含量在水解殘?jiān)械暮烤S溫度升高而減少，在水解液中的含量隨溫度升高而增加，說明在一定范圍內(nèi)，溫度升高可以促進(jìn)PAHs向水解液中遷移；55℃以上時(shí)，2-3環(huán)的PAHs在水解殘?jiān)械暮侩S溫度升高而增加，在水解液中的含量隨溫度升高而減少，而溫度升高對(duì)4-6環(huán)的PAHs的含量影響不大，說明低分子量的多環(huán)芳烴遷移易受溫度的影響，且當(dāng)溫