底泥调理对其重金属分布及迁移研究

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水体中污染物以淤泥的形式沉积于河道,一方面导致底泥体积增加,另一方面其污染物释放易形成二次污染。不同的底泥调理药剂既影响底泥脱水效果又影响脱水泥饼资源化利用途径,尤其是重金属浸出特性及形态分布。本论文从底泥调理“如何影响脱水效率和泥饼中重金属风险”及“如何改变底泥组分及重金属分布”两个角度出发开展系列研究,主要内容如下:(1)以聚合氯化铝PAC/阳离子型聚丙烯酰胺PAM混凝沉淀类调理剂(简称P-P调理)、亚铁活化过硫酸钠高级氧化类调理剂(简称F-S调理)为两类典型调理剂为代表分别对底泥进行调理。当PAC为5%干基(DS)、PAM为4‰DS时,过滤比阻(SRF)降低率为91.7%;当Fe2+和过硫酸钠投加量分别为1.04%DS和4.8%DS时,SRF降低率为85.3%。其板框脱水表明脱水泥饼含水率为F-S(30.3%)P-P(89.4%)>RS(56.2%)。调理造成氮、磷由液相向固相迁移的趋势。(2)通过对脱水泥饼进行重金属Cd动态柱浸出探讨其浸出特性及形态分布特征。随着液固比(L/S)增加,三种泥饼的实时浸出浓度均减小,浸出率增加。相同L/S下,两类调理均降低泥饼中Cd浸出率,且F-S方式浸出率最小。当L/S为100 L kg-1时,Cd浸出率由21.5%(RS)分别降低至12.6%(P-P)、11.7%(F-S),此时,P-P和F-S泥饼中Cd风险评价指数(RAC)从原泥的高风险降低至中等风险。调理使泥饼中Cd从易浸出态向潜在浸出态和难浸出态转化。(3)基于自行设计的提砂分离装置,将底泥按照有机物含量高低依次提取分离分为筛上物、泥浆和筛砂等三组分。F-S调理获得了最小的筛砂提取质量(62.1g kg-1)和最大的泥浆提取质量(916.1 g kg-1),以及相应的最小粒径(分别为16.3μm和8.2μm)。底泥各组分重金属含量大小为筛上物>泥浆>筛砂,调理使泥浆重金属含量降低,使筛砂、筛上物中的增加。调理未改变筛砂和泥浆中Cr、Cu、Pb主要形态。泥浆中Cd、Cr和Pb的RAC风险等级分别为极高、低、中风险,经F-S调理后分别降为高、无、低风险。不同调理体系的作用机制导致底泥中各组分重金属的分布和风险等级存在差异,该结果为底泥各组分的分级资源化利用提供参考。
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